一种信息化智能采油系统
阅读说明：本技术 一种信息化智能采油系统 (Informationized intelligent oil production system ) 是由 卢秀春 刘旭 刘丰 刘阳 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种信息化智能采油系统,包括采油现场井下装置、采油现场地面端装置、专用工业计算机,采油现场井下装置包括潜油直线电机、长线动力电缆,潜油直线电机包括动力装置、单作用筒式柱塞泵,其中动力装置的上护管上端与所述单作用筒式柱塞泵外壳螺纹相连接,且动力装置的动子的上端与单作用筒式柱塞泵的柱塞杆下端螺纹相连,动力装置的机壳下端与动力装置的下护管上端螺纹联接。本发明将潜油直线电机机组中各部分功能进行合理调控、优化、高效地提升潜油直线电机机组性能。(The invention discloses an information intelligent oil extraction system, which comprises an oil extraction site underground device, an oil extraction site surface end device and a special industrial computer, wherein the oil extraction site underground device comprises an oil-submersible linear motor and a long-line power cable, the oil-submersible linear motor comprises a power device and a single-action cylinder type plunger pump, the upper end of an upper protective pipe of the power device is in threaded connection with a shell of the single-action cylinder type plunger pump, the upper end of a rotor of the power device is in threaded connection with the lower end of a plunger rod of the single-action cylinder type plunger pump, and the lower end of a shell of the power device is in threaded connection with the upper end of a lower protective pipe of the power device. The invention reasonably regulates, optimizes and efficiently improves the performance of the submersible linear motor unit.)
技术领域
本发明属于采油机械的电机控制和状态监测方面技术领域，尤其涉及到一种信息化智能采油系统，基于数字控制系统、潜油直线电机动力装置、及单作用筒式柱塞泵一体化的智能采油成套机组，主要用于往复直线动式采油装备的数字控制与运动状态检测。
背景技术
现有技术中，游梁式抽油机设备体积大，效率低，耗电量大，浪费能源。工作循环中形成了大量的无功运行，造成大量电耗浪费，系统效率仅24％。由于国内地下能源下降，油田含水率达85％，已开发油田整体进入特高含水阶段，同时，限于传统抽油机有杆泵抽油特性，“杆管偏磨”，是传统采油设备的“顽疾”，井管杆偏磨已无好方法解决，据国内某油田所报单口油井单次磨损，更换井管杆及维修成本达3万元之多。在新近开发的储量中，低渗，超低渗，致密油，特殊岩性比达80％，推行斜井，水平井和大井纵布局都是游梁式抽油机无法解决的。另外游梁式抽油机是采用有杆采油方式，在盘根处易产生“落地油”，对井场以及周边环境造成严重污染。由于传统设备在结构上先天缺陷，无法在井口实现良好的密封，还有洪范区水淹没，势必会产生大量的落地油，从而对地面及水面带来不利影响，特别是“新两法”颁布以来，传统设备的泄漏事故频繁发生不能满足现行法律法规要求。
目前往复潜油电泵技术虽然部分解决了低渗透小排量采油问题，但对低冲次、大推力及大排量还未解决。国内往复潜油电泵技术还不能满足目前井下工况要求，周期性运行非工作频率太高，周期性持续工作载荷可调频率范围太窄。实现缓起、缓停、任意位置自动刹车还未解决。现有往复潜油电泵还不能实现井下压力与温度与动液面的检测及动子的位置检测智能化。铁芯及磁轭的发热量大，会降低绝缘性能、往复潜油电泵由于结构的特点磁气隙过大，影响推力及效率，定子的密封腔内充入绝缘油，由于长期在高温高压条件下工作，绝缘油要变质，使得绝缘性严重下降，导致潜油电机可靠性降低。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种信息化智能潜油直线电机及柱塞泵机组，它将智能控制系统及传感技术、潜油直线电机动力装置、单作用筒式柱塞泵联成一体并形成信息化智能采油技术。
为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：
一种信息化智能采油系统，其特征在于，包括采油现场井下装置、采油现场地面端装置、专用工业计算机，其中，采油现场井下装置包括潜油直线电机、长线动力电缆，所述潜油直线电机包括动力装置、单作用筒式柱塞泵，其中所述动力装置的上护管上端与所述单作用筒式柱塞泵外壳螺纹相连接，且所述动力装置的动子的上端与所述单作用筒式柱塞泵的柱塞杆下端螺纹相连，所述动力装置的机壳下端与所述动力装置的下护管上端螺纹联接；
所述采油现场地面端装置包括配电系统、逆变器、三相电压电流传感器、微处理器系统、驱动及保护系统、GPRS接口，其中所述配电系统通过长线动力电缆给所述潜油直线电机供电，所述三相电压电流传感器连接所述长线动力电缆并通过所述微处理器系统对三相的长线动力电缆的每一相的电压和电流进行实时检测并用专用算法分析获得油井液面深度、井下电机工作温度、电动机往复工作状态，根据获取的各个关键参数信息，结合控制策略通过驱动及保护系统对逆变器进行矢量控制，通过动力电缆控制井下直线电机进行采油工作；所述微处理器系统通过GPRS接口与外部进行远程通信；
所述专用工业计算机用于数据服务于远程访问，包括远程访问客户端以及数据中心服务端，所述数据中心服务端对系统内所有设备的数据进行精细化管理，同时为远程管理员和油田管理人员提供数据接口，远程管理员和油田管理人员通过远程访问客户端的专用手机APP或者直接登录数据中心服务端对数据进行查询，并在授权后通过数据服务器远程配置和管理采油现场的工作参数。
在上述技术方案中，所述潜油直线电机包括定子，定子上端口与定子上护管下端口采用螺纹联接，并与单作用筒式柱塞泵的下端口通过连接套管连成封闭腔，在定子内腔中的动子上端部与单作用筒式柱塞泵的柱塞下端部刚性连接，且定子下端口与定子下护管上端口通过螺纹连接形成封闭腔。
在上述技术方案中，所述定子包括组合铁芯和线圈，每个线圈套设在相应的组合铁芯，并安装在非导磁性芯筒上，非导磁性芯筒的两端与法兰盘内孔焊接，所述线圈之间通过导线串接起来并分别通过燕尾条插入组合铁芯的燕尾槽中，并与两端的法兰盘槽口焊接。
在上述技术方案中，线圈由多个组合的匝数线圈串连构成，每个组合的匝数线圈是由in行*jk+1列正交缠绕结构，其中jk+1列为奇数列,其中n和k为正整数，其中每个组合的奇数匝线圈顺时针缠绕，每个组合的偶数匝线圈逆时针缠绕。
在上述技术方案中，所述动子包括不导磁芯轴、多个单元永磁滑环，而将多个单元永磁滑环依次背对背排列在非导磁芯轴的表面上，每个单元永磁滑环是由左端半导磁滑环、永磁铁环、右端半导磁滑环组成，再将数个单元永磁滑环按一定规则排列。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明将潜油直线电机机组中各部分功能进行合理调控、优化、高效地提升潜油直线电机机组性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制系统示意图；
图3是本发明的定子系统定子示意图；
图4是本发明的动子系统示意图；
图5是本发明的潜油直线电机的定子线圈绕组示意图。
其中：1-上护管上端，2-柱塞泵外壳下端，3-动子上端，4-柱塞杆下端，5-机壳下端，6-下护管上端，7-定子，8-动子，9-柱塞泵，10-下护管11-上护管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明公开了一种信息化智能采油系统，如图1和2所示，包括采油现场井下装置、采油现场地面端装置、专用工业计算机，其中，采油现场井下装置包括潜油直线电机、长线动力电缆，所述潜油直线电机包括动力装置、单作用筒式柱塞泵，其中所述动力装置的上护管上端与所述单作用筒式柱塞泵外壳螺纹相连接，且所述动子的上端与所述单作用筒式柱塞泵的柱塞杆下端螺纹相连，所述动力装置的机壳下端与所述动力装置的下护管上端螺纹联接；
如图2所示，本发明的采油现场地面端设备是电机控制、电机状态监测、井况测量和远程数据通信的核心部分。采油现场地面端装置包括配电系统、逆变器、三相电压电流传感器、微处理器系统、驱动及保护系统、GPRS接口，其中所述配电系统通过长线动力电缆给所述潜油直线电机供电，所述三相电压电流传感器连接所述长线动力电缆并通过所述微处理器系统对三相的长线动力电缆的每一相的电压和电流进行实时检测并用专用算法分析获得油井液面深度、井下电机工作温度、电动机往复工作状态，根据获取的各个关键参数信息，结合控制策略通过驱动及保护系统对逆变器进行矢量控制，通过动力电缆控制井下直线电机进行采油工作；所述微处理器系统通过GPRS接口与外部进行远程通信；
在本发明的具体实施例中，本发明的潜油直线电机包括定子，如图3所示，定子上端口与定子上护管下端口采用螺纹联接，并与单作用筒式柱塞泵的下端口通过连接套管连成封闭腔，在定子内腔中的动子上端部与单作用筒式柱塞泵的柱塞下端部刚性连接，且定子下端口与定子下护管上端口通过螺纹连接形成封闭腔。其中本发明的定子包括组合铁芯和线圈，每个线圈套设在相应的组合铁芯，并安装在非导磁性芯筒上，非导磁性芯筒的两端与法兰盘内孔焊接，所述线圈之间通过导线串接起来并分别通过燕尾条插入组合铁芯的燕尾槽中，并与两端的法兰盘槽口焊接。
具体地，线圈由多个组合的匝数线圈串连构成，每个组合的匝数线圈是由in行*jk+1列正交缠绕结构，其中jk+1列为奇数列,其中n和k为正整数，其中每个组合的奇数匝线圈顺时针缠绕，每个组合的偶数匝线圈逆时针缠绕。
在本发明的具体实施例中，潜油直线电机包括动子，如图4所示，其中动子包括不导磁芯轴、多个单元永磁滑环，而将多个单元永磁滑环依次背对背排列在非导磁芯轴的表面上，每个单元永磁滑环是由左端半导磁滑环、永磁铁环、右端半导磁滑环组成，再将数个单元永磁滑环按一定规则排列。
如图2所示，本发明的专用工业计算机用于数据服务于远程访问，包括远程访问客户端以及数据中心服务端，所述数据中心服务端对系统内所有设备的数据进行精细化管理，同时为远程管理员和油田管理人员提供数据接口，远程管理员和油田管理人员通过远程访问客户端的专用手机APP或者直接登录数据中心服务端对数据进行查询，并在授权后通过数据服务器远程配置和管理采油现场的工作参数。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
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