一种电潜泵的压井保护装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电潜泵的压井保护装置，其中，电潜泵设置于一油井内，压井保护装置包括：动液面监测装置，设置于油井的井口，用于监测并获取油井的动液面数据发送至自动掺水装置；井下温度监测装置，设置于电潜泵的泵头位置，用于监测并获取电潜泵电机的温度值发送至自动掺水装置；自动掺水装置，连接动液面监测装置及井下温度监测装置，用于根据动液面数据或者电机的温度值生成告警信号，并根据告警信号对油井的环套空间进行掺水。
【专利说明】 一种电潜泵的压井保护装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油开采领域，特别设计一种电潜泵的压井保护装置。
【背景技术】
[0002]随着原油开采成本越来越高，稠油在世界和中国原油生产的比重越来越大。蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术在国内外进入规模化应用，并在世界主要稠油区块取得了大规模成功。目前SAGD举升工艺以有杆泵为主，杆式泵可靠性低，地面工艺复杂，维护和维修工作量大，且由于井下套管和加工工艺等限制，目前最大泵径为Φ 140mm，在SmirT1情况下，只能满足531m3/d理论排量，对于SAGD油井来说，管式泵的排量无法满足高产井的生产要求。电潜泵的趋势是向大排量、大功率、高可靠性、耐高温、耐高压方向发展，向自动化、智能化和遥控监测方向发展，以提高电潜泵的适用范围和寿命，并显著降低成本。随着电潜泵采油技术的发展，在SAGD井高温环境下运行稳定性的提高，利用电潜泵开采SAGD油井，增加SAGD油井排液和实现中深层开采成为了有效的技术手段。
[0003]对于未来SA⑶举升技术的发展，管式泵对于高产井的限制必须解决，目前国外SAGD采用的高温电潜泵在现场取得了很好的应用效果，电潜泵可以解决管式泵所带来的问题，在50HZ条件下可以达到IOOOmVd以上排量，同时通过增加电泵级数可以提高扬程，满足中深井举升要求。虽然目前电潜泵的特性能够和SAGD高产液量匹配，但是电潜泵能够稳定生产还取决于油井有一定的供液能力和井下环境温度。对于电潜泵油井生产，为了避免游离气对电泵运行的影响，一般是采用及时放空套管气降低套压，保证油井在一定沉没度下生产，而对于SAGD油井，为了防止闪蒸，必须进行油压和套压憋压生产，需要套管和油管环空压力值高于该温度对应的饱和蒸汽压，一般需要控压在1.0MPa以上。较高的套压使动液面下降，同时SAGD油井日产液量大，也极易出现动液面下降迅速情况，电泵一旦抽空就有可能出现电机欠载烧毁，电潜泵采用的常规方法是电流欠载保护，运行电流低于欠载设定值时欠载保护生效停机处理。一般设定值为额定工作电流的75%?80%，这种方法的存在一定局限性，电泵井在生产状态下实际工作电流的高低受各种因素影响，不宜以此作为欠载整定值的标准，而且欠载保护值的设定存在即时性，随着油井出液情况变化，设定值如果不及时调整或者不准确就会出现电泵因欠载设定频繁停机，势必会大大降低电泵使用寿命，造成不必要的损失。
实用新型内容
[0004]因此在有泵效的情况下，尽量维持机组连续运转是一种合理的策略，在机组泵况不存在问题的情况下，只要机组不处于空转状态，就应该保持生产。采用合理的保护措施，保证SAGD油井能够连续生产是延长电机寿命的一个新的技术思路。
[0005]为达到上述目的，本实用新型提出了一种电潜泵的压井保护装置，所述电潜泵设置于一油井内，所述压井保护装置包括:动液面监测装置、井下温度监测装置、自动掺水装置；其中，所述动液面监测装置，设置于所述油井的井口，用于监测并获取所述油井的动液面数据发送至所述自动掺水装置；所述井下温度监测装置，设置于所述电潜泵的泵头位置，用于监测并获取所述电潜泵电机的温度值发送至所述自动掺水装置；所述自动掺水装置，连接所述动液面监测装置及井下温度监测装置，用于根据所述动液面数据或者电机的温度值生成告警信号，并根据所述告警信号对所述油井的环套空间进行掺水。
[0006]进一步的，所述动液面监测装置包括:液面自动监测仪，用于监测抽油井环空液面深度和井口套压变化，生成油井的动液面数据。
[0007]进一步的，所述井下温度监测装置包括:至少三根热电偶线及测温仪；其中，所述热电偶线，用于根据所述电潜泵的泵头位置的温度产生热电动势信号；所述测温仪，用于采集所述热电动势信号，生成所述热电动势信号对应的电机的温度值。
[0008]进一步的，自动掺水装置包括:告警装置、电动控制阀及储水装置；其中，所述告警装置，连接所述动液面监测装置、井下温度监测装置及电动控制阀，用于接收所述动液面数据以及电机的温度值；当所述动液面数据低于设定值或所述温度值超过预定温度值时，所述告警装置发出一告警信号至所述电动控制阀；所述电动控制阀，连接所述储水装置，用于根据所述告警信号控制所述储水装置对所述油井的环套空间进行掺水。
[0009]通过本实用新型电潜泵的压井保护装置，使动液面在线监测、井下温度实时监测与自动掺水装置联锁，利用自动掺水使SAGD高产油井在动液面过低时进行掺水防止触发欠载停机，并且还可通过自动掺水降低电潜泵的工作温度，防止电潜泵出现超温损坏，保证动液面稳定使电潜泵连续运转，实现油井的连续生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中:
[0011]图1为本实用新型一实施例的电潜泵的压井保护装置结构示意图。
[0012]图2为本实用新型一实施例利用电潜泵的压井保护装置进行压井保护的流程图。
[0013]图3为本实用新型一具体实施例的电潜泵的压井保护装置安装示意图。
【具体实施方式】
[0014]以下配合图式及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。
[0015]图1为本实用新型一实施例的电潜泵的压井保护装置结构示意图。如图1所示，电潜泵设置于一油井内，所述压井保护装置包括:
[0016]动液面监测装置1，设置于油井的井口，用于监测并获取油井的动液面数据发送至自动掺水装置3 ；
[0017]井下温度监测装置2，设置于电潜泵的泵头位置，用于监测并获取电潜泵电机的温度值发送至自动掺水装置3;
[0018]自动掺水装置3，连接动液面监测装置I及井下温度监测装置2，用于根据动液面数据或者电机的温度值生成告警信号，并根据告警信号对油井的环套空间进行掺水。
[0019]在本实施例中，在SAGD油井安装的动液面监测装置I可以是HYJ-1型液面自动监测仪，通过微量释放井内的伴生气产生的次声波，利用声纳回升探测的原理，结合自动控制技术，实现声波的定时发射、采集、处理、上传，实现动液面的自动监测，通过监测抽油井环空液面深度和井口套压变化，生成油井的动液面数据。当出现动液面数据低于设定值时，自动掺水装置3会进行相应的保护措施。
[0020]在本实施例中，HYJ-1型液面自动监测仪主要由井口装置、控制仪、专用工具及附件、氮气瓶及高压软管和液面监测仪数据管理系统光盘组成，具体说明如下:
[0021]井口装置:由自动气枪组件、充气系统(包括减压阀、高压软管、连接体组件、高压氮气瓶)、微音器组件、压力传感器组件等组成。主要完成发声、接受声信号和套压信号并将其转换成电信号的任务。用户需要在测试开始前根据井内的套压情况选择是采用充气击发还是放气击发。如果套压小于0.3MPa，则应采用充气击发，需要接上高压气源。如果套压大于0.3MPa则采用放气击发方式。
[0022]控制仪:由面板组件、主板电源板组件、电池组件、机箱等构成。控制仪采用回声测深原理，测压采用高精度的压力传感器。
[0023]专用工具及附件:勾扳手，活扳手，螺纹挡圈专用工具，通讯线，充电线。
[0024]液面监测仪数据管理系统光盘:在用户的计算机上安装。可完成控制仪与微机的通讯、测试数据的入库存储、数据处理、结果分析打印等功能。
[0025]其工作原理是在控制器的控制下，依靠油井套管气或外部压缩气体膨胀发声，微音器接收油管接箍及液面反射波信号，经控制器滤波分析处理计算出声速和油井液面深度。
[0026]在本实施例中，井下温度监测装置2包括:热电偶线及测温仪；其中，
[0027]热电偶线，用于根据电潜泵的泵头位置的温度产生热电动势信号；
[0028]测温仪，用于采集热电动势信号，生成热电动势信号对应的电机的温度值。
[0029]在本实施例中，电潜泵为SAGD井高温电潜泵，其随Φ114πιπιΝ80平式油管下入设计位置，将热电偶线在油管内下到电潜泵泵头位置，采用热电偶测温形式，热电偶线数量不推荐单根，建议是3根以上，避免出现单点失真造成的错误判断，即当两点以上温度超过设定温度值时，自动掺水装置3才会进行相应的保护措施。由于井下温度变化在IOm至30m范围内不会出现3°C以上，因此监测电潜泵泵头位置处温度可以视为电机处温度。
[0030]在本实施例中，自动掺水装置3包括:告警装置、电动控制阀及储水装置；其中，
[0031]告警装置，连接动液面监测装置1、井下温度监测装置2及电动控制阀，用于接收动液面数据以及电机的温度值；
[0032]当动液面数据低于设定值时，告警装置发出一液面告警信号至电动控制阀；
[0033]电动控制阀，连接储水装置，根据液面告警信号控制储水装置对油井的换套空间进行掺水，在动液面达到合适值后停止掺水，完成动液面补充，保证电机连续正常工作。
[0034]当温度值超过预定温度值时，告警装置发出一温度告警信号至电动控制阀；
[0035]电动控制阀，根据温度告警信号控制储水装置进行冷却水压井，降低电机环境温度，掺一定量的水后结束掺水，保持电机维持在正常工作温度。
[0036]图2为本实用新型一实施例利用电潜泵的压井保护装置进行压井保护的流程图。如图2所示,所述方法包括:
[0037]步骤S201，监测并获取油井的动液面数据；
[0038]步骤S202，监测并获取电潜泵电机的温度值；[0039]步骤S203，根据动液面数据或者电机的温度值生成告警信号；
[0040]步骤S204，根据告警信号对油井的环套空间进行掺水。
[0041]在步骤S201中，监测并获取油井的动液面数据包括:监测抽油井环空液面深度和井口套压变化，生成油井的动液面数据。
[0042]在步骤S202中，监测并获取电潜泵电机的温度值包括:根据电潜泵的泵头位置的温度产生热电动势信号；采集热电动势信号，生成热电动势信号对应的电机的温度值。
[0043]为了对上述电潜泵的压井保护装置进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本实用新型，并不构成对本实用新型不当的限定。
[0044]图3为本实用新型一具体实施例的电潜泵的压井保护装置安装示意图。如图3所示，电潜泵4设置于井下，井下温度监测装置2通过热电偶线测量电潜泵电机温度，动液面监测装置I设置于井口，用于监测井下液面的高度。
[0045]自动掺水装置3设置于井外，用于根据井下温度监测装置2及动液面监测装置I测量的井下温度或液面高度进行高温告警或者液面高度告警，往油井内进行掺水。
[0046]具体而言，某一油井内的电潜泵合理动液面为300米，电潜泵理论耐温218°C。
[0047]第一种情况:当动液面大于400米时，自动掺水装置3发出液面高度告警，电动控制阀开启，对油井进行掺水，当液面恢复到320米左右时，告警解除停止掺水。
[0048]第二种情况:电潜泵工作时温度逐渐上升，当温度达到210°C时，自动掺水装置3发出高温告警，电动控制阀开启，对油井内进行掺水降温，直到电潜泵温度降低至200°C，停止掺水。
[0049]通过本实用新型电潜泵的压井保护装置，使动液面在线监测、井下温度实时监测与自动掺水装置联锁，利用自动掺水使SAGD高产油井在动液面过低时进行掺水防止触发欠载停机，并且还可通过自动掺水降低电潜泵的工作温度，防止电潜泵出现超温损坏，保证动液面稳定使电潜泵连续运转，实现油井的连续生产。
[0050]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电潜泵的压井保护装置，所述电潜泵设置于一油井内，其特征在于，所述压井保护装置包括:动液面监测装置、井下温度监测装置、自动掺水装置；其中， 所述动液面监测装置，设置于所述油井的井口，用于监测并获取所述油井的动液面数据发送至所述自动掺水装置； 所述井下温度监测装置，设置于所述电潜泵的泵头位置，用于监测并获取所述电潜泵电机的温度值发送至所述自动掺水装置； 所述自动掺水装置，连接所述动液面监测装置及井下温度监测装置，用于根据所述动液面数据或者电机的温度值生成告警信号，并根据所述告警信号对所述油井的环套空间进行掺水。
2.根据权利要求1所述的电潜泵的压井保护装置，其特征在于，所述动液面监测装置包括:液面自动监测仪，用于监测抽油井环空液面深度和井口套压变化，生成油井的动液面数据。
3.根据权利要求1所述的电潜泵的压井保护装置，其特征在于，所述井下温度监测装置包括:至少三根热电偶线及测温仪；其中， 所述热电偶线，用于根据所述电潜泵的泵头位置的温度产生热电动势信号； 所述测温仪，用于采集所述热电动势信号，生成所述热电动势信号对应的电机的温度值。
4.根据权利要求1所述的电潜泵的压井保护装置，其特征在于，自动掺水装置包括:告警装置、电动控制阀及储水装置；其中， 所述告警装置，连接所述动液面监测装置、井下温度监测装置及电动控制阀，用于接收所述动液面数据以及电机的温度值； 当所述动液面数据低于设定值或所述温度值超过预定温度值时，所述告警装置发出一告警信号至所述电动控制阀； 所述电动控制阀，连接所述储水装置，用于根据所述告警信号控制所述储水装置对所述油井的环套空间进行掺水。
【文档编号】F04B49/10GK203809269SQ201420069477
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】郭金鹏, 陈永恒, 林军, 张洪驰, 孟鑫, 张博, 胡博, 孙逸民, 王菁菁, 孙振彪, 姜城, 孟叶, 孟强, 马静, 赵生生, 郭丹 申请人:中国石油天然气股份有限公司