油井井下变压器的制作方法

1.本实用新型涉及井下设备技术领域，特别是涉及到一种油井井下变压器。


背景技术：

2.油田生产中，对于一些高液量，高含水油井，通常采用电动潜油泵作为开采设备，该类型机采设备的井下电机驱动电源电压从一千到两千伏不等，这种电压属于高压电范畴，由于许多设备设施需要低压电源，也就限制了该类型油井井下工艺技术的发展，为此需要设计一种在井下可以使用的变压器，将动力电缆的高压电，转变为220v的低压电，为其他设备设施提供动力。
3.常用的变压器均无法在油井井下安装或使用，主要原因为一下几点： 1、油井井下套管直径尺寸小，承圆柱形结构，常见变压器外形及尺寸无法达到要求，不能下入井内；2、油井井底承受高温、高压，常用变压器耐压、耐高温能力有限，不能保证其在井下正常运转；3、对耐腐蚀性及承重性要求高，油井井液矿化度高，腐蚀性答，安装位置下部还需要悬挂其他设备，一般的变压器均无法达到该要求。为实现在油井井下安装变压器，本实用新型采用电磁感应原理，利用电动潜油泵通过扁电缆输送至井下电动机电缆接头处的高压电源，在电缆头处外接一根电缆，将电源输送至该井下变压器，经变压器降压的电源输送至其他设备，该变压器采用圆环形特殊造型，高绝缘性材料，密封性结构等设计思路，达到外形及体积适应井筒大小，耐高温、耐高压、耐高腐蚀以及承重要求，成为一种新用途、新形式的井下变压器。
4.目前，异形变压器，大致有以下几种：
5.绝缘环形变压器，专利申请号：201320654348.3，本实用新型提供绝缘环形变压器，包括环形变压器本体，所述环形变压器本体的上下表面均设有绝缘垫，所述上表面的绝缘垫上设有绝缘板，所述绝缘板、绝缘垫和环形变压器本体套设在螺栓上，且通过与螺栓配合的螺母固定。本实用新型的有益效果是：在环形变压器上下表面均设有绝缘垫，防止变压器漏电，造成事故；在上表面的绝缘垫上设有绝缘板，用于固定绝缘垫，避免其四周摆动，使绝缘效果更好；具有结构简单，安全可靠，绝缘效果好等优点。
6.但仍存在下述缺陷：该装置虽然名称为环形变压器，但在装置中心位置用螺栓和螺母进行固定，形成了一个密闭空间(圆柱结构)，没有形成真正的环形结构。
7.另外，环形变压器，专利申请号：201210475652.1，本技术涉及变压器的设计领域，尤其涉及环形变压器的结构设计。本技术提供了环形变压器，为解决作为低压端的次级绕组的散热问题，所述次级绕组采用铜管制作而成，并于铜管内设有绝缘层，于铜管两端外接水冷循环系统，如此冷却水可直接对所述次级绕组起到冷却的作用，其冷却效果更佳。同时，由于无需另外设置其他冷却管道，如此可使本技术提供的环形变压器在结构上更为紧凑，占用体积更小。此外，由所述环形铁芯设有若干均匀分布的初级绕组，各相邻的两所述初级绕组之间设有次级绕组，即所述初级绕组与所述次级绕组之间交错的绕设于所述环形铁芯上，其能够更有效的消除漏感，从而提供整个环形变压器的功率转换率。
8.但仍存在下述缺陷：该装置采用铜管制作绕组，缠绕后体积较大，无法制作成较小体积，不能满足油井设备下井要求，采用铜管内水循环散热，绝缘要求不易满足，且在数千米深的井下无法实现。
9.装有外壳的环形变压器，专利申请号：201410320519.8，本技术涉及一种装有外壳的环形变压器，属于电子元器件技术领域。包括环形铁氧体磁芯、若干条铜线和耐温电木外壳，所述耐温电木外壳包括两个相同的外壳单元；所述外壳单元包括盒状体和块状体，所述块状体设在盒状体的顶部；所述盒状体设有中心柱和磁芯槽，所述中心柱的中心设有绕线孔；所述块状体上设置有若干个引脚；所述块状体的前侧面设有插柱和插孔，后侧面设有若干个走线槽；所述环形铁氧体磁芯套在中心柱上，安装在磁芯槽内；所述铜线绕制在耐温电木外壳上。本技术的磁环不用喷漆直接放入外壳内，再在外壳上绕线，以减小磁环所受的应力，稳定其电性能，并进一步提高耐压绝缘强度。
10.但仍存在下述缺陷：该装置径向尺寸大，且外壳形状复杂，狭小空间使用首先，尤其对于油井套管内，更加无法使用。
11.以上现有技术均与本实用新型有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的油井井下变压器。


技术实现要素：

12.本实用新型的目的是提供一种可适应井下高温、高压环境并可长期运行的油井井下变压器。
13.本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：油井井下变压器，该油井井下变压器包括外壳，芯管、铁芯及纯铜线圈，该芯管位于该外壳中，该芯管与该外壳形成一个环状空心结构，该外壳与该芯管空隙处安装有该铁芯及该纯铜线圈，该铁芯为环状结构，长度与该芯管一致，该铁芯上缠有该纯铜线圈。
14.本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：
15.该油井井下变压器还包括接箍，该接箍位于该外壳的上下两端，该油井井下变压器通过该接箍直接与电动潜油泵下部电动机相连接，将电动潜油泵井下扁电缆作为高压输入端，通过该油井井下变压器变压后，输出 220v低压电源，为井下其他低压设备进行供电。
16.该外壳为圆柱形，直径小于电动潜油泵的套管直径，壁厚6mm，该芯管为圆柱形，壁厚5mm。
17.该芯管通体为一圆管，两端精细加工，形成光洁密封面，该芯管上下贯通，保证井液既可以从外壳与油层套管之间的环形空间通过，也可在该芯管内部通过。
18.该油井井下变压器还包括压片和紧固压盖，该芯管两端用该压片密封，并利用该紧固压盖压紧，以进行密封和固定。
19.该压片材质为聚四氟乙烯。
20.该紧固压盖的大头外圈带有螺纹，与该外壳两端内螺纹相配合，内有与该芯管内径相同通孔，保证井液通过，下端面与该压片配合，使该外壳与该芯管间形成密闭空间。
21.该铁芯上缠有该纯铜线圈两组，根据地面所供给电压和井下设备所需电压，在安装前缠绕不同匝数，通电后产生电磁感应，变得所需电压，两组该纯铜线圈每层及之间采用聚四氟乙烯薄膜及材料相隔，进行绝缘。
22.该油井井下变压器还包括外接电源，该外接电源穿过该外壳与该油井井下变压器的内部电缆相连，井下电缆连接于该外接电源，为该油井井下变压器提供电能。
23.该油井井下变压器还包括电缆密封接头，该电缆密封接头密封该外壳与该外接电源之间的空隙。
24.本实用新型中的油井井下变压器，涉及石油生产过程中，当机采设备为电动潜油泵时，井下其他设备需要低压电源供给，设计一种可适应井下高温、高压环境并可长期运行的变压器。本装置包括外壳，芯管，铁芯及纯铜线圈，压片，紧固压片等组成，通过接箍直接与电动潜油泵下部电动机相连接，将电动潜油泵井下扁电缆作为高压输入端，通过该变压器的变压后，输出其220v低压电源，为其井下其他低压设备进行供电。本实用新型的原理为电磁感应原理，通过两组线圈(初级线圈和次级线圈)，初级线圈通电后，铁芯产生交变磁场，次级线圈就产生感应电动势，通过两组线圈的匝数比，将电压变为所需要的电压。本装置的最突出特点为：采用直接与井下管柱相连接的方式，克服了井下空间受限，承受高温、高压等环境因素，使得为电动潜油泵井下供应低压电源成为可能。除以上优势外，本装置还具有结构简单，安全可靠等优点。
附图说明
25.图1为本实用新型的油井井下变压器的一具体实施例的结构图；
26.图2为本实用新型的一具体实施例中油井井下变压器的剖面图；
27.图中1.变压器外壳；2.芯管；3.铁芯及纯铜线圈；4.压片；5.紧固压盖；6.外接电源；7.密封接头；8.接箍。
具体实施方式
28.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
30.本实用新型的油井井下变压器，充分考虑目前油田使用电动潜油泵井下管柱构造，克服井下空间狭小、承受高温、高压、高腐蚀性等恶劣条件，制作一种体积大小可以下入油井套管内，并具有连续平稳工作的油井井下变压器，并达到结构简单，安全可靠的要求。
31.为达上述目的，本实用新型的技术解决方案是：
32.本装置为圆环形结构，包括外壳，芯管，铁芯及纯铜线圈等组成，通过接箍直接与电动潜油泵下部电动机相连接，将电动潜油泵井下扁电缆作为高压输入端，通过该变压器的变压后，输出其220v低压电源，为其井下其他低压设备进行供电。
33.采用圆柱形型钢制外壳，由于电动潜油泵常用套管内径为121mm，故该直径要小于套管直径，壁厚6mm，两头采用接箍相连接。最内部放置有一圆柱形钢制芯管，芯管壁厚5mm，主要作用是让变压器形成一个环状空心结构，并起到密封变压器内部空间及承压防腐蚀作
用，芯管上下贯通，保证井液既可以从套管与外壳环形空间通过，也可在芯管内部通过，增大了与井液的接触面积，实现对变压器的快速降温。芯管两端精细加工，形成光洁密封面，芯管两端面放置压片，压片材质为聚四氟乙烯，既可以起到绝缘作用，同时又起到密封作用。
34.在外壳与芯管空隙处安装有铁芯及纯铜线圈，铁芯为环状结构，长度与芯管一致，铁芯上缠有纯铜线圈两组。线圈材质为纯铜，铁芯上缠有纯铜线圈两组，根据地面所供给电压和井下设备所需电压(220v)，在安装前缠绕不同匝数，通电后产生电磁感应，变得所需电压。两组线圈每层及之间采用聚四氟乙烯薄膜及材料相隔，进行绝缘。由于处于井下高温、高压环境，空隙处填充聚四氟乙烯材料，与外壳和芯管进行进一步绝缘处理。
35.紧固压盖大头外圈带有螺纹，与外壳两端内螺纹相配合，内有与芯管内径相同通孔，保证井液通过，下端面与压片配合，使外壳与芯管间形成密闭空间。其外壳两端采用接箍连接，下井时可直接与井下设备或油管相连接。
36.该装置由井下电缆供电，该装置内部电缆由壳体一侧穿出做成外接电源，开孔处使用专用电缆密封头做密封处理。
37.本实用新型结构简单、设计合理、投入成本低廉，具有显著的使用效果并能产生较好的经济效益。
38.以下为应用本实用新型的几个具体实施例。
39.实施例1
40.在应用本实用新型的一具体实施例1中，参见图1，本实用新型的油井井下变压器器包括变压器外壳1、芯管2、压片4、紧固压盖5、外接电源6、电缆密封接头7、接箍8等部件，通过井下扁电缆将电能供给变压器初级线圈，初级线圈通电后，铁芯产生交变磁场，次级线圈就产生感应电动势，通过两组线圈的匝数比，将电压变为所需要的低压电源。外接电源6与壳体间空隙，为应对井下高温、高压状况，需要专用电缆密封接头7进行密封处理。芯管2与外壳1间安装铁芯及纯铜电缆3，为密封两者间空隙，芯管两端用压片4密封，并利用紧固压盖5压紧，起到密封和固定的作用，外壳1用接箍8相连，与井下管柱相互配合下入油井内。
41.实施例2
42.在应用本实用新型的一具体实施例2中，图2为该装置的剖面图，该装置外部为圆形结构，内部芯管也为圆形结构，两者相互配合形成一个圆环形结构。铁芯与纯铜线圈同样为圆环形结构，并放置于外壳与芯管所形成的环形空间内，这样的设计使得井液可以从该装置外部和芯管内部同时向上流动，由井液将装置热量带走，起到加快降温速度的作用。
43.实施例3：
44.在应用本实用新型的具体实施例3中，为保证该装置可正常下入油层套管内，对该装置直径有一定要求，配套使用时，外径不大于同时下井的电动潜油泵电机最大外径，且该装置两端为内侧带有螺纹的接箍8，该接箍可与各种型号的变径相互配合使用，连接至下井油管或其他装置的下端，一起下入油井油层套管内，井内下入的所有工具，可通过一次作业工序全部完成，方便快捷。
45.该装置充分考虑目前油田使用电动潜油泵井下管柱构造，克服井下空间狭小、承受高温、高压、腐蚀性强等恶劣条件，制作一种外观与体积大小可以下入油井套管内，并具有连续平稳运行能力的油井井下变压器，以达到为油井井下装置提供低压电源的要求。
46.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
47.除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。