一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油系统的制作方法_3

文档序号:8727526阅读:来源:国知局
4、轴向通孔,75-5、进液孔,75-6、配重接头,76、泵筒,76-1、外螺纹,76-2、接箍,76-3、内螺纹,76-4、切口,11、柔性抽油绳,9、井下管柱,9-1、丢手接头,9-2、封隔器,9-3、油管,10、钢丝绳,1-21、卷筒轴,1-22、卷筒挡边,1-23、卷筒裙边,1_24、连接件,1_25、螺栓,1_26、大皮带轮,1_11、小皮带轮、1_27、齿轮轴,1-13行星式减速机,1-131、行星轮,1_132、太阳轮,1-133、行星轴,1-134、转动轴承,1-135、齿圈,1_28、螺栓,1_30、防尘罩,1_29、机罩总成,
1-136、支架,1-9减速电机输出轴,1-12联轴器,1-121、套筒,1-122、键,1_123、铰制孔用螺栓,12、刮蜡除垢器。
[0094]参见图1、图2和图5-1、图5-2,本实用新型一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油系统,包括动力驱动总成1、定滑轮总成2、控制总成3、井架总成4、滑摆装置5、压绳装置8、井口装置6、井下管柱9、柔性抽油绳11、钢丝绳或抽油杆10和井下多级柱塞超长冲程抽油泵7 ;动力驱动总成I包括减速电机1-1、卷筒1-2、制动器总成1-4,结构是:减速电机1-1的输出轴上装有链轮1-3和编码器3-1 ;轴上装有卷筒链轮1-5的卷筒1-2安装在卷筒底座1-6上,卷筒底座1-6、减速电机1-1、制动器总成1-4固定在地面基座1-8上;卷筒链轮1-5与链轮1-3位于同一平面内且通过传动链条1-7连接;
[0095]参见图3,定滑轮总成2的结构是:定滑轮2-1的轴安装在两支耳2-2上,两支耳
2-2与定滑轮支撑座4-1螺栓连接。
[0096]参见图1,井架总成4的结构是:配有井架下筋板4-2和井架平台4-3的井架4_5上端焊有井架横梁4-4,定滑轮支撑座4-1用螺栓固定在井架横梁4-4上,调整螺栓4-7对定滑轮支撑座4-1施加一个水平方向的力,以减轻固定定滑轮支撑座4-1的螺栓所受的力,斜拉杆4-6的两端分别与井架4-5和地面基座1-8螺栓连接,对井架4-5起支撑作用。
[0097]参见图3、图4,滑摆装置5的结构是:T型摆杆5-1的前端并排紧靠装有两个导向轮5-2,摆杆5-1与带有滑槽5-5的两滑摆底座5-3以轴5_4连接,滑摆底座5_3以螺栓固定在井架横梁4-4上;摆杆5-1的轴5-4可在滑槽5-5内纵向调节固定,用于调整柔性抽油绳11与定滑轮2-1之间的夹角;由于柔性抽油绳11在两个导向轮5-2之间形成的通孔穿过,当柔性抽油绳11在卷筒1-2上缠绕或释放时,摆杆5-1也随着柔性抽油绳11在轴5-4上横向摆动。
[0098]参见图1、图5-1、图5-2,在远离减速电机1_1的卷筒底座1_6上固定安装压绳装置8,压绳装置8的结构是:带有两支耳的叉形横杆8-1与立杆8-2轴连接,立杆8-2下端固定在卷筒底座1-6上,弹簧8-3的两端分别固定在横杆8-1和立杆8-2上,对横杆8_1起牵引作用,压轮8-4安装在叉形横杆8-1的两支耳上,与卷筒1-2的轴平行、等长且位于卷筒1-2的上后方,与卷筒1-2的卷筒面保持适当的间距;滑摆装置5与压绳装置8共同作用,可防止柔性抽油绳11乱缠。
[0099]参见图1,井口装置6包括防喷盒6-1、偏心井口 6-2、单流阀6-3和输油管线6-4。管柱9与井下多级柱塞超长冲程抽油泵7的超长泵筒连接。利用偏心井口 6-2将压力传感器3-2下入油井底部油套环形空间内,对井下液体液柱压力进行监测,并将监测数据通过数据线传回控制总成3。
[0100]参见图6,控制总成3同时控制制动器总成1-4的电力液压推动器1-41的启动和关闭;当电力液压推动器1-41启动时,推动器支板1-42使刹车连杆1-45带动刹车带总成1-46离开卷筒1-2,卷筒1-2运转;反之,当电力液压推动器1-41停止时,弹簧1_43拉动弹簧配重支臂1-44,使刹车连杆1-45带动刹车带总成1-46接触并摩擦卷筒1_2,卷筒1_2停转。
[0101]参见图1,比井下多级柱塞超长冲程抽油泵7的冲程略长的柔性抽油绳11 一端缠绕在卷筒1-2上,另一端穿过两导向轮5-2间的通孔,并绕过定滑轮2-1、依次穿过防喷盒6-1、偏心井口 6-2井下管柱9后与管柱9内的钢丝绳或抽油杆10卡箍连接,钢丝绳或抽油杆10的另一端与井下多级柱塞超长冲程抽油泵7的多级柱塞连接,带动多级柱塞抽汲井液。
[0102]参见图1、图9,控制总成3根据设定的上行缓冲时间控制电机1-1停机等待;根据套管内压力传感器3-2监测的压力值控制电机下行;根据减速电机1-1轴上安装的旋转编码器3-1计算出的多级柱塞超长冲程抽油泵7下入井深数与设定的下行最大深度对比结果来控制电机1-1停止下行并反向旋转,提升井液;根据旋转编码器3-1计算出的上行行程和设定的最大深度进行对比来控制减速电机1-1停止转动;同时控制总成3也相应控制制动器总成1-4对卷筒1-2进行制动或解除制动;进而使柔性抽油绳11在设定的冲程内反复提升或下放井下多级柱塞超长冲程抽油泵7的多级柱塞提升井液,改变以往卷扬式提拉采油系统的柱塞从井底一直提升至井口的全井运行模式,实现柱塞只在泵筒内反复上、下运行的超长冲程的非全井运行模式。
[0103]参见图11-1,所述井下管柱9可在多级柱塞超长冲程抽油泵7的泵筒上部的油管9-3外安装封隔器9-2和丢手9-1,以螺纹连接。
[0104]参见图11-2,井下设备安装完毕后,将封隔器9-2逐步涨封,封堵油套环形空间,利用丢手9-1将封隔器9-2上部油管9-3起出,井下多级柱塞超长冲程抽油泵7抽汲的井液在套管内流动,可以大大降低油井一次性投资成本,产生巨大的经济效益。
[0105]控制总成的CPU的具体控制流程是:
[0106]a、系统启动,设定井口深度为O米,井下深度为负值;通过键盘输入,启动压力,下行最大深度,上行最大深度,停机等待时间T,最大电流;压力传感器3-2,电流监测模块,编码器3-1处于工作状态,时时将各种信号传送到电路控制板CPU ;
[0107]b、电路控制板CPU,将电机1-1停转,液压推动器1-4制动;
[0108]C、电路控制板CPU,对套管内压力传感器3-2值是否大于等于启动压力进行逻辑判断;
[0109]Cl:套管内压力传感器3-2的值<启动压力,控制流程返回b ;
[0110]c2:套管内压力传感器3-2的值彡启动压力,CPU解除液压推动器1_4制动;
[0111]d、液压推动器1-4通电,解除制动;
[0112]e、电机1-1启动、反转,在多级柱塞及加重杆重力作用下,多级柱塞下行;
[0113]f、CPU时时接收编码器3-1传来的反映多级柱塞下行深度的脉冲信号,对脉冲数进行计算,并对多级柱塞当前深度是否小于等于下行最大深度进行逻辑判断;
[0114]fl、若多级柱塞当前深度>下行最大深度,控制流程返回e ;
[0115]f2、若多级柱塞当前深度 <下行最大深度,CPU将电机1-1停转,液压推动器1-4制动;
[0116]g、CPU将电机1-1停转,液压推动器1-4制动;
[0117]h、CPU启动内部计时器;
[0118]1、CPU将内部定时器与上行缓冲时间T进行逻辑判断;
[0119]i 1、若缓冲时间< T,控制流程返回g ;
[0120]i2、若上行缓冲时间彡T,CPU解除液压推动器1-4制动;
[0121]j、计时器停止;
[0122]k、液压推动器1-4通电,解除制动;
[0123]L、电机1-1正转启动,在柔性抽油绳11的拉力作用下,多级柱塞上行;
[0124]m、CPU时时接收电力监测模块的数字信号,对数字信号进行处理分析,得到当前电流大小,并对当前电流是否大于等于最大电流或多级柱塞当前深度是否大于等于上行最大深度进行逻辑判断;
[0125]ml、若当前电流多最大电流或多级柱塞当前深度多上行最大深度时,控制流程返回b ;
[0126]m2、若当前电流 < 最大电流且多级柱塞当前深度<上行最大深度时,控制流程返回L。
[0127]参见图1、图10,柔性抽油绳11可为含加热电缆的柔性抽油绳。可加热柔性抽油绳的下端安装温度传感器,长度超过结蜡点的加热柔性抽油绳与管柱9内的钢丝绳或抽油杆10用卡箍连接;位于结蜡点上方的管柱9涂有防止热量散失的保温涂层;由于非全井运行模式,使管柱9内始终有大量的井液存留其中;控制总成3可根据温度传感器上传的温度信号,控制可加热的柔性抽油绳对井液加热;加热柔性抽油绳与涂有保温涂层的管柱9配套使用,有利于管柱9清蜡和稠油井降稠,当地面加热炉等伴热设施出现故障时,可以起到临时顶替加热设备的作用,而无需停产;甚至完全可以取代地面加热炉等伴热设施,使井液的出口温度达到输油温度度的要求,并减少地面设施的投资成本。
[0128]此时,控制总成3的CPU根据温度传感器、编码器3-1和油套环形空间内的压力传感器3-2上传的信号,对整个机组实行智能控制,具体控制流程为:
[0129]a、系统启动,设定井口深度为O米,井下深度为负值;通过键盘输入:启动压力、下行最大深度、上行最大深度、设定温度、最大电流;温度传感器、压力传感器3-2,电流监测模块,编码器3-1处于工作状态,时时将各种信号传送到电路控制板CPU ;
[0130]b、电路控制板CPU将电机1-1停转,液压推动器1-4制动;
[0131]C、电路控制板CPU,对套管内压力传感器3-2的值是否大于等于启动压力进行逻辑判断;
[0132]Cl:套管内压力传感器3-2的值<启动压力,控制流程返回b ;
[0133]c2:套管内压力传感器3-2的值彡启动压力,CPU解除液压推动器1_4制动;
[0134]d、CPU将液压推动器1-4解除制动;
[0135]e、电机1-1反转启动,在多级柱塞及加重杆重力作用下,多级柱塞下行;
[0136]f、CPU时时接收编码器3-1传来的反映多级柱塞下行深度的脉冲信号,对脉冲数进行计算,并对多级柱塞当前深度是否小于等于下行最大深度进行逻辑判断;
[0137]fl、若多级柱塞当前深度>下行最大深度,控制流程返回e ;
[0138]f 2、若多级柱塞当前深度 < 下行最大深度,CPU将电机1-1停转,液压推动器1-4制动;
[0139]g、CPU将电机1-1停转,液压推动器1-4制动;
[0140]h、CPU根据可加热柔性抽油绳内安装的温度传感器传回的液体温度与设定的出口温度进行逻辑判断;
[0141]hl、若液体温度小于设定温度,
[0142]1、启动可加热的柔性抽油绳的加热电缆加热;控制流程返回g ;
[0143]h2、若液体温度大于等于设定温度,
[0144]j、可加热的柔性抽油绳停止加热;
[0145]k、CPU将液压推动器1-4解除制动;
[0146]L、电机1-1正转,多级柱塞上行
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