专利名称：监测电动潜油泵的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及监测ESP的方法。另外本发明还涉及用于实现该方法的适当且低成本的设备。本发明涉及输油行业。
背景技术：
油在岸上工业从地下储层中被泵送，而在海上工业中从水下被泵送。大多数情况下，存在油和气及最后水的多相流。因此，需要电动潜油泵(ESP)。对于ESP的安全监测是重要的。这样的监测系统必须检测油井液流中的气体含量，以在油井液体中的气体含量过高时，关闭泵以防止损伤泵。井底监测系统是可用的。下面的公开和专利文献是本发明的技术基础。考虑到1997年8月31日的“Boletin Quincenial ”，多相流量计适用于油井测量， 特别是具有泵系统的。WO 2006/115931 A2说明了具有在钻孔外侧的不同单元的数据系统和多相流量计。EP 0 684 458 A2说明了用于基于压差测量来测量多相流比如油井流出物的流率的多相流量计，所述流出物包含液态碳氢化合物、气体和水。EP 1 022 429 Al说明了油路管线内的多用途竖管。US 2005/0268702 Al说明了非侵入式多相流量计，其中测量所述流的两个物理参数以确定混合物的密度。US 4 604 902 A说明了在用于多相流的质量流量计中使用的装置和技术。另外，WO 02/044664 Al说明了使用多个压力微分用于产生信号的多相流量计。特别地，WO 2007/114707 A2说明了一种声学多相测量计，该测量计包括超声发生器和用于信号的超声接收器。在前述文献中说明的全部监测或者测量系统基于用于多相流量测量的三种现象和/或原理工作。这些现象和/或原理是-1)测量压降和压降与流隙比例之间的相互关系-2)使用放射源或者超声源测量速度和流隙比例，和-3)将多相流的不同相分离的半在线测量根据前述说明或技术书籍的设备相当复杂。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于发现用于监测ESP的其它现象。本发明的另一个目的在于制成用于实现成本有效的方法的且能够整合在现有系统中的设备。完成前述目的的本发明通过权利要求1的方法实现。用于实现本发明的方法的设备限定在权利要求11中。新方法和新设备的具体特征示出在从属权利要求中。本发明是一种监测系统，如果需要，例如如果在油井液体中出现过高的气体含量， 该监测系统允许控制泵以关闭泵。这通过布置在泵入口(见具体本说明第4页，图1)的至少一个声学检测器实现。根据油井液体中的气隙比例，检测器对于泵送的流体介质和所述流体介质的不同
3相给出显著的不同信号。以此，能够识别油井液体中的气体比例，并由此控制所述泵。另外，该监测系统能够制成与其它的测量系统组合，例如与用于相分离、压降的双壁管、PH评估和/或组分测量系统组合。本发明的创造性在于将声学传感器用于泵监测和油井液体中的气体含量的测量。 未使用如WO 2007/114707 A2中公开的有源发声器，而通过声学传感器使用了冲击声。这在技术复杂性和总体成本方面是有利的。这样的监测系统可以具有不同的形状、组装形式并且可以被布置于不同的位置处。在任意情况中，介质流中的气体比例被识别。这根据油井液体中的气隙比例来标识。在本发明的范围中，通过识别油井液体中的气体比例来控制泵。通过从检测器传送不同的控制信号，泵在油井液体中的气体比例超过给定阈值时将被停止。使用具有该新的监测系统的本发明，能够防止由于油井液体中的过高气体含量的原因而对泵造成损伤。在与
和其它的专利权利要求组合的示例中示出了本发明的更多的优点和特殊的细节。
在附图中示出图1是用于油井液体泵送的具有钻孔(油井)和泵组件的设施的投影图，以及图2是具有用于评估测量结果的硬件和软件的系统。
具体实施例方式在图1中，以剖面形式示出了钻孔并标注为附图标记1。钻孔1具有数千米的深度，例如距离地表3000m，并且具有例如4”(英寸)的直径。钻孔1从油储层(未示出)引至地面并且就长度而言相当的窄。钻孔1也能够位于水下，从海底至储层。从储层传送到地面的流体通常是油、气体和水的混合物。在图1中，附图标记1表示多相混合流。在钻孔1中，安装有所谓的ESP 11(电动潜油泵)。ESP 11能够具有用于将油井的油井液体泵送至地表的若干泵部10。另外，ESP具有泵入口 13并且能够包括气体分离器。ESP 11具有带有电马达14的马达部。ESP 11的马达14具有马达保护装置15。 这样的马达保护装置在现有技术中已知。ESP 11也能够具有自身的监测系统18。这也根据现有技术已知。另外，至少一个声学传感器21与马达14结合和/或被布置于泵部10。声学传感器21是声学监测系统20的部分，所述声学监测系统20具有如图2所示的硬件和软件。这些硬件和软件能够控制泵系统10并且特别地停止泵马达14以防止损伤。能够具有多于一个的声学传感器，这些声学传感器全部是传感器系统20的部分， 其中传感器系统20具有图2中所示的用于评估的装置。评估系统必须适用于将基于油泵送的信号与基于气体泵送或者基于气隙泵送的信号区分。另外，基于水泵送的信号应该与基于油泵送的信号区分开。
在图2中，部件22至部件31形成图1中的声学监测系统存在线路的第一输入 22，用于数据从泵控制系统到泵监测系统18的传送。另外，存在线路的第二输入23，用于数据从泵监测系统18到泵控制系统的传送。输入M基于图1中的声学传感器21和声学传感器20的声学信号。声学信号依赖于流体特性，例如依赖于单元25中所示的两相流和/或三相流的特性，在单元25之后是用于信号偏移校正的校正单元26。在校正单元沈中，减去单元27中所示的声学信号偏移。这意味着来自马达的来自轴承和其它机械部件的噪声将被消除。结果产生的无偏移的信号示出在单元观中。根据单元28中示出的测量和评估，图1中的ESP 11能够被自动控制，在单元28 之后是判定单元四。另外，关于自动控制，能够将用户的具体要求经由用于判定单元四的数据输入 30、31整合在所述的系统中。用于监测状态参数的其它信号例如压降、Ph-评估和/或组分测量系统能够与声学监测系统组合。在任意情况中，在流体特性(特别是油、气体和水混合物流)与声学信号之间存在确定的相关性。如果需要，能够触发ESP 11的停止。在一些情况中，特别是当油井液体中的气体比例超过给定阈值时，由于在整个油传送设施中的不期望的损伤的危险的原因，能够致动ESP的停止。根据附图，说明了一种监测ESP的方法，所述ESP用于产生油、气体、水或其它流体介质，其泵由电马达驱动，马达和/或泵的声学现象用作泵送介质的状态参数。声学理解被测量作为电信号，并且相对泵送的介质区分出各电信号。在用于监测ESP的设备中，具有用于泵送油、气体和水的混合物的泵，所述泵由马达驱动。至少一个声学传感器被布置在泵系统和/或泵马达的附近。附图标记翻译图1具有泵部件的钻孔的投影；1钻孔；5油、气体、水混合流；10泵部；IlESP 10、13、14、15、18 ； 13入口，气体分离器；14马达部；15马达保护装置；18监测系统；20声学监测系统；21声学传感器。图2评估和控制系统；20具有声学传感器21的监测系统；22数据传送；23数据传送；对用于声学信号的输入；25显示单元J6偏移校正单元；27具有信号偏移的单元；观具有校正结果的单元； 29用于判定泵停止的单元；20用于顾客要求的输入；31用于相关性的输入。
权利要求
1.用于通过泵送流体介质的泵部监测ESP的方法，所述泵部特别泵送油、气、水和其它的流体介质，所述泵由电马达驱动，其特征在于-使用所述马达和/或所述泵的声学现象作为泵送介质的状态变量， -所述声学现象被测量作为电信号， -所述电信号相对所泵送的不同介质被区分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据油、气和/或水的特性区分所述电信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用于油、气和/或水的区分后信号被单独存储。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，识别所述介质中的气体比例。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述气体比例根据油井液体中的气隙来标识。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过识别所述油井液体中的气体含量来控制所述泵。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据从所述检测器传送的不同信号控制所述泵。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述液体中的气体比例超过给定阈值时，停止所述泵。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，实现对所述油井的进一步监测。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，实现分离不同的相的在线测量。
11.使用权利要求1或权利要求2至10所述的方法监测ESP的设备， 具有用于从油井泵送油、气和可能的水的泵部，该ESP(Il)由马达(14)驱动，由此至少一个声学传感器被布置在所述油井(1)中的所述ESP(Il)附近。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述至少一个声学传感器在井下匹配在所述泵入口(1 下方。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述至少一个声学传感器(1 布置在所述马达(14)附近。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述马达(14)包括马达保护装置(15) 且所述至少一个声学传感器布置在所述马达保护装置(1 上。
15.根据权利要求11至14所述的设备，其特征在于，所述至少一个声学传感器与作为所述保护装置的部分的监测系统(18)组合。
全文摘要
在通过用于泵送油、气、水或者其它液体的泵监测ESP的方法，所述泵由电马达驱动，使用所述马达和/或泵的声学现象作为泵送介质的状态变量，所述声学现象被测量为电信号并且所述电信号关于泵送的介质被区分。在通过由马达部(14)驱动的用于泵送油、气和水的混合物的泵部(10)监测ESP的相应设备中，至少一个声学传感器(21)布置在ESP(11)附近。
文档编号F04D15/00GK102317570SQ200980156571
公开日2012年1月11日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者A.M.巴特内夫, B.格罗莫尔, E.M.斯维里多夫, S.A.波里科夫, V.K.达诺夫 申请人:西门子公司