一种油田永磁直驱压注装置的制作方法

本技术涉及油田井下液体压注作业，特别是属于一种油田永磁直驱压注装置。

背景技术：

1、随着油田开发时间的延长，地层压力逐渐下降，为使油田保持较长时间的高产稳定，需要及时为地层补充能量，提高地层压力。因此，油田注液就显得尤为重要。在油田注液开发过程中，视不同作业区的具体工艺要求，采用不同流量的水泵为井下注液。

2、在一些流量较大的注液工况下，为满足流量和压力要求，通常采用多级离心泵配套高转速电机的方式使用。多级离心泵采用多级加压的方式，可以同时满足大流量和高压力的注液要求。受限于多级离心泵的工作原理，需要使用多级叶轮对水流加压，各级叶轮均存在损失，泵效较低。以注液量250m3/h，注液压力17mpa为例，系统需采用十一级的多级离心泵并配以3000转的二极异步电机进行驱动，因此整个注液系统的额定效率较低，一般在70％以下，并且实际使用中，为配合注液工艺要求，系统会进行流量和压力调节，很容易脱离离心泵的高效运行区间。电机转速降低后，异步电机的系统效率会进一步降低。当电机负载率低于40％以后，电机效率会有明显下降。

技术实现思路

1、本实用新型的目的即在于提供一种油田永磁直驱压注装置，以达到提高油井注液作业的运行效率的目的。

2、本实用新型所提供的一种油田永磁直驱压注装置，其特征在于，包括控制单元、驱动单元以及注液单元，所述的驱动单元与注液单元通过联轴器连接，所述控制单元包括一个变频控制器，或一个变频控制器与至少一个工频控制器的集合，其中，注液单元与外部供液管路相连接，驱动单元接入控制单元内部，与控制单元电路连接。

3、进一步的，本装置包括一个控制单元以及与控制单元相连接的多个驱动单元，每个驱动单元都连接一个注液单元，多个驱动单元并联接入控制单元内部，其中，一个变频控制器依次控制多个驱动单元，在控制单元包括变频控制器和工频控制器的集合的情况下，多个工频控制器分别对应控制多个驱动单元。

4、进一步的，驱动单元采用永磁体励磁，极数不低于10极，额定输出转速不高于600转每分钟。

5、进一步的，驱动单元由定子和转子组成，定子包括外壳、定子铁芯、水夹壳和定子绕组；转子包括阻尼笼、永磁体、转子铁芯和主轴，定子绕组嵌入定子铁芯内侧沿周向均布的定子槽中，水夹壳固定在定子铁芯和壳体之间，转子铁芯固定在主轴上，若干永磁体沿周向均布并固定在转子铁芯外缘，在永磁体之间设置有金属导条，所有金属导条两端通过金属环分别连在一起，组成鼠笼状的阻尼笼。

6、进一步的，注液单元为往复式容积泵，一般选用柱塞泵，包括液力端和动力端，液力端包括若干柱塞，所述的柱塞在动力端的驱动作用下做往复运动，注液单元的动力端通过联轴器将输入轴与驱动单元的输出轴连接，注液单元的入口与外部供液管路相连接；注液单元的出口与油井注液总管相连接。

7、进一步的，驱动单元与外部的冷却塔相连接，冷却塔的冷却水通过管路由驱动单元的冷却水进水口流入水夹壳中，驱动单元的冷却水出水口通过管路送回冷却塔中。

8、进一步的，驱动单元也采用风冷方式进行散热。

9、本实用新型所提供的一种油田永磁直驱压注装置，注液单元中采用柱塞往复运动的方式对低压液体进行加压，从而得到极高的压力。注液单元效率在89％到94％之间，较多级离心泵有明显的提高。注液单元的驱动转速较低，一般不高于600转每分钟。本装置采用驱动单元直连的方式驱动注液单元，可以避免采用异步电机连接减速机或大小皮带轮传动而造成的能量损失。驱动单元无励磁电流，而是通过永磁体励磁，系统运行效率不会随负载率降低而显著降低。在20％-100％的负载区间，驱动单元的系统效率始终能保持高效运转，较异步电机具有明显的能耗优势。

10、此外，本装置的控制单元在驱动控制上，通过采用工频加变频的方式进行驱动，对于多台注液单元联合运行的情况，控制单元的变频控制器首先启动第一台驱动单元，带动相应注液单元运转，当转速稳定在额定转速后，工频控制器切入，变频控制器脱开，该驱动单元进行工频运行状态。此后再一次通过变频控制器启动后续的驱动单元与控制单元。对于最后一台驱动单元与注液单元，在变频控制器启动后不再脱开，而是一直保持变频运行，可以通过调节运行频率来调节注液流量，能够有效满足注液工艺中流量变化的要求，且该控制方式可以有效减小系统的变频损耗。综上所述，本实用新型在大流量、高压力、大功率注液作业的应用中，具有提高油井注液作业的运行效率以及节能减排的积极效果。

技术特征：

1.一种油田永磁直驱压注装置，其特征在于，包括控制单元、驱动单元以及与驱动单元连接的注液单元，所述的驱动单元与注液单元通过联轴器连接，所述控制单元包括一个变频控制器，或一个变频控制器与至少一个工频控制器的集合，其中，注液单元与外部供液管路连接，驱动单元接入控制单元内部，与控制单元电路连接；驱动单元采用永磁体励磁，极数不低于10极，额定输出转速不高于600转每分钟；驱动单元由定子和转子组成，定子包括外壳、定子铁芯、水夹壳和定子绕组；转子包括阻尼笼、永磁体、转子铁芯和主轴，定子绕组嵌入定子铁芯内侧沿周向均布的定子槽中，水夹壳固定在定子铁芯和壳体之间，转子铁芯固定在主轴上，若干永磁体沿周向均布并固定在转子铁芯外缘，在永磁体之间设置有金属导条，所有金属导条两端通过金属环分别连在一起，组成鼠笼状的阻尼笼。

2.根据权利要求1所述的一种油田永磁直驱压注装置，其特征在于，本装置包括一个控制单元以及与控制单元相连接的多个驱动单元，每个驱动单元均连接一个注液单元，多个驱动单元并联接入控制单元内部，其中，在控制单元包括变频控制器和工频控制器的集合的情况下，多个工频控制器分别对应控制多个驱动单元，变频控制器依次控制单个驱动单元启动，运行额定转速时变频控制器脱开对驱动单元控制，切入工频控制器，变频控制器对下一个驱动单元进行启动。

3.根据权利要求1所述的一种油田永磁直驱压注装置，其特征在于，注液单元为往复式容积泵，选用往复式柱塞泵，包括液力端和动力端，液力端包括若干柱塞，所述的柱塞在动力端的驱动作用下做往复运动，注液单元的动力端通过联轴器将输入轴与驱动单元的输出轴连接，注液单元的输入端与外部喂液泵的供液管路连接；注液单元的输出端与油井注液总管相连接。

4.根据权利要求1所述的一种油田永磁直驱压注装置，其特征在于，驱动单元与外部的冷却塔相连接，冷却塔的冷却水通过管路由驱动单元的冷却水进水口流入水夹壳中，驱动单元的冷却水出水口通过管路送回冷却塔中。

5.根据权利要求1所述的一种油田永磁直驱压注装置，其特征在于，驱动单元也采用风冷方式进行散热。

技术总结
一种油田永磁直驱压注装置，涉及油田井下液体压注作业技术领域，特别是属于一种油田永磁直驱压注装置。包括控制单元、驱动单元以及注液单元，所述注液单元为往复式容积泵，所述驱动单元为高极数直驱结构，采用永磁体励磁，并设有阻尼笼，可在变频与工频下运行，所述驱动单元通过联轴器与注液单元连接，控制单元包括一个变频控制器，或一个变频控制器与至少一个工频控制器的集合，驱动单元与控制单元电路连接。本技术具有提高油井注液作业的运行效率的积极效果。

技术研发人员：夏家平,柏流广,过孝红,过光筌,夏静静,过孝弟
受保护的技术使用者：鸿鲲新能源（海南）有限公司
技术研发日：20221227
技术公布日：2024/1/12