本實用新型涉及石油天然氣鉆采裝備技術領域，特別涉及一種基于無線傳輸技術的地面驅動螺桿泵采油系統(tǒng)。

背景技術：

地面驅動螺桿泵采油系統(tǒng)是地面電機帶動驅動裝置旋轉，通過鉆桿驅動螺桿泵轉子高速轉動實現(xiàn)舉升的機械采油設備。與其他人工采油技術比較，地面驅動螺桿泵采油技術由于適宜于高粘度、高含砂量原油的開采、同比采油量能耗低、機組井上部分占地面積小等特點，目前已在石油開采中得到日益廣泛的應用。地面驅動螺桿泵采油過程中，為了保證整套采油系統(tǒng)針對特定油井達到最優(yōu)化，需要對井下環(huán)境進行監(jiān)測。目前井下信號傳輸主要采用有線方式，多為金屬鎧裝電纜傳輸，成本較高。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術存在的不足提供一種安裝簡單、成本低廉、能夠實時工作的基于無線傳輸技術的地面驅動螺桿泵采油系統(tǒng)。

本實用新型所采用的技術方案為：基于無線傳輸技術的地面驅動螺桿泵采油系統(tǒng)，其特征在于：包括螺桿采油裝備、螺桿泵采油控制單元、地面數(shù)據(jù)處理單元、井下數(shù)據(jù)采集單元、無線數(shù)據(jù)傳輸單元，所述井下數(shù)據(jù)采集單元安設在螺桿泵的底端，并將其采集到的溫度、壓力和流量信號通過無線數(shù)據(jù)傳輸單元傳輸給地面數(shù)據(jù)處理單元，所述地面數(shù)據(jù)處理單元與螺桿泵采油控制單元相連，所述螺桿泵采油控制單元用于控制螺桿采油裝備的電機轉速。

按上述技術方案，所述井下數(shù)據(jù)采集單元包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、信號采集發(fā)射器。

按上述技術方案，所述無線數(shù)據(jù)傳輸單元包括套管，通過套管將信號采集發(fā)射器發(fā)射的軸向電流由套管引到地面數(shù)據(jù)處理單元的地面接收器。

按上述技術方案，所述無線數(shù)據(jù)傳輸單元包括在套管內壁沿軸向方向間隔設置的多個傳送器，壓力、溫度和流量信號通過傳送器順延和加強后傳送至地面數(shù)據(jù)處理單元的地面接收器。

按上述技術方案，所述地面數(shù)據(jù)處理單元包括地面接收器、GPS通訊模塊、計算機，所述地面接收器將接受到的溫度、壓力和流量信號傳輸通過GPS通訊模塊傳輸至計算機處理。

按上述技術方案，所述螺桿泵采油控制單元包括變壓器、變頻器、變頻控制器，所述變頻控制器通過GPS通訊模塊獲取地面數(shù)據(jù)處理單元分析處理后的控制信號，再控制變頻器調整輸出電源的電壓和頻率，從而調整控制螺桿采油裝備的電機轉速。

按上述技術方案，所述螺桿采油裝備包括抽油桿、地面驅動裝置、電機、井口裝置、油管、油管扶正器、螺桿泵、套管，所述電機的輸出軸與地面驅動裝置相連，所述地面驅動裝置與抽油桿相配置，所述抽油桿的下端依次連接油管、油管扶正器、螺桿泵。

本實用新型所取得的有益效果為：本實用新型克服了傳統(tǒng)電纜傳輸數(shù)據(jù)成本較高、容易損壞、無法實時監(jiān)控等缺點，具有設備安裝簡單、成本低廉、能夠實時工作等優(yōu)點，特別適用于安裝深度較大的井下采油系統(tǒng)優(yōu)勢更明顯。

附圖說明

圖1為本實用新型的基本結構示意圖。

圖中：1、抽油桿，2、地面驅動裝置，3、皮帶，4、電機，5、井口裝置，6、油管，7、油管扶正器，8、螺桿泵，9、井下傳感器和信號采集發(fā)射器，10、套管，11、地面接收器，12、變頻器，13、變壓器，14、變頻控制器，15、計算機。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，本實施例提供了一種基于無線傳輸技術的地面驅動螺桿泵采油系統(tǒng)，包括螺桿采油裝備、螺桿泵采油控制單元、地面數(shù)據(jù)處理單元、井下數(shù)據(jù)采集單元、無線數(shù)據(jù)傳輸單元，所述井下數(shù)據(jù)采集單元安設在螺桿泵的底端，并將其采集到的溫度、壓力和流量信號通過無線數(shù)據(jù)傳輸單元傳輸給地面數(shù)據(jù)處理單元，所述地面數(shù)據(jù)處理單元與螺桿泵采油控制單元相連，所述螺桿泵采油控制單元用于控制螺桿采油裝備的電機轉速。

所述螺桿采油裝備包括抽油桿1、地面驅動裝置2、皮帶3、電機4、井口裝置5、油管6、油管扶正器7、螺桿泵8、套管10，所述電機4的輸出軸通過皮帶3與地面驅動裝置2的動力輸入軸相連，所述地面驅動裝置2與抽油桿1相配置，所述抽油桿1的下端依次連接油管6、油管扶正器7、螺桿泵8。

所述井下數(shù)據(jù)采集單元包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、信號采集發(fā)射器9。溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、信號采集發(fā)射器9通過螺紋連接在螺桿泵8的底部。信號采集發(fā)射器9將采集到的溫度、壓力和流量信號通過無線數(shù)據(jù)傳輸單元傳輸給地面數(shù)據(jù)處理單元。信號采集發(fā)射器9采用高容量電池、低功耗芯片、減少工作時間的方法減少功耗。

所述無線數(shù)據(jù)傳輸單元可以為套管10進行傳輸信號，即通過套管將信號采集發(fā)射器9發(fā)射的軸向電流由套管引到地面，由地面接收器測量井口附近的電位差經(jīng)解碼后獲得信號。還可以為在套管內壁沿軸向方向間隔設置的多個傳送器，壓力、溫度和流量信號通過傳送器順延和加強后傳送至地面數(shù)據(jù)處理單元的地面接收器。本實施例以通過套管進行無線傳輸為例進行說明。

所述地面數(shù)據(jù)處理單元包括地面接收器11、GPS通訊模塊a、計算機15，所述地面接收器11將接受到的溫度、壓力和流量信號傳輸通過GPS通訊模塊傳輸至計算機15處理，計算機中包括軟件控制平臺和智能優(yōu)化算法模塊，可接收地面接收器的信號，進行分析處理并向變頻控制器發(fā)射控制信號。

所述螺桿泵采油控制單元包括變壓器13、變頻器12、變頻控制器14，所述變頻控制器14通過GPS通訊模塊b獲取地面數(shù)據(jù)處理單元分析處理后的控制信號，再控制變頻器調整輸出電源的電壓和頻率，從而調整控制螺桿采油裝備的電機轉速。

本實用新型的工作過程為：外輸高壓電經(jīng)變壓器13降電壓后，通過變頻器12傳輸?shù)诫姍C4。電機4高速旋轉，經(jīng)皮帶3和地面驅動裝置2降低轉速提升扭矩，通過抽油桿1帶動螺桿泵8運行。螺桿泵8吸入口吸入原油，定子-轉子副連續(xù)地嚙合形成密封腔，密封腔容積不變地作勻速軸向運動，把原油從吸入端經(jīng)定子-轉子副輸送至壓出端。螺桿泵8輸出端的原油經(jīng)油管6到達井口裝置5，經(jīng)井口裝置5調節(jié)后輸送至采油廠。井下傳感器和信號采集發(fā)射器9檢測井底的壓力、溫度、流量等信號，并進行信號的轉換。通過電池產(chǎn)生激勵電壓激勵信號采集發(fā)射器9，產(chǎn)生的軸向電流由套管10引導到地面，由地面接收器11測量井口附近的電位差經(jīng)解碼后獲得信號。信號通過GPS通訊模塊傳輸至計算機15。計算機15包括軟件控制平臺和智能優(yōu)化算法模塊對信號進行分析與處理后，同樣通過GPS通訊模塊傳輸至變頻控制器14，由變頻控制器14控制變頻器12調整輸出電源的電壓和頻率，從而起到調節(jié)電機4轉速的作用，最終達到調節(jié)原油產(chǎn)量的目的。

本實用新型提供了一種實用、高效的螺桿泵采油系統(tǒng)電磁波無線傳輸技術，克服了傳統(tǒng)電纜傳輸數(shù)據(jù)成本較高、容易損壞、無法實時監(jiān)控等缺點，具有設備安裝簡單、成本低廉、能夠實時工作等優(yōu)點，特別適用于安裝深度較大的井下采油系統(tǒng)優(yōu)勢更明顯。