專利名稱：監(jiān)測電動(dòng)潛油泵的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)測ESP的方法。另外本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)該方法的適當(dāng)且低成本的設(shè)備。本發(fā)明涉及輸油行業(yè)。
背景技術(shù)：
油在岸上工業(yè)從地下儲(chǔ)層中被泵送，而在海上工業(yè)中從水下被泵送。大多數(shù)情況下，存在油和氣及最后水的多相流。因此，需要電動(dòng)潛油泵(ESP)。對(duì)于ESP的安全監(jiān)測是重要的。這樣的監(jiān)測系統(tǒng)必須檢測油井液流中的氣體含量，以在油井液體中的氣體含量過高時(shí)，關(guān)閉泵以防止損傷泵。井底監(jiān)測系統(tǒng)是可用的。下面的公開和專利文獻(xiàn)是本發(fā)明的技術(shù)基礎(chǔ)。考慮到1997年8月31日的“Boletin Quincenial ”，多相流量計(jì)適用于油井測量， 特別是具有泵系統(tǒng)的。WO 2006/115931 A2說明了具有在鉆孔外側(cè)的不同單元的數(shù)據(jù)系統(tǒng)和多相流量計(jì)。EP 0 684 458 A2說明了用于基于壓差測量來測量多相流比如油井流出物的流率的多相流量計(jì)，所述流出物包含液態(tài)碳?xì)浠衔?、氣體和水。EP 1 022 429 Al說明了油路管線內(nèi)的多用途豎管。US 2005/0268702 Al說明了非侵入式多相流量計(jì)，其中測量所述流的兩個(gè)物理參數(shù)以確定混合物的密度。US 4 604 902 A說明了在用于多相流的質(zhì)量流量計(jì)中使用的裝置和技術(shù)。另外，WO 02/044664 Al說明了使用多個(gè)壓力微分用于產(chǎn)生信號(hào)的多相流量計(jì)。特別地，WO 2007/114707 A2說明了一種聲學(xué)多相測量計(jì)，該測量計(jì)包括超聲發(fā)生器和用于信號(hào)的超聲接收器。在前述文獻(xiàn)中說明的全部監(jiān)測或者測量系統(tǒng)基于用于多相流量測量的三種現(xiàn)象和/或原理工作。這些現(xiàn)象和/或原理是-1)測量壓降和壓降與流隙比例之間的相互關(guān)系-2)使用放射源或者超聲源測量速度和流隙比例，和-3)將多相流的不同相分離的半在線測量根據(jù)前述說明或技術(shù)書籍的設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于發(fā)現(xiàn)用于監(jiān)測ESP的其它現(xiàn)象。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于制成用于實(shí)現(xiàn)成本有效的方法的且能夠整合在現(xiàn)有系統(tǒng)中的設(shè)備。完成前述目的的本發(fā)明通過權(quán)利要求1的方法實(shí)現(xiàn)。用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的設(shè)備限定在權(quán)利要求11中。新方法和新設(shè)備的具體特征示出在從屬權(quán)利要求中。本發(fā)明是一種監(jiān)測系統(tǒng)，如果需要，例如如果在油井液體中出現(xiàn)過高的氣體含量， 該監(jiān)測系統(tǒng)允許控制泵以關(guān)閉泵。這通過布置在泵入口(見具體本說明第4頁，圖1)的至少一個(gè)聲學(xué)檢測器實(shí)現(xiàn)。根據(jù)油井液體中的氣隙比例，檢測器對(duì)于泵送的流體介質(zhì)和所述流體介質(zhì)的不同
3相給出顯著的不同信號(hào)。以此，能夠識(shí)別油井液體中的氣體比例，并由此控制所述泵。另外，該監(jiān)測系統(tǒng)能夠制成與其它的測量系統(tǒng)組合，例如與用于相分離、壓降的雙壁管、PH評(píng)估和/或組分測量系統(tǒng)組合。本發(fā)明的創(chuàng)造性在于將聲學(xué)傳感器用于泵監(jiān)測和油井液體中的氣體含量的測量。 未使用如WO 2007/114707 A2中公開的有源發(fā)聲器，而通過聲學(xué)傳感器使用了沖擊聲。這在技術(shù)復(fù)雜性和總體成本方面是有利的。這樣的監(jiān)測系統(tǒng)可以具有不同的形狀、組裝形式并且可以被布置于不同的位置處。在任意情況中，介質(zhì)流中的氣體比例被識(shí)別。這根據(jù)油井液體中的氣隙比例來標(biāo)識(shí)。在本發(fā)明的范圍中，通過識(shí)別油井液體中的氣體比例來控制泵。通過從檢測器傳送不同的控制信號(hào)，泵在油井液體中的氣體比例超過給定閾值時(shí)將被停止。使用具有該新的監(jiān)測系統(tǒng)的本發(fā)明，能夠防止由于油井液體中的過高氣體含量的原因而對(duì)泵造成損傷。在與


和其它的專利權(quán)利要求組合的示例中示出了本發(fā)明的更多的優(yōu)點(diǎn)和特殊的細(xì)節(jié)。

在附圖中示出圖1是用于油井液體泵送的具有鉆孔(油井)和泵組件的設(shè)施的投影圖，以及圖2是具有用于評(píng)估測量結(jié)果的硬件和軟件的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式在圖1中，以剖面形式示出了鉆孔并標(biāo)注為附圖標(biāo)記1。鉆孔1具有數(shù)千米的深度，例如距離地表3000m，并且具有例如4”(英寸)的直徑。鉆孔1從油儲(chǔ)層(未示出)引至地面并且就長度而言相當(dāng)?shù)恼?。鉆孔1也能夠位于水下，從海底至儲(chǔ)層。從儲(chǔ)層傳送到地面的流體通常是油、氣體和水的混合物。在圖1中，附圖標(biāo)記1表示多相混合流。在鉆孔1中，安裝有所謂的ESP 11(電動(dòng)潛油泵)。ESP 11能夠具有用于將油井的油井液體泵送至地表的若干泵部10。另外，ESP具有泵入口 13并且能夠包括氣體分離器。ESP 11具有帶有電馬達(dá)14的馬達(dá)部。ESP 11的馬達(dá)14具有馬達(dá)保護(hù)裝置15。 這樣的馬達(dá)保護(hù)裝置在現(xiàn)有技術(shù)中已知。ESP 11也能夠具有自身的監(jiān)測系統(tǒng)18。這也根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知。另外，至少一個(gè)聲學(xué)傳感器21與馬達(dá)14結(jié)合和/或被布置于泵部10。聲學(xué)傳感器21是聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)20的部分，所述聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)20具有如圖2所示的硬件和軟件。這些硬件和軟件能夠控制泵系統(tǒng)10并且特別地停止泵馬達(dá)14以防止損傷。能夠具有多于一個(gè)的聲學(xué)傳感器，這些聲學(xué)傳感器全部是傳感器系統(tǒng)20的部分， 其中傳感器系統(tǒng)20具有圖2中所示的用于評(píng)估的裝置。評(píng)估系統(tǒng)必須適用于將基于油泵送的信號(hào)與基于氣體泵送或者基于氣隙泵送的信號(hào)區(qū)分。另外，基于水泵送的信號(hào)應(yīng)該與基于油泵送的信號(hào)區(qū)分開。
在圖2中，部件22至部件31形成圖1中的聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)存在線路的第一輸入 22，用于數(shù)據(jù)從泵控制系統(tǒng)到泵監(jiān)測系統(tǒng)18的傳送。另外，存在線路的第二輸入23，用于數(shù)據(jù)從泵監(jiān)測系統(tǒng)18到泵控制系統(tǒng)的傳送。輸入M基于圖1中的聲學(xué)傳感器21和聲學(xué)傳感器20的聲學(xué)信號(hào)。聲學(xué)信號(hào)依賴于流體特性，例如依賴于單元25中所示的兩相流和/或三相流的特性，在單元25之后是用于信號(hào)偏移校正的校正單元26。在校正單元沈中，減去單元27中所示的聲學(xué)信號(hào)偏移。這意味著來自馬達(dá)的來自軸承和其它機(jī)械部件的噪聲將被消除。結(jié)果產(chǎn)生的無偏移的信號(hào)示出在單元觀中。根據(jù)單元28中示出的測量和評(píng)估，圖1中的ESP 11能夠被自動(dòng)控制，在單元28 之后是判定單元四。另外，關(guān)于自動(dòng)控制，能夠?qū)⒂脩舻木唧w要求經(jīng)由用于判定單元四的數(shù)據(jù)輸入 30、31整合在所述的系統(tǒng)中。用于監(jiān)測狀態(tài)參數(shù)的其它信號(hào)例如壓降、Ph-評(píng)估和/或組分測量系統(tǒng)能夠與聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)組合。在任意情況中，在流體特性(特別是油、氣體和水混合物流)與聲學(xué)信號(hào)之間存在確定的相關(guān)性。如果需要，能夠觸發(fā)ESP 11的停止。在一些情況中，特別是當(dāng)油井液體中的氣體比例超過給定閾值時(shí)，由于在整個(gè)油傳送設(shè)施中的不期望的損傷的危險(xiǎn)的原因，能夠致動(dòng)ESP的停止。根據(jù)附圖，說明了一種監(jiān)測ESP的方法，所述ESP用于產(chǎn)生油、氣體、水或其它流體介質(zhì)，其泵由電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)和/或泵的聲學(xué)現(xiàn)象用作泵送介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。聲學(xué)理解被測量作為電信號(hào)，并且相對(duì)泵送的介質(zhì)區(qū)分出各電信號(hào)。在用于監(jiān)測ESP的設(shè)備中，具有用于泵送油、氣體和水的混合物的泵，所述泵由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。至少一個(gè)聲學(xué)傳感器被布置在泵系統(tǒng)和/或泵馬達(dá)的附近。附圖標(biāo)記翻譯圖1具有泵部件的鉆孔的投影；1鉆孔；5油、氣體、水混合流；10泵部；IlESP 10、13、14、15、18 ； 13入口，氣體分離器；14馬達(dá)部；15馬達(dá)保護(hù)裝置；18監(jiān)測系統(tǒng)；20聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)；21聲學(xué)傳感器。圖2評(píng)估和控制系統(tǒng)；20具有聲學(xué)傳感器21的監(jiān)測系統(tǒng)；22數(shù)據(jù)傳送；23數(shù)據(jù)傳送；對(duì)用于聲學(xué)信號(hào)的輸入；25顯示單元J6偏移校正單元；27具有信號(hào)偏移的單元；觀具有校正結(jié)果的單元； 29用于判定泵停止的單元；20用于顧客要求的輸入；31用于相關(guān)性的輸入。
權(quán)利要求
1.用于通過泵送流體介質(zhì)的泵部監(jiān)測ESP的方法，所述泵部特別泵送油、氣、水和其它的流體介質(zhì)，所述泵由電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其特征在于-使用所述馬達(dá)和/或所述泵的聲學(xué)現(xiàn)象作為泵送介質(zhì)的狀態(tài)變量， -所述聲學(xué)現(xiàn)象被測量作為電信號(hào)， -所述電信號(hào)相對(duì)所泵送的不同介質(zhì)被區(qū)分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)油、氣和/或水的特性區(qū)分所述電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，用于油、氣和/或水的區(qū)分后信號(hào)被單獨(dú)存儲(chǔ)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，識(shí)別所述介質(zhì)中的氣體比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述氣體比例根據(jù)油井液體中的氣隙來標(biāo)識(shí)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過識(shí)別所述油井液體中的氣體含量來控制所述泵。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)從所述檢測器傳送的不同信號(hào)控制所述泵。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述液體中的氣體比例超過給定閾值時(shí)，停止所述泵。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述油井的進(jìn)一步監(jiān)測。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)分離不同的相的在線測量。
11.使用權(quán)利要求1或權(quán)利要求2至10所述的方法監(jiān)測ESP的設(shè)備， 具有用于從油井泵送油、氣和可能的水的泵部，該ESP(Il)由馬達(dá)(14)驅(qū)動(dòng)，由此至少一個(gè)聲學(xué)傳感器被布置在所述油井(1)中的所述ESP(Il)附近。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)聲學(xué)傳感器在井下匹配在所述泵入口(1 下方。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)聲學(xué)傳感器(1 布置在所述馬達(dá)(14)附近。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)(14)包括馬達(dá)保護(hù)裝置(15) 且所述至少一個(gè)聲學(xué)傳感器布置在所述馬達(dá)保護(hù)裝置(1 上。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)聲學(xué)傳感器與作為所述保護(hù)裝置的部分的監(jiān)測系統(tǒng)(18)組合。
全文摘要
在通過用于泵送油、氣、水或者其它液體的泵監(jiān)測ESP的方法，所述泵由電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，使用所述馬達(dá)和/或泵的聲學(xué)現(xiàn)象作為泵送介質(zhì)的狀態(tài)變量，所述聲學(xué)現(xiàn)象被測量為電信號(hào)并且所述電信號(hào)關(guān)于泵送的介質(zhì)被區(qū)分。在通過由馬達(dá)部(14)驅(qū)動(dòng)的用于泵送油、氣和水的混合物的泵部(10)監(jiān)測ESP的相應(yīng)設(shè)備中，至少一個(gè)聲學(xué)傳感器(21)布置在ESP(11)附近。
文檔編號(hào)F04D15/00GK102317570SQ200980156571
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者A.M.巴特內(nèi)夫, B.格羅莫爾, E.M.斯維里多夫, S.A.波里科夫, V.K.達(dá)諾夫 申請(qǐng)人:西門子公司