本申請涉及石油天然氣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置及方法。

背景技術(shù)：

近年來，潛油螺桿泵采油技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展迅速。潛油螺桿泵既適用于一般油井生產(chǎn)，又適用于高黏度和高含砂油井生產(chǎn)，無需抽油桿，可消除油管桿的偏磨問題。在采油的過程中，潛油泵通常容易出現(xiàn)許多不易判別的井下故障。通過潛油螺桿泵的運行參數(shù)通?？梢耘袛嗥涔收显颍鲞\行參數(shù)可以包括溫度和壓力等參數(shù)。因此，如何對潛油螺桿泵的運行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，以掌握潛油螺桿泵在生產(chǎn)過程中的井下工況并判斷故障原因，是一項十分重要、緊迫的研究課題，也是挖掘油井潛力、保證設(shè)備有效工作、延長檢泵周期、提高生產(chǎn)管理技術(shù)水平的關(guān)鍵。

現(xiàn)有技術(shù)中，申請日為2013年10月29日、公告號為CN203627257U的中國實用新型專利公開了一種具有壓力監(jiān)測和保護(hù)裝置的潛油螺桿泵。所述螺桿泵泵體下端的泵入口連接有壓力傳感器，所述壓力傳感器的下端連接潛油螺桿泵電機(jī)。信號電纜的下端連接潛油螺桿泵的電機(jī)、上端連接地面控制柜。在采油的過程中，通過壓力傳感器獲取潛油螺桿泵的壓力值，并通過信號電纜將所述壓力值傳遞至地面控制柜，以對潛油螺桿泵的壓力值進(jìn)行實時監(jiān)測。

在實現(xiàn)本申請過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：

井下環(huán)境通常比較惡劣，位于井下的電纜通常容易發(fā)生斷裂等故障。上述現(xiàn)有技術(shù)中，需要使用單獨的信號電纜對潛油螺桿泵的壓力值進(jìn)行傳輸。這樣，增加了采油系統(tǒng)中井下電纜的數(shù)量，從而增加了采油系統(tǒng)發(fā)生電纜故障的風(fēng)險，降低了采油系統(tǒng)的可靠性，所述采油系統(tǒng)可以為潛油螺桿泵、以及壓力監(jiān)測和保護(hù)裝置所組成的系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請實施例的目的是提供一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置及方法，以減少采油系統(tǒng)中井下電纜的數(shù)量，所述采油系統(tǒng)包括潛油螺桿泵、以及潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供的潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置及方法是這樣實現(xiàn)的：

一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置，包括：井下發(fā)送設(shè)備和地面接收設(shè)備；

所述井下發(fā)送設(shè)備包括依次連接的傳感器和載波單元，所述傳感器用于獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號，所述載波單元用于將所述運行參數(shù)信號載波至電源線纜上，其中，所述電源線纜為對潛油螺桿泵電機(jī)進(jìn)行供電的線纜；

所述地面接收設(shè)備通過電源線纜與所述載波單元相連接，用于從電源線纜上獲取載波后的運行參數(shù)信號，并基于載波后的運行參數(shù)信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測方法，包括：

獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號；

將所述運行參數(shù)信號載波至電源線纜上；

從所述電源線纜上獲取載波后的運行參數(shù)信號；

基于所述載波后的運行參數(shù)信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

由以上本申請實施例提供的技術(shù)方案可見，本申請實施例可以采用電源線纜載波的方式，將傳感器獲取的運行參數(shù)信號傳輸至地面接收設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請實施例可以將運行參數(shù)信號載波至電源線纜上，從而減小了井下電纜的數(shù)量，進(jìn)而減小了采油系統(tǒng)發(fā)生電纜故障的風(fēng)險，增加了采油系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請實施例采油系統(tǒng)示意圖；

圖3為本申請實施例潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測方法的流程圖。

部件說明：

10、傳感器； 101、溫度傳感器； 102、壓力傳感器；

103、振動傳感器； 11、電流電壓轉(zhuǎn)換電路； 12、第二濾波電路；

13、放大電路； 14、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路； 15、調(diào)頻單元；

16、載波單元； 17、第一濾波電路； 18、接收單元；

19、解調(diào)單元； 20、計算單元； 21、上位機(jī)；

201、井口； 202、油管； 203、潛油螺桿泵螺桿；

204、潛油螺桿泵電機(jī)； 205、三相電源線纜。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。

下面介紹本申請實施例的潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置。如圖1所示，該裝置可以包括井下發(fā)送設(shè)備1和地面接收設(shè)備2。所述井下發(fā)送設(shè)備1可以通過電源線纜與所述地面接收設(shè)備2相連接。所述井下發(fā)送設(shè)備1可以用于獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號，并將所述運行參數(shù)信號載波至電源線纜上。所述地面接收設(shè)備2可以用于從電源線纜上獲取載波后的運行參數(shù)信號，并基于所述載波后的運行參數(shù)信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

所述井下發(fā)送設(shè)備1具體可以包括依次連接的傳感器10、電流電壓轉(zhuǎn)換電路11、第二濾波電路12、放大電路13、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)14、調(diào)頻單元15、以及載波單元16。

所述傳感器10可以用于獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號，具體可以包括溫度傳感器101、壓力傳感器102、以及振動傳感器103等。例如，所述溫度傳感器101可以獲取潛油螺桿泵電機(jī)內(nèi)的溫度，所述壓力傳感器102可以獲取潛油螺桿泵的入口壓力。

所述運行參數(shù)信號通常為電流信號。所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路11可以將所述傳感器10輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，即，將所述運行參數(shù)信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路11可以包括標(biāo)準(zhǔn)電阻，以便于通過所述標(biāo)準(zhǔn)電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。

井下的環(huán)境通常較為惡劣，并且具有較多的電磁干擾。所述第二濾波電路11可以用于消除電壓信號中的電磁干擾。

所述放大電路13可以對電壓信號進(jìn)行放大，以便于進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。所述放大電路13可以包括運算放大器。

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14可以將放大后的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。所述調(diào)頻單元15可以對數(shù)字信號的頻率進(jìn)行調(diào)制，以對所述數(shù)字信號進(jìn)行編碼。所述調(diào)頻單元15可以基于單片機(jī)實現(xiàn)。所述單片機(jī)還可以控制所述傳感器10、所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路11、所述第二濾波電路12、所述放大電路13、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14、所述調(diào)頻單元15、以及所述載波單元16協(xié)調(diào)工作。

所述載波單元16可以將調(diào)頻后的數(shù)字信號載波至電源線纜上。這樣，可以利用已有的為潛油螺桿泵進(jìn)行供電的電源線纜，對所述運行參數(shù)信號進(jìn)行傳輸，從而減小了井下電纜的數(shù)量，進(jìn)而減小了采油系統(tǒng)發(fā)生電纜故障的風(fēng)險，增加了采油系統(tǒng)的可靠性。

潛油螺桿泵電機(jī)的繞組通常為星形連接的繞組。所述井下發(fā)送設(shè)備中各電子元件的電源線可以與所述星形連接繞組的中性點相連接，以對所述各電子元件進(jìn)行供電。例如，可以對所述中性點的電壓進(jìn)行濾波和電壓變換處理，得到24V或5V電壓，以對所述各電子元件進(jìn)行供電。這樣，可以使用電源線纜給潛油螺桿泵電機(jī)供電的同時，還可以使用所述電源線纜給所述井下發(fā)送設(shè)備中的各電子元件進(jìn)行供電，從而簡化了采油系統(tǒng)的供電線路，增加了采油系統(tǒng)的可靠性。

所述地面接收設(shè)備可以包括依次連接的第一濾波電路17、接收單元18、解調(diào)單元19、計算單元20、以及上位機(jī)21。

潛油螺桿泵的電機(jī)為通常為同步電機(jī)。一般采用方波對同步電機(jī)進(jìn)行控制。因此，同步電機(jī)的電源線纜上通常具有較豐富的高次諧波。所述高次諧波會對電源線纜上編碼后的數(shù)字信號產(chǎn)生干擾。因此，為了準(zhǔn)確地得到運行參數(shù)信號，可以利用第一濾波電路17消除電源線纜上的諧波干擾。所述第一濾波電路17可以包括星形連接的電感器。

所述接收單元18可以獲取調(diào)頻并載波后的數(shù)字信號。所述解調(diào)單元19可以對調(diào)頻并載波后的數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)，得到載波后的數(shù)字信號。

所述計算單元20可以基于載波后的數(shù)字信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。具體地，所述計算單元20可以將從載波后的數(shù)字信號中恢復(fù)所述數(shù)字信號，并可以將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電流信號，可以基于所述電流信號的數(shù)值，計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

所述上位機(jī)21可以對潛油螺桿泵的運行參數(shù)進(jìn)行顯示和監(jiān)控，并可以基于所述運行參數(shù)對潛油螺桿泵進(jìn)行控制，例如，調(diào)整潛油螺桿泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

圖2為本申請實施例的采油系統(tǒng)示意圖。所述采油系統(tǒng)可以包括潛油螺桿泵、以及圖1所對應(yīng)實施例的潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測裝置。

圖1所對應(yīng)的實施例，可以采用電源線纜載波的方式，將傳感器獲取的運行參數(shù)信號傳輸至地面接收設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，圖1所對應(yīng)的實施例可以將運行參數(shù)信號載波至電源線纜上，從而減小了井下電纜的數(shù)量，進(jìn)而減小了采油系統(tǒng)發(fā)生電纜故障的風(fēng)險，增加了采油系統(tǒng)的可靠性。

圖1所對應(yīng)的實施例，可以對潛油螺桿泵的井下工況進(jìn)行實時監(jiān)測，及時采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，掌握生產(chǎn)情況，并可以基于得到的生產(chǎn)情況，調(diào)整潛油螺桿泵的工作參數(shù)，使采油系統(tǒng)處于最佳的工作狀態(tài)。

另外，圖1所對應(yīng)的實施例，可以根據(jù)潛油螺桿泵的井下壓力，計算出井下液面高度，從而可以及時調(diào)整潛油螺桿泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速和生產(chǎn)能力，防止液面過低而燒泵，減少了人員的參與，降低了人力成本；有利于及時發(fā)現(xiàn)問題，提高效益。

需要說明的是，現(xiàn)有技術(shù)中，申請日為2014年1月21日、公告號為CN203783562U的中國實用新型專利公開了一種用于潛油電泵的井下多參數(shù)監(jiān)測裝置。但是，潛油電泵通常為異步電機(jī)，潛油螺桿泵通常為同步電機(jī)。異步電機(jī)和同步電機(jī)的控制方式不同，同步電機(jī)的控制方式產(chǎn)生的高次諧波通常較多，干擾更強(qiáng)。因此，公告號為CN203783562U的中國實用新型專利所公開的技術(shù)方案，通常無法適用于潛油螺桿泵。

本申請實施例的地面接收設(shè)備設(shè)置有濾波電路，并且井下發(fā)送設(shè)備也設(shè)置有濾波電路。地面接收設(shè)備的濾波電路和井下發(fā)送設(shè)備的濾波電路相互配合，可以濾波高次諧波干擾。

基于圖1所對應(yīng)的實施例，本申請實施例還提供一種潛油螺桿泵運行參數(shù)監(jiān)測方法。如圖3所示，該方法可以包括如下的步驟。

步驟S31：獲取潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號。

所述運行參數(shù)信號可以包括溫度信號、壓力信號、以及振動位移信號等。

步驟S32：將所述運行參數(shù)信號載波至電源線纜上。

步驟S33：從所述電源線纜上獲取載波后的運行參數(shù)信號。

具體地，可以對電源線纜上的信號進(jìn)行濾波處理，以消除諧波干擾；可以基于濾波后的電源線纜上的信號，獲取載波后的運行參數(shù)信號。

步驟S34：基于所述載波后的運行參數(shù)信號計算潛油螺桿泵的運行參數(shù)。

在一個實施方式中，在步驟S31之后，所述方法還包括：對所述運行參數(shù)信號進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理可以包括電流電壓轉(zhuǎn)換處理、濾波處理、放大處理、以及模數(shù)轉(zhuǎn)換處理等。

圖3所對應(yīng)的實施方式，可以采用電源線纜載波的方式，對潛油螺桿泵的運行參數(shù)信號進(jìn)行傳輸。

雖然通過實施例描繪了本申請，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本申請有許多變形和變化而不脫離本申請的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請的精神。