[發(fā)明專利]潛油泵作業(yè)過(guò)程中多參數(shù)在線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)及制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610063587.X
• 申請(qǐng)日: 2016-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105697392B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳慧娟;張林強(qiáng);吳江;羅京武;饒?jiān)平?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D15/00
• 分類號(hào): F04D15/00;G01D21/02
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司51230
• 代理人: 馬林中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種潛油泵作業(yè)過(guò)程中多參數(shù)在線監(jiān)控系統(tǒng)及制作方法，用于對(duì)潛油泵作業(yè)過(guò)程中進(jìn)行溫度、液面壓力等多參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。

背景技術(shù)

石油作為不可再生的戰(zhàn)略性資源在當(dāng)今世界尤為重要，而目前石油采收率低的問(wèn)題一直是困擾著石油工業(yè)最為核心的問(wèn)題。潛油泵作為一種重要的采油設(shè)備,在石油開(kāi)采過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用。潛油電泵機(jī)組一般工作在2000米或更深的油井中,高溫、高壓、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境嚴(yán)重影響著機(jī)組的安全及高效運(yùn)行，因此監(jiān)測(cè)機(jī)組井下生產(chǎn)安全問(wèn)題至關(guān)重要。井下動(dòng)液面實(shí)時(shí)反映著井底流動(dòng)壓力、液柱高度和泵的沉沒(méi)度等情況，若對(duì)井下潛油泵工作過(guò)程中的沒(méi)入液面深度不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將會(huì)導(dǎo)致潛油泵干燒及損壞等現(xiàn)象發(fā)生。為避免潛在的井下生產(chǎn)事故，需要對(duì)潛油泵的電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速、井下溫度和壓力等多個(gè)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行同步在線監(jiān)測(cè)，從而不斷調(diào)整和優(yōu)化采油方案，這對(duì)提高油田開(kāi)采效率、保證生產(chǎn)安全有著十分重大的指導(dǎo)意義。

然而，油井下高溫、高壓、強(qiáng)化學(xué)腐蝕、強(qiáng)電磁干擾等一系列極端惡劣環(huán)境對(duì)傳感器的可靠性是一種極大的考驗(yàn)。目前，現(xiàn)有的電學(xué)傳感裝置一般僅用于1000米以內(nèi)的淺井中，對(duì)于1000米以上的深井則存在信號(hào)傳輸不好、接收不到數(shù)據(jù)等問(wèn)題；而光纖傳感器對(duì)這種惡劣環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，相比傳統(tǒng)傳感器具有全程無(wú)需供電、防火防爆、靈敏度高、抗腐蝕、耐高溫高壓、抗電磁干擾、穩(wěn)定性高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，光纖傳感系統(tǒng)又具有傳輸距離長(zhǎng)、體積小、鋪設(shè)容易，能適于各種極端惡劣環(huán)境條件等突出特點(diǎn)，是深井（1000米以上）下潛油泵作業(yè)過(guò)程溫度和壓力等多參數(shù)在線監(jiān)測(cè)的理想選擇。目前已有專利均只對(duì)井下環(huán)境的準(zhǔn)靜態(tài)溫度、壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如專利號(hào)（CN101178006B）提出一種光纖智能井壓力與溫度二參量傳感器，采用石英管中熔接兩段光纖形成FP腔，把溫度和壓力光纖傳感器串聯(lián)起來(lái)監(jiān)測(cè)油井下高溫高壓環(huán)境；專利號(hào)（CN101865735B）提出一種準(zhǔn)分布式光纖光柵溫度傳感器，對(duì)耐高溫FBG（布拉格光纖光柵）采取石英管和兩層金屬管進(jìn)行封裝來(lái)監(jiān)測(cè)油井下溫度環(huán)境。

但是這些傳感裝置無(wú)法直接用于監(jiān)測(cè)油井下潛油泵在線作業(yè)過(guò)程中沒(méi)入液面的壓力參數(shù)，因?yàn)椴捎檬⒐艿姆庋b方式在潛油泵工作過(guò)程中會(huì)因潛油泵的劇烈振動(dòng)而使石英管振碎，導(dǎo)致這些傳感裝置工作壽命較短。此外，這些傳感裝置沒(méi)有直接將光纖傳感器實(shí)時(shí)獲得的井下液面信息用于潛油泵在線工作參數(shù)的反饋調(diào)節(jié)，不能形成閉環(huán)控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，而提供一種潛油泵作業(yè)過(guò)程中多參數(shù)在線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)及制作方法，通過(guò)設(shè)計(jì)一種抗震性強(qiáng)的光纖溫度壓力集成傳感裝置，將其安裝在潛油泵吸入口處，一方面實(shí)時(shí)獲取深井下潛油泵的工作溫度和反映其工作液面的壓力信號(hào)；另一方面利用實(shí)時(shí)獲取的液面壓力信號(hào)作為反饋輸入通過(guò)變頻器來(lái)調(diào)節(jié)潛油泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到智能控制潛油泵工作的目的；本發(fā)明中的光纖溫度壓力集成傳感器采用耐高溫FBG（布拉格光纖光柵）和FP（光纖琺玻）復(fù)合結(jié)構(gòu)，利用聚合物進(jìn)行封裝，不繡鋼管作為外層保護(hù)器件，克服了現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，具有抗振性能好、結(jié)構(gòu)小、靈敏度高的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種潛油泵作業(yè)過(guò)程中多參數(shù)在線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括放置在潛油泵吸入口處的光纖溫度壓力集成傳感器，所述光纖溫度壓力集成傳感器電連接有光纖傳感信號(hào)解調(diào)儀，所述光纖傳感信號(hào)解調(diào)儀電連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器電連接有變頻器，所述變頻器經(jīng)接線盒和電纜電連接有潛油泵；從而形成潛油泵在線監(jiān)測(cè)控制的閉環(huán)控制。

所述光纖溫度壓力集成傳感器包括光纖FP壓力傳感器和FBG溫度傳感器，所述光纖FP壓力傳感器包括多模光纖和耐高溫光纖，所述多模光纖的一端設(shè)有空氣腔，具有空氣腔的多模光纖端與耐高溫光纖熔接在一起形成光纖FP壓力傳感器。

所述光纖溫度壓力集成傳感器設(shè)置有聚合物封裝層，所述聚合物封裝層包括由聚醚醚酮制成的聚合物管，所述聚合物管的一端為聚合物管接頭，所述聚合物管內(nèi)設(shè)置有油壓槽，所述油壓槽與聚合物管接頭連通；所述聚合物管接頭的內(nèi)徑與油壓槽的內(nèi)徑匹配；所述聚合物管的頂端和底端分別設(shè)置有用于放置光纖FP壓力傳感器的第一聚合物微槽和用于放置FBG溫度傳感器的第二聚合物微槽；所述第一聚合物微槽的貫穿除去聚合物管接頭之外的聚合物管，所述光纖FP壓力傳感器在第一聚合物微槽中的固定位置位于油壓槽側(cè)，所述第二聚合物微槽設(shè)置在聚合物管的實(shí)心端。