風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)潛油泵采油系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于無網(wǎng)電邊際油田偏遠(yuǎn)井的采油裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]中、小型油田或地層構(gòu)造復(fù)雜及地處邊遠(yuǎn)的邊際油田，以及海洋平臺(tái)采油，由于電網(wǎng)進(jìn)入這些區(qū)域成本偏高，與相對(duì)較低的產(chǎn)出相比，引入電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性低，若所在區(qū)域風(fēng)力資源充沛，這類井場適合采用風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)。目前一方面風(fēng)力發(fā)電是一種成熟的發(fā)電技術(shù)，目前國內(nèi)風(fēng)電技術(shù)，尤其小型風(fēng)電技術(shù)發(fā)展成熟，電能蓄能系統(tǒng)發(fā)展迅速，具備應(yīng)用和推廣條件。另一方面無桿往復(fù)式潛油電泵采油工藝廣泛應(yīng)用，其利用直線電機(jī)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)(將交流電經(jīng)變頻后用電纜輸送給井下直線電動(dòng)機(jī)，使其動(dòng)子在電磁感應(yīng)作用下進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。)與柱塞抽油泵泵柱塞上下運(yùn)動(dòng)方向一致的特點(diǎn)，將無桿往復(fù)式潛油電泵通過油井，油管相互聯(lián)接，潛入到油井套管內(nèi)油層底部，以直線電機(jī)做動(dòng)力源，通過直線電機(jī)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)泵柱塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將油液舉升到地面管道中。因此在井場無電網(wǎng)的井場，若所在區(qū)域風(fēng)力資源充沛，這類井場適合采用風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)抽油作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決中、小型油田或地層構(gòu)造復(fù)雜及地處邊遠(yuǎn)的邊際油田，以及海洋平臺(tái)采油電網(wǎng)配套不足的問題，本實(shí)用新型提供一種設(shè)計(jì)合理、節(jié)能環(huán)保且安全可靠的風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)潛油泵采油系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:包括風(fēng)力發(fā)電單元、整流器、蓄電池、逆變器、直線電機(jī)潛油電泵采油單元以及控制系統(tǒng)運(yùn)行的控制單元，所述風(fēng)力發(fā)電單元連接整流器，所述整流器輸出端設(shè)有分支分別與逆變器的輸入端、蓄電池的充電端連接，所述蓄電池的放電端與逆變器的輸入端連接，所述逆變器的輸出端連接直線電機(jī)潛油電泵采油單元。
[0005]上述方案可進(jìn)一步優(yōu)選為:
[0006]所述風(fēng)力發(fā)電單元采用兩臺(tái)5kW變漿距風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其風(fēng)機(jī)安裝高度12m。
[0007]所述蓄電池由40塊12V閥控式密封鉛酸蓄電池串聯(lián)組成。
[0008]應(yīng)用本實(shí)用新型后，可無需電網(wǎng)供電，直接利用風(fēng)能實(shí)現(xiàn)采油，并為井場提供輔助生產(chǎn)生活用電。該系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保的雙重優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)能資源充足的石油礦場，對(duì)無網(wǎng)電邊際油田和海上平臺(tái)節(jié)能采油有重要意義；經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，該系統(tǒng)安全考慮在運(yùn)行期間未發(fā)生停電事故。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的組成原理圖；
[0010]圖中:1、風(fēng)輪，2、低速永磁同步發(fā)電機(jī)，3、整流器，4、蓄電池，5、逆變器，6、潛油電栗O
【具體實(shí)施方式】
[0011]參照?qǐng)D1，一種風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)潛油泵采油系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電單元、整流器、蓄電池、逆變器、直線電機(jī)潛油電泵采油單元以及控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的控制單元，風(fēng)力發(fā)電單元連接整流器，整流器輸出端設(shè)有分支分別與逆變器的輸入端、蓄電池的充電連接，蓄電池的輸出端與逆變器的輸入端連接，逆變器的輸出端連接直線電機(jī)潛油電泵采油單
J L.ο
[0012]以下是以勝利油田某井為例，進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用，具體如下:
[0013]風(fēng)力發(fā)電單元采用5kW變漿距風(fēng)力發(fā)電機(jī)，配置2臺(tái)，風(fēng)機(jī)安裝高度12m。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種永磁交流發(fā)電機(jī)，隨風(fēng)速改變攻角，超過額定風(fēng)速保持額定功率。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的是頻率和幅值都在不斷地變化的不穩(wěn)定交流電，需要先經(jīng)過整流器整流變成直流電，為蓄能系統(tǒng)充電。
[0014]潛油電泵配套系統(tǒng)包括采油井口、鎧裝電纜和油管等，與潛油電泵組成井下采油系統(tǒng)。直線電機(jī)潛油電泵由直線電機(jī)、井下管式泵和智能控制柜三部分組成。直線電機(jī)額定功率10kW，最大投影直徑114mm，防護(hù)等級(jí)IP58。抽油泵型號(hào)28，額定排量7m3/d。智能控制柜為直線電機(jī)提供工作電源，通過對(duì)負(fù)載反饋電流信號(hào)的監(jiān)測與分析，判定系統(tǒng)的運(yùn)行狀況；通過對(duì)運(yùn)行參數(shù)的合理設(shè)定與調(diào)整，使系統(tǒng)保持最佳的工作狀態(tài)，同時(shí)兼有對(duì)系統(tǒng)和控制柜自身異常情況的識(shí)別和保護(hù)功能，可在線調(diào)整沖次，調(diào)整范圍為0.1?8次/ min。
[0015]儲(chǔ)能系統(tǒng)一般由兩大部分組成:由儲(chǔ)能元件(部件)組成的儲(chǔ)能裝置和由電力電子器件組成的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)充放電控制、功率調(diào)節(jié)和控制等功能。功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括整流器和逆變器。逆變器數(shù)據(jù)，輸入(DC):200V~300V ;輸出(三相交流):380V ;額定功率:30kW ;效率:90%。儲(chǔ)能裝置采用蓄電池，為系統(tǒng)提供補(bǔ)充電能，采用40塊12V閥控式密封鉛酸蓄電池串聯(lián)組成。蓄電池輸出直流電，必須再經(jīng)過逆變，將電能變換成用戶所需要的恒頻(50HZ)穩(wěn)壓交流電，逆變器的功能就是在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)將直流電變成交流電，即將直流電源轉(zhuǎn)化為380V交流輸出?？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)能源切換控制，在風(fēng)力發(fā)電能量充足時(shí)，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供的電能經(jīng)過整流器、逆變器直接輸送至潛游電泵采油單元作為動(dòng)力來源，同時(shí)，部分電能為蓄能系統(tǒng)充電。當(dāng)現(xiàn)場風(fēng)力不足，風(fēng)力即時(shí)發(fā)電能量不能滿足抽油機(jī)電能消耗時(shí)，通過智能控制，系統(tǒng)自動(dòng)切換電路，風(fēng)力發(fā)電機(jī)即時(shí)提供的電能作為部分動(dòng)力來源，其余部分由蓄電池提供。
[0016]本發(fā)明設(shè)計(jì)的由風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)潛油電泵采油系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和直線電機(jī)潛油電泵等組成，可無需電網(wǎng)供電，直接利用風(fēng)能實(shí)現(xiàn)采油，并為井場提供輔助生產(chǎn)生活用電。本發(fā)明包括風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)潛油泵采油系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)組成、集成和實(shí)施方案。該系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保的雙重優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)能資源充足的石油礦場，對(duì)無網(wǎng)電邊際油田和海上平臺(tái)節(jié)能采油有重要意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)潛油泵采油系統(tǒng)，其特征在于:包括風(fēng)力發(fā)電單元、整流器、蓄電池、逆變器、直線電機(jī)潛油電泵采油單元以及控制系統(tǒng)運(yùn)行的控制單元，所述風(fēng)力發(fā)電單元連接整流器，所述整流器輸出端設(shè)有分支分別與逆變器的輸入端、蓄電池的充電端連接，所述蓄電池的放電端與逆變器的輸入端連接，所述逆變器的輸出端連接直線電機(jī)潛油電泵采油單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)潛油泵采油系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)力發(fā)電單元采用兩臺(tái)5kW變漿距風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其風(fēng)機(jī)安裝高度12m。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)潛油泵采油系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池由40塊12V閥控式密封鉛酸蓄電池串聯(lián)組成。
【專利摘要】一種風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)潛油泵采油系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電單元、整流器、蓄電池、逆變器、直線電機(jī)潛油電泵采油單元以及控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的控制單元，所述風(fēng)力發(fā)電單元連接整流器，所述整流器輸出端設(shè)有分支分別與逆變器的輸入端、蓄電池的充電連接，所述蓄電池的輸出端與逆變器的輸入端連接，所述逆變器的輸出端連接直線電機(jī)潛油電泵采油單元。應(yīng)用本實(shí)用新型后，可無需電網(wǎng)供電，直接利用風(fēng)能實(shí)現(xiàn)采油，并為井場提供輔助生產(chǎn)生活用電。該系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保的雙重優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)能資源充足的石油礦場，對(duì)無網(wǎng)電邊際油田和海上平臺(tái)節(jié)能采油有重要意義；經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，該系統(tǒng)安全考慮在運(yùn)行期間未發(fā)生停電事故。
【IPC分類】F04D7/04, F03D9/02, F04D13/08
【公開號(hào)】CN204646555
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520306765
【發(fā)明人】孫殿新, 王百海, 林傳宏, 程鵬, 張寶偉
【申請(qǐng)人】勝利油田高原石油裝備有限責(zé)任公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月14日