一种井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置的制作方法

1.本发明涉及原油开采技术领域，尤其涉及一种井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置。


背景技术：

2.油井常规采油中有多个层系合采时，由于油层之间的压力、油层物理中的性质、原油性质等差异，往往互相干扰，使部分油层不能发挥应有的作用。为减少或消除层油间的干扰、提高产量和采收率而采用分层开采技术。
3.现有技术中均采用地面驱动的采油装置，而且使用电缆线控方式的分层采油装置，都需要下两次油管，不同之处在于以前第一次下油管主要下设备本体，通过两次打压固定设备和打开丢手，使得设备固定在套管内部，第二次打压打开丢手之后需要将丢手的上半部分提出，然后再在油管上绑电缆，第二次下井；在下电缆时，需要将电缆外挂在油管的外壁上入井；由于入井时，油管和套管可能发生挤压导致线缆受损，导致电缆使用寿命得不到保障；同时这种操作工艺繁琐，在施工时需要大量的人工、时间和材料，降低了作业效率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置，主要目的在于避免在入井和升井过程中损伤电缆，且能够提高作业效率。
5.为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
6.本发明的实施例提供一种井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置，包括:油管、连接电缆、第一插接组件、第二插接组件、抽油泵、吸入组件、电机、井下主控单元、筛管、机械封隔器、配产器和地面控制系统；
7.所述连接电缆与所述第一插接组件连接；
8.所述第二插接组件能够拆卸地与所述第一插接组件连接；所述第二插接组件与所述第一插接组件之间能够传导电信号；
9.所述第二插接组件与所述油管连接；所述第二插接组件的内部具有流通通道；所述流通通道与所述油管连通；所述抽油泵的出口与所述第二插接组件连接，并通过所述流通通道与所述油管连通；
10.所述吸入组件与所述抽油泵的入口连通；所述吸入组件上具有通孔一；
11.所述电机与所述抽油泵传动连接，用于驱动所述抽油泵动作；所述电机通过穿越电缆一与所述第二插接组件连接；
12.所述井下主控单元设置在所述电机的下方；所述井下主控单元通过线缆与所述电机的星点连接；
13.所述筛管设置在所述井下主控单元的下端；所述筛管上具有通孔二；
14.所述机械封隔器与所述筛管连接，位于所述筛管的下侧；
15.所述配产器设置在所述机械封隔器的下端，与所述筛管连通；
16.所述配产器通过穿越电缆二依次穿过所述机械封隔器和所述筛管，与所述井下主控单元连接；
17.所述地面控制系统通过所述连接电缆与所述电机、所述井下主控单元、和所述配产器连接，以进行控制。
18.进一步地，所述配产器为多个；多个所述配产器依次设置；多个所述配产器均与所述筛管连通；
19.所述配产器的上侧设置有过电缆封隔器；所述过电缆封隔器位于所述机械封隔器的下方。
20.进一步地，所述穿越电缆一固定地贴合在所述抽油泵和所述吸入组件的外壁设置。
21.进一步地，所述井下主控单元的线缆引出线通过所述通孔二，由所述筛管的内部穿出至所述筛管外部；
22.所述线缆引出线与所述穿越电缆二连接。
23.进一步地，所述机械封隔器能够密封地设置在套管内。
24.进一步地，所述过电缆封隔器为多个；多个所述过电缆封隔器能够密封地设置在所述套管内。
25.进一步地，所述地面控制系统包括：动力单元和数据处理单元；
26.所述动力单元与所述电机、所述井下主控单元和所述配产器连接，以提供电能；
27.所述数据处理单元与所述电机、所述井下主控单元和所述配产器连接，以接收、处理和发送信号；
28.所述动力单元与所述输出处理单元通过同一电缆与所述电机和\或所述井下主控单元传输电能和信号。
29.进一步地，所述第二插接组件的上端能够拆卸地连接在所述油管上。
30.进一步地，所述抽油泵的出口能够拆卸地密封连接在所述第二插接组件上。
31.进一步地，所述第二插接组件的上端具有密封盖或密封塞。
32.借由上述技术方案，本发明井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置至少具有下列优点：
33.避免在入井和升井过程中损伤电缆，且能够提高作业效率。
34.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
35.图1为本发明实施例提供的一种井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置的示意图；
36.图2为图1的部分局部放大示意图；
37.图3为图1的另一部分局部放大示意图。
38.图中所示：
39.1为连接电缆，2为油管，3为第一插接组件，4为第二插接组件，5为穿越电缆一，6为地面控制系统，7为抽油泵，8为吸入组件，9为保护机构，10为电机，11为线缆，12为井下主控单元，13为筛管，14为机械封隔器，15为穿越电缆二，16为过电缆封隔器，17为配产器，18为
丝堵，19为套管。
具体实施方式
40.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
41.如图1至图3所示，本发明的一个实施例提出的一种井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置，包括:油管2、连接电缆1、第一插接组件3、第二插接组件4、抽油泵7、吸入组件8、电机10、井下主控单元12、筛管13、机械封隔器14、配产器17和地面控制系统6；
42.油管2作为采出液和连接电缆1的通道；连接电缆1与第一插接组件3连接；连接电缆1优选为特种钢铠电缆，为抽油泵7、电机10、井下主控单元12和配产器17提供电气连接，传递电能及信号；在入井、升井过程中起承载第一插接组件3和连接电缆1自重作用。
43.第二插接组件4能够拆卸地与第一插接组件3连接；第二插接组件4与第一插接组件3之间能够传导电信号；第二插接组件4与油管2连接；第二插接组件4的内部具有流通通道；流通通道与油管2连通，以供油液通过。优选，第二插接组件4的上端与油管2连接，下端与抽油泵7的上端连接，能够实现电机10的电气连接。
44.抽油泵7的出口与第二插接组件4连接，并通过流通通道与油管2连通；抽油泵7将机械能转化为井液势能和动能，将井液提升至井口；吸入组件8与抽油泵7的入口连通，位于抽油泵7的下端；吸入组件8上具有通孔一；通孔一为多个，以方便抽油泵7吸入流体。吸入组件8为套管19内的液体进入抽油泵7提供流体通道，根据电机10及抽油泵7的不同还可以兼顾防砂和气液分离的作用。
45.电机10与抽油泵7传动连接，用于驱动抽油泵7动作；电机10将电能转换为机械能，将机械能传递给抽油泵7，抽油泵7将液体提升至井口。
46.本发明的一个实施例提出的一种井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置还包括：保护机构9；保护机构9设置在电机10与抽油泵7之间，以对电机10形成防护；如，平衡电机10内外压力，承载轴向力，防止液体、砂砾等物质进入电机10。
47.电机10通过穿越电缆一5与第二插接组件4连接；本实施例优选，穿越电缆一5固定地贴合在抽油泵7和吸入组件8的外壁设置，以避免被磨损。进一步优选抽油泵7和吸入组件8的外壁具有容纳穿越电缆一5的凹槽，以利于穿越电缆一5的嵌入和固定。
48.井下主控单元12设置在电机10的下方；井下主控单元12通过线缆11与电机10连接；线缆11为井下主控单元12提供电能及信号传输的物理链路。井下主控单元12通过线缆11获取电能和进行数据传输；井下主控单元12通过线缆11与各个配产器17连接，负责采集各个配产器17的温度、压力、流量、含水等参数，参与配产器17的控制；井下主控单元12也监测电机10温度，环境温度、压力、泄露电流等电机保护相关参数；本实施例优选，井下主控单元12的线缆11引出线通过通孔二，由筛管13的内部穿出至筛管13外部；线缆11的引出线与穿越电缆二15连接，以减少井液流动对线缆11的冲击和影响。
49.筛管13设置在井下主控单元12的下端；筛管13上具有通孔二；筛管13将套管19与各个油层连通；穿越电缆二15穿越筛管13并连接配产器17和井下主控单元12。
50.机械封隔器14与筛管13连接，位于筛管13的下侧；机械封隔器14能够密封地设置在套管19内，以实现套管19在此位置的上下封隔。设备到位后，通过提
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放使得机械封隔器14封隔并锚定套管19壁，修井作业时通过上提方式解封。
51.配产器17设置在机械封隔器14的下端，与筛管13连通；配产器17通过穿越电缆二15依次穿过机械封隔器14和筛管13，与井下主控单元12连接，以便于电能、信号的传输。配产器17的下端设置有丝堵18，以对配产器17的底部进行封堵，并收集沉积物等。本实施例优选，第二插接组件4与油管2通过螺纹连接。电机10与井下主控单元12通过法兰连接；筛管13与井下主控单元12通过螺纹连接；机械封隔器14与筛管13通过螺纹连接，以使连接可靠，密封性好。
52.本实施例优选，配产器17为多个；多个配产器17依次设置；多个配产器17均与筛管13连通；配产器17的上侧设置有过电缆封隔器16；过电缆封隔器16位于机械封隔器14的下方。过电缆封隔器16为多个；每个配产器17的上侧均设置有过电缆封隔器16；多个过电缆封隔器16能够密封地设置在套管19内，以实现套管19在该位置的上下封隔。最下端的配产器17的下端也设置有过电缆封隔器16，以将最下端的配产器17所在的层与其它层进行分隔。
53.过电缆封隔器16可以设置在油层的分隔处，穿越电缆二15通过时起到密封作用；过电缆封隔器16通过管柱打压坐封，上提时解封。配产器17上设置有控制阀门，根据生产需要控制阀门的开闭，从而达到配产目的；配产器17上设置有温度传感器、压力传感器和流量传感器等，以监测其内部流体的温度、压力、流量、含水等参数，并通过穿越电缆二15传输给井下主控单元12。
54.地面控制系统6通过连接电缆1与电机10、井下主控单元12、和配产器17连接，以进行控制。本实施例优选，地面控制系统6包括：动力单元和数据处理单元；动力单元与电机10、井下主控单元12和配产器17连接，以提供电能；数据处理单元与电机10、井下主控单元12和配产器17连接，以接收、处理和发送信号，以实现对设备控制；动力单元与输出处理单元通过同一电缆与电机10和\或井下主控单元12传输电能和信号。本实施例优选，地面控制系统6还包括：隔离单元，将动力单元和数据处理单元所在的控制柜与电网进行隔离保护，同时为电力载波回路，防止电力载波污染电网。
55.动力单元给电机10及井下主控单元12供电，其中交流电直接给电机10提供电能；直流电通过动力电缆、电机10绕组，在电机10星点引出电源，给井下主控单元12提供可变直流电源，井下主控单元12通过穿越电缆二15给配产器17供电。
56.地面控制系统6通过网络与远程监控系统进行通信，地面控制系统6具有人机界面；人机界面通过串口进行通信；井下主控单元12通过串行总线与每个配产器17进行通信。每个层级配产器17上均挂载有通信总线和供电总线。
57.地面控制系统6根据生产调度发出指令，打开关闭相应层级的配产器17，控制命令经载波方式传递给井下主控单元12，井下主控单元12根据命令对相应的层级的配产器17发出开阀或关阀命令，实现调配生产。在此期间井下主控单元12，不间断的采集温度、压力、流量，含水等相关生产数据，并上传至地面控制系统6，地面控制系统6的人机界面用于现场显示，并通过网络等形式远传至远程监控系统。
58.作为上述实施例的优选，第二插接组件4的上端能够拆卸地连接在油管2上，以方便与油管2连接。优选通过法兰连接。
59.作为上述实施例的优选，抽油泵7的出口能够拆卸地密封连接在第二插接组件4上，以方便抽油泵7与第二插接组件4的组装。优选通过法兰连接。
60.作为上述实施例的优选，第二插接组件4的上端具有密封盖或密封塞，以保持第二插接组件4的密封性；第一插接组件3能够刺穿密封盖或密封塞；第一插接组件3穿过密封盖或密封塞实现与第二插接组件4的对接，以实现电连接。
61.本发明的一个实施例提出的一种井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置，能够避免在入井和升井过程中损伤电缆，且能够提高作业效率。
62.在作业时，先将丝堵18安装在最后一级的配产器17下端，配产器17数量、长度按需配置，将最上端的配产器17的上端与机械封隔器14通过螺纹连接，穿越电缆二15通过快速接头连接并固定待用；将第二插接组件4、抽油泵7、吸入组件8、保护装置、电机10依次连接；在电机10的下端将线缆11通过快速插头与井下主控单元12连接，并将电机10与井下主控单元12的通过法兰物理连接；将筛管13与井下主控单元12通过螺纹连接；井下主控单元12的下端电缆引出线通过筛管13的通孔二，由筛管13内部穿出至筛管13外部，当然，电缆引出线也可以采用其它走线方式；电缆引出线在走线时，需要预留一定长度的线缆，以防止机械封隔器采用上提下放的方式坐封或解封时，线缆长度不够，造成线缆损坏。再将已连接好配产器17的机械封隔器14与连接有电机10的筛管13通过螺纹连接，并将井下主控单元12的下端引出线与机械封隔器14上的穿越电缆二15通过快速接头连接；将第二插接组件4的上端与油管2通过螺纹连接；连接完毕，整套设备随油管2入井，送放到预定位置后机械封隔器14坐封；将带有第一插接组件3的连接电缆1通地面专用设备缓慢入井，最终实现第一插接组件3和第二插接组件4对接；在地面做好井口装置，关闭油管2阀门，通过套管19打压方式，将液体由套管19经过筛管13进入配产器17，从而将配产器17上方的过电缆封隔器16坐封，完成各个油层的封隔。生产时根据需要，通过地面控制系统6向井下主控单元12发送信号，井下主控单元12再将指令信号发送给配产器17，打开或关闭相应层级的阀门即可。由于机械封隔器14和过电缆封隔器16都是上提式解封,修井需要取出设备时，只需要提油管2就可以解封，将其提出。封隔器工作原理：机械封隔器14通过上提下放锚定并坐封；配产器17入井时处于关闭状态，过电缆封隔器16为压力式封隔器，使用时将油管2关闭，从套管19输入液体进行打压，井液由套管19进入筛管13，再进入配产器17，由于配产器17处于关闭状态，内部积压，压力迫使过电缆封隔器16坐封；由于机械封隔器14和过电缆封隔器16都是上提解封，修井时上提即可全部解封。
63.本发明的一个实施例提出的一种井下电缆对接分层采油装置，改变了传统的有缆分层开采的方式，使入井施工中减少了上提油管2的环节；降低了入井、升井的施工难度和现场人员的劳动强度；节省了时间和材料，而且不存在入井过程中因套管19与电缆擦挤、刮擦引起的损伤；解决了原来分层采油技术中油管2外挂电缆操作繁琐的问题。
64.本发明的一个实施例提出的一种井下电缆湿对接潜油泵分层采油装置，在操作时，先将油管2、第二插接组件4、抽油泵7、保护机构9、吸入组件8、电机10、井下主控单元12、筛管13、机械封隔器14、配产器17等一起入井，到达指定位置后通过上提下放将机械封隔器14坐封，使连接在机械封隔器14上的其它设备连同机械封隔器14一起锚定并坐封；入井后无需再提出油管，直接下放插入第一插接组件3，当第一插接组件3和第二插接组件4对接完成后，封井口后再通过套管打压坐封过电缆封隔器16。
65.进一步说明，虽然术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些术语不应该限制这些元件。这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且，类似地，第二元件可以被称为第一元件，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。这没有脱离示例性实施例的范围。类似地，元件一、元件二也不代表元件的顺序，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任意结合和所有结合。
66.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
67.本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
68.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。