一种海上油田井下电泵工况测试管柱及测试装置的制作方法

本实用新型涉及石油开采井下测试管柱技术领域，具体地说是一种海上油田井下电泵工况测试管柱及测试装置。

背景技术：

目前胜利海上油田为实现油井动液面的监测，应用较为普遍的是井下电泵毛细管测压技术，而且仅少数的油井采用这种动态监测技术，较为多数的油井还是依靠电流卡片来监测工况，这两种对于判断井下电泵运行状态、分析故障原因的手段较为单一，难以适应油田高质量发展需求。随着井下电泵工况测试的发展，海上油田也相应的引进并现场应用了该技术，其采用供电电缆给测试装置提供电源，同时靠该电缆上传测试信号，但是由于海上油田“一变一控”供电模式的影响，该技术的测试信号上传时存在严重干扰，测试数据不能正常读取，一定程度上严重制约了该技术的发展，因此研究适合海上油田开发需求的井下电泵工况测试装置尤为重要。

经过检索，发现授权公告号cn203783562u，授权公告日2014.08.20的公开文献公开了一种用于潜油电泵的井下多参数监测装置，井下工况仪和潜油电泵的电机尾部相连，通过电机星点、电机三相绕组、三相动力电缆、扼流器、电缆铠皮构成一个星点通道。泵的入口温度、入口压力、振动信息直接通过安装在井下工况仪内部的传感器测量，而泵的出口压力则通过传压管线连接至安装在井下工况仪内部的传感器测量，温度传感器用于监测电机绕组温度，其安装在电机内部绕组附近，该系统的采集到的数据通过转换成电流信号，通过电机星点加载到三相动力电缆，井下信号经过地面扼流器后送至地面主机。该种测试装置在一定程度能够最大化利用动力电缆，但是该种方式应用领域受限，尤其不适应目前胜利海上的开发现状，测试信号干扰严重。

经过检索，发现授权公告号cn203594415u，授权公告日2014.05.14的公开文献公开了基于井下多参数实时监测的电潜泵采油控制系统，该系统包括变压器、数据采集控制装置、多级离心泵、电机保护器、电机、扶正装置、井下多参数测试装置等等，解决了电潜泵井无法实时、准确的监测油井动液面而导致的电机空载、过载、过热、等问题，实现了井下温度、压力、含水率、及动液面等多个参数的实时、在线监测。但是该种测试方式依然采用星点测试的方式，通过动力电缆同时上传测试信号，不适应目前胜利海上“一变多控”的开发模式。

申请号：201710795829.9潜油电泵井下测试仪，包括测试仪与潜油电泵的主体，测试仪的保护壳为弧形外壳，弧形外壳的左右两端均开设第一通孔，第一通孔的外端均固定安装弧形套筒，两个弧形套筒对称安装，弧形套筒与第一通孔中心线同轴，弧形外壳内设有横向的内螺纹套，内螺纹套通过两个轴座安装在弧形外壳的内壁上，内螺纹套上固定套装第一伞齿轮，弧形外壳的前侧面开设第二通孔，第二通孔内设有转轴，转轴与第二通孔轴承活动连接，转轴的内端固定安装第二伞齿轮，第二伞齿轮与第一伞齿轮啮合配合，转轴的外端安装摇柄。本发明中将潜油电泵井下测试仪的保护壳设计为弧形，能与潜油电泵的主体侧面更好的贴合，并且本测试仪更方便安装与拆卸，拆装的过程不易损坏测试仪本体。

申请号：201620954290.8公开了一种潜油电泵井下测温测压装置，所述潜油电泵本体设置在套管的内部，所述潜油电泵本体的顶端设有无线通讯模块，所述潜油电泵本体的底端设有测温测压装置，所述测温测压装置包括壳体，所述壳体的下端设有温度传感器，所述壳体的上端设有减压装置，所述减压装置的下方设有信号放大器，所述信号放大器的下方设有单片机，所述壳体内壁上设有压力传感器，所述压力传感器通过导线与单片机电性连接，所述温度传感器通过导线与单片机电性连接。该实用新型设计科学合理、不仅智能化程度较高，而且测试的精准度较高，可以实现对潜油电泵的远程即时测试，有助于延长潜油电泵的工作寿命，方便安装与拆卸，使用寿命较长。

申请号：200420085971.2涉及一种油田用井下智能多参数测试装置,包括井下测试装置和通过电缆或载波传输与井下测试装置远传联接的地面仪,其中井下测试装置由流量信号模块电路、温度信号模块电路、压力和含水信号模块电路、微控制器、其它信号模块电路、输出接口模块电路、电力电缆载波调制模块电路、功率输出模块电路及摇传模块电路组成,工作中,由流量、温度和压力信号模块电路把传感器检测的信号分别处理成数字信号并被送到微控制器进行编码处理,处理后的信号被送到输出接口模块电路和功率输出模块电路进行功率放大,最后可根据用户要求被送入摇传模块电路或电力电缆载波调制模块电路。

以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本实用新型不相同，针对本实用新型更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种海上油田井下电泵工况测试管柱及测试装置，通过单独设置一根信号电缆，除用于给井下多参数测试装置提供电源之外，同时用于井下与井上的信号传输，测试信号可通过有线或者无线方式传输至室内控制台或者手机终端。

为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，一种海上油田井下电泵工况测试管柱，包括油管，还包括自下而上依次连接的井下电泵工况测试装置、潜油电机、保护器、联轴器、离心泵，所述离心泵上端通过传压短节连接油管下端。

所述油管上还连接过电缆封隔器、井下安全阀，其中过电缆封隔器位于井下安全阀下方。

还包括传压管线，所述传压管线一端通过npt接头连接于传压短节开设的径向通孔上，另一端通过npt接头连接于井下电泵测试装置的传压接口。

还包括信号电缆、智能控制中心，所述信号电缆的一端通过npt接头连接于井下电泵测试装置的电缆接口，另一端通过npt接头连接于地面的智能控制中心。

还包括动力电缆，所述动力电缆一端通过电缆接头连接于潜油电机，另一端连接于地面的智能控制中心。

还包括液控管线，所述液控管线下端分别连接井下安全阀及过电缆封隔器，上端穿越井口连接至地面的液压控制装置。

所述井下电泵工况测试装置包括上接头、传压接口、电缆接口、外壳、压力传感器、主板、温度传感器、震动传感器、漏电流传感器、减震垫、固定套、下接头，所述外壳上端口连接实心的上接头，外壳下端口连接实心的下接头，外壳内壁安装固定套，固定套下端面压在减震垫上，所述固定套内壁安装出口压力传感器、温度传感器、xy轴震动传感器、漏电流传感器、入口压力传感器，上述所有传感器均连接21plc主板，所述固定套和外壳同时开设相连通的入口，入口压力传感器安装的位置位于固定套的入口处，所述固定套和外壳还同时开设相连通的传压接口，其中出口压力传感器安装的位置位于固定套的传压接口处，所述固定套的入口低于固定套的出口，所述外壳还设置电缆接口。

为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，一种井下电泵工况测试装置，所述井下电泵工况测试装置包括上接头、传压接口、电缆接口、外壳、压力传感器、主板、温度传感器、震动传感器、漏电流传感器、减震垫、固定套、下接头，所述外壳上端口连接实心的上接头，外壳下端口连接实心的下接头，外壳内壁安装固定套，固定套下端面压在减震垫上，所述固定套内壁安装出口压力传感器、温度传感器、xy轴震动传感器、漏电流传感器、入口压力传感器，上述所有传感器均连接21plc主板，所述固定套和外壳同时开设相连通的入口，入口压力传感器安装的位置位于固定套的入口处，所述固定套和外壳还同时开设相连通的传压接口，其中出口压力传感器安装的位置位于固定套的传压接口处，所述固定套的入口低于固定套的出口，所述外壳还设置电缆接口。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1.该测试管柱能够实时的测试并上传电泵工况的测试信号，能够更加明确油藏生产动态，提供故障预警信号；

2.该测试装置采用有线测试的方式，测试信号更加可靠，适合海上“一变多控”模式；

3.该测试管柱在地面设置无线传输装置，实现手机终端接收，同时设置自动闭环控制系统，实现智能调节电控。

附图说明

图1为本实用新型的一种海上油田井下电泵工况测试管柱结构示意图；

图2为井下电泵工况测试装置工具示意图；

图3为智能控制中心电路原理模块连接框图。

图中：1井下电泵工况测试装置、2信号电缆、3动力电缆、4潜油电机、5保护器、6联轴器、7离心泵、8传压管线、9传压短节、10油管、11过电缆封隔器、12井下安全阀、13液控管线、14智能控制中心、15显示终端、16上接头、17传压接口、18电缆接口、19外壳、20出口压力传感器、21plc主板、22温度传感器、23xy轴震动传感器、24漏电流传感器、25入口压力传感器、26下接头、27减震垫、28固定套、29压力信号模块、30电流信号模块、31震动信号模块、32温度信号模块、33存储器、34输出模块、35电泵控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：

一种海上油田井下电泵工况测试管柱，包括井下电泵测试装置1、信号电缆2、动力电缆3、潜油电机4、保护器5、联轴器6、离心泵7、传压管线8、传压短节8、油管10、过电缆封隔器11、井下安全阀12、液控管线13、智能控制中心14、显示终端15等，所述的井下电泵测试装置1连接于潜油电机4下端，所述的保护器5、联轴器6、离心泵7以及传压短节依次连接，所述的传压短节与所述的过电缆封隔器11通过油管10连接，所述的井下安全阀12设置于过电缆封隔器上端。保护器是保护电机的一个装置，里边装有电机油，属于公知技术。

所述的传压管线8一端通过npt接头连接于传压短节，另一端通过npt接头连接于井下电泵测试装置的传压接口17，即井下电泵测试装置的出口压力传感器20、温度传感器22、xy轴震动传感器23、漏电流传感器24、入口压力传感器25；

所述的信号电缆2的一端通过npt接头连接于井下电泵测试装置1的电缆接口18，另一端通过npt接头连接于地面的智能控制中心14；

所述的动力电缆3一端通过专用电缆接头连接于潜油电机4，另一端连接于地面的智能控制中心14；

所述的液控管线13分别连接井下安全阀12及过电缆封隔器11，穿越井口连接至地面的液压控制装置1；

图3所示，所述的智能控制中心14也就是图上的控制柜具有数据接收、发送处理及自动智能控制功能，能够将信号电缆传递上来的电流信号转换成数字信号，便于地面显示。同时，该智能控制中心内部集成闭环控制系统，能够将井下接到的信号直接控制电泵的变频控制柜，实现电泵的变速调节或者电泵的关停。井下电泵测试装置1测得的压力、电流、震动和温度信号分别通过信号电缆2连接到智能控制中心14的压力信号模块29、电流信号模块30、震动信号模块31、温度信号模块32。经过处理的信息通过存储器33进行存储，测试信号可通过有线或者无线方式传输至室内控制台或者手机终端，同时通过输出模块34输出到电泵控制器35，经过智能分析处理后，实现对潜油电机4的控制。

所述的井下电泵工况测试装置包括上接头16、传压接口17、电缆接口18、外壳19、出口压力传感器20、plc主板21、温度传感器22、xy轴震动传感器23、漏电流传感器24、入口压力传感器25、下接头26、减震垫27、固定套28。所述的上接头与外壳螺纹连接，所述的外壳与下接头螺纹连接，所述的固定套置于外壳内部，所述的减震垫置于固定套下端，所述的出口压力传感器、plc主板、温度传感器、xy轴震动传感器、漏电流传感器、入口压力传感器合理布置在plc主板上，所述的plc主板固定于固定套上，所述的外壳上端配钻传压接口以及电缆接口。

所述外壳上端口连接实心的上接头，外壳下端口连接实心的下接头，外壳内壁安装固定套，固定套下端面压在减震垫上，所述固定套内壁安装出口压力传感器、温度传感器、xy轴震动传感器、漏电流传感器、入口压力传感器，上述所有传感器均连接21plc主板，所述固定套和外壳同时开设相连通的入口，入口压力传感器安装的位置位于固定套的入口处，所述固定套和外壳还同时开设相连通的传压接口，其中出口压力传感器安装的位置位于固定套的传压接口处，所述固定套的入口低于固定套的出口，所述外壳还设置电缆接口。

图2所示井下电泵工况测试装置位于测试管柱最底端，上接头16连接于潜油电机下端。电缆接口18连接信号电缆，通过管柱上端的过电缆封隔器连接到井口，信号电缆给井下多参数测试装置提供电源，同时进行井下与井上的信号传输。由于测试装置位于测试管柱最底端，入口压力传感器25直接测量井下电泵工况测试装置的外部压力，该压力值作为离心泵吸入口压力的信号值。对于要测量的离心泵上端的出口压力值，在离心泵7上端设置传压短节，利用传压管线8连接到位于传压接口17后的出口压力传感器20，从而测得离心泵出口压力信号值。

实施方式：管柱下到位后，打开井下安全阀，软启动电泵开关，潜油电机运转实现石油举升，此时通过井下电泵工况测试装置能够实时监测电泵出入口的压力、测试装置的温度、电机震动以及漏电流等参数，通过信号电缆实时上传地面的智能控制中心，然后通过无线或者有线方式传输至显示终端，当发生故障时，智能控制中心内部的闭环控制系统能够及时关停电泵运转，实现烧电泵、卡电泵等故障发生，降低井下工具的事故发生概率。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位指示或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。