專利名稱:全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備及具有其的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，包括：三相整流器的輸入端接入三相工頻交流電；濾波單元的輸入端連接至三相整流器的輸出端；儲能單元的輸入端連接至濾波單元的輸出端；逆變單元的輸入端連接至儲能單元的輸出端；變壓器的初級端連接至逆變單元的輸出端，次級端輸出變壓后的中頻單相交流電；PLC控制器設置運行參數(shù)和逆變單元的工作頻率；觸摸屏連接至PLC控制器以接收用戶設置的運行參數(shù)，并顯示運行參數(shù)。本實用新型還提出一種全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)。本實用新型可以在每個油井的井口設置中頻電源設備，實現(xiàn)對中頻電壓功率參數(shù)進行設置和調(diào)整，從而可以根據(jù)井況隨時進行調(diào)整以達到最好的采油效果。
【專利說明】全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備及具有其的遠程監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電加熱抽油桿開采【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備及具有其的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國油田開發(fā)的逐步深入，油田已經(jīng)進入到開發(fā)中后期，一些高粘度、高凝固、高含蠟原油的開采比例越來越大。這些油田原油物性表現(xiàn)為高粘、高凝固點、高含蠟，而且稠油油藏埋藏淺成巖作用差，油層膠結(jié)疏松，油井投產(chǎn)后易出砂。開采這些油藏采用化學、注蒸汽等工藝存在成本高、現(xiàn)場實施難度大的現(xiàn)狀。為了經(jīng)濟高效開發(fā)這些油藏，針對稠油流動性差、對溫度敏感性高的特點，電加熱抽油桿開采技術(shù)應用而生。這種技術(shù)就是利用電加熱產(chǎn)生的熱能，將油管內(nèi)原油進行全程加熱，以降低原油粘度、提高原油的流動性、達到增產(chǎn)增效的目的。
[0003]電加熱抽油桿開采技術(shù)的主要工作原理就是利用地面井口安裝的中頻電源產(chǎn)生的電能，傳輸?shù)较噙B接的電纜中，電纜進入空心抽油桿中，利用電纜末端的銅棒與空心桿底部的變徑接頭接觸造成回路。交流電以連續(xù)送電方式將電能送到電加熱抽油桿的終端，依靠集膚效應原理，將空心桿體加熱，通過熱傳導，提高井筒內(nèi)原油溫度，降低粘度，增加原油的流動性，防止結(jié)蠟，可有效地解決高凝、高粘、高含蠟原油在井筒舉升過程中的矛盾。
[0004]這種技術(shù)雖然很好的解決了稠油開采的問題，但是也存在以下缺陷:由于每口油井的井況不同，所需要的供電功率也有所不同，并且要根據(jù)井況隨時進行調(diào)整以達到最好的采油效果。這就需要采油工需要隨時到每一口電加熱采油井現(xiàn)場進行井況數(shù)據(jù)的查看和中頻電源功率參數(shù)調(diào)整，極大的增加了采油工的工作量，并且由于調(diào)整參數(shù)不及時，導致油井的工作效率降低，極大的影響了油田開發(fā)效率和能耗浪費。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。
[0006]為此，本實用新型的一個目的在于提出一種全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，該設備可以對每個油井的中頻電壓功率參數(shù)進行設置和調(diào)整，從而可以根據(jù)井況隨時進行調(diào)整以達到最好的采油效果。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型一方面的實施例提供一種全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，所述全數(shù)控稠油熱采中頻電源設置于油井的地面井口處，且連接至套設于空心抽油桿內(nèi)的加熱電纜，包括:三相整流器，所述三相整流器的輸入端接入三相工頻交流電；濾波單元，所述濾波單元的輸入端連接至所述三相整流器的輸出端，以對整流后形成的脈動直流電進行濾波；儲能單元，所述儲能單元的輸入端連接至所述濾波單元的輸出端；逆變單元，所述逆變單元的輸入端連接至所述儲能單元的輸出端，用于對所述儲能單元輸出的直流電轉(zhuǎn)換為中頻單相交流電，其中，所述逆變單元包括第一至第四IGBT管，所述第一至第四IGBT管構(gòu)成H橋逆變器；變壓器，所述變壓器的初級端連接至所述逆變單元的輸出端，所述變壓器的次級端輸出變壓后的中頻單相交流電；PLC控制器，所述PLC控制器連接至所述三相整流器、濾波單元、所述儲能單元、所述逆變單元和所述變壓器以設置三相整流器、濾波單元、所述儲能單元和所述變壓器的運行參數(shù)，以及設置所述逆變單元的工作頻率；觸摸屏，所述觸摸屏連接至所述PLC控制器以接收用戶設置的運行參數(shù)，并顯示所述運行參數(shù)。
[0008]在本實用新型的一個實施例中，所述三相整流器包括:第一至第六二極管，其中，第一至第三二極管的陰極相連，第四至第六二極管的陽極相連，所述第一二極管的陽極連接至所述第四二極管的陰極且接入所述三相工頻交流電的第一相，所述第二二極管的陽極連接至所述第五二極管的陰極且接入所述三相工頻交流電的第二相，所述第三二極管的陽極連接至所述第六二極管的陰極且接入所述三相工頻交流電的第三相。
[0009]在本實用新型的另一個實施例中，所述濾波單元包括并聯(lián)連接的第一電阻和第一電容以構(gòu)成RC濾波電路。
[0010]在本實用新型的再一個實施例中，還包括:電壓采樣單元，所述電壓采集單元連接至所述PLC控制器和所述儲能單元的輸出端以采集所述儲能單元輸出的直流電的電壓。
[0011]在本實用新型的一個實施例中，還包括:電流采樣單元，所述電流采樣單元連接至所述PLC控制器和所述逆變單元的輸出端以采集所述逆變單元輸出的中頻單相交流電的電流。
[0012]在本實用新型的另一個實施例中，所述PLC控制器包括:以太網(wǎng)接口和RS485接
□ O
[0013]根據(jù)本實用新型實施例的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，可以設置于每個油井的地面井口處，可以和所有規(guī)格的加熱電纜和空心抽油桿進行配套組合，組成電加熱抽油桿采油系統(tǒng)，應用范圍廣。本實用新型的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備可以對每個油井的中頻電壓功率參數(shù)進行設置和調(diào)整，從而可以根據(jù)井況隨時進行調(diào)整以達到最好的采油效果O
[0014]本實用新型實施例還提出一種全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將每個電加熱采油井的井況參數(shù)和中頻電源的各個功能單元的運行參數(shù)進行的遠程監(jiān)測和控制。
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型另一方面的實施例提供一種全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)，包括:多個上述實施例提供的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，每個所述全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備分別設置于每個油井的地面井口處，且連接至套設于空心抽油桿內(nèi)的加熱電纜；遠程監(jiān)控設備，所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)連接至每個所述全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備的PLC控制器以接收所述PLC控制器采集的對應油井的中頻電源運行參數(shù)。
[0016]在本實用新型的一個實施例中，所述遠程監(jiān)控設備為個人計算機PC。
[0017]在本實用新型的另一個實施例中，還包括:多個溫度傳感器，每個所述溫度傳感器安裝于一個油井的地面井口處以檢測對應油井的出口溫度。
[0018]根據(jù)本實用新型實施例的全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)，可以將每個電加熱采油井的井況參數(shù)和中頻電源的各個功能單元的運行參數(shù)進行的遠程監(jiān)測和控制，以便實現(xiàn)區(qū)域多口熱采油井的集中監(jiān)控，解決了普通電加熱抽油井只能在現(xiàn)場進行監(jiān)測和控制的問題，減少了采油工的工作量，提高了油田開發(fā)效率，降低了能耗浪費。
[0019]本實用新型附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

【附圖說明】

[0020]本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0021]圖1為根據(jù)本實用新型一個實施例的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備的示意圖；
[0022]圖2為根據(jù)本實用新型另一個實施例的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備的示意圖；
[0023]圖3為根據(jù)本實用新型實施例的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備的電路圖；
[0024]圖4為根據(jù)本實用新型實施例的全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。

【具體實施方式】
[0025]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0026]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0027]本實用新型實施例提供了一種全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，采用交流-直流-交流的變頻結(jié)構(gòu):三相工頻交流電經(jīng)過三相整流橋形成脈動直流，經(jīng)過電容濾波將脈動的直流電變成光滑平穩(wěn)的直流電送到單相逆變橋，逆變橋?qū)⒅绷麟娮兂芍蓄l單相交流電，最終通過中頻變壓器供給負載使用。
[0028]下面參考圖1對本實用新型的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備進行詳細描述。
[0029]如圖1所示，本實用新型實施例的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，設置于油井的地面井口處，且連接至套設于空心抽油桿內(nèi)的加熱電纜。
[0030]具體地，本實用新型的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備100，包括:三相整流器1、濾波單元2、儲能單元3、逆變單元4、變壓器5、PLC控制器6和觸摸屏7。
[0031]三相整流器I的輸入端接入三相工頻交流電，對該三相工頻交流電進行整流處理，形成脈動直流。參考圖3，三相整流器I包括:第一至第六二極管。第一二極管VD1、第二二極管VD2和第三二極管VD3的陰極相連(共陰極組)，第四二極管VD4、第五二極管VD5和第六二極管VD6的陽極相連(共陽極組)。并且，第一二極管VDl的陽極連接至第四二極管VD4的陰極，并且接入三相工頻交流電的第一相交流電A。第二二極管VD2的陽極連接至第五二極管VD5的陰極，并且接入三相工頻交流電的第二相交流電B。第三二極管VD3的陽極連接至第六二極管VD6的陰極，并且接入三相工頻交流電的第三相交流電C。其中，第一至第六二極管均采用模塊式封裝，便于更換。
[0032]濾波單元2的輸入端連接至三相整流器I的輸出端，對由三相整流器I整流后形成的脈動直流電進行濾波，形成光滑平穩(wěn)的直流電。其中，濾波單元2包括并聯(lián)連接的第一電阻R和第一電容C，形成RC濾波電路。具體地，第一電阻R的一端連接至第一至第三二極管的共陰極，第一電阻R的另一端連接至第四至第六二極管的共陽極。第一電阻R的一端進一步連接至開關(guān)K，并通過開關(guān)K選擇性連接至儲能單元3。
[0033]儲能單元3的輸入端連接至濾波單元2的輸出端。儲能單元3接收來自濾波單元2的光滑平穩(wěn)的直流電，進行儲能。
[0034]在本實用新型的一個實施例中，如圖2所示，本實用新型的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設100還包括:電壓采樣單元8，連接至PLC控制器6和儲能單元3的輸出端，采集儲能單元3輸出的直流電的電壓。電壓采樣單元8進一步將采集到的電壓參數(shù)發(fā)送給PLC控制器6進行存儲及監(jiān)控。
[0035]逆變單元4的輸入端連接至儲能單元3的輸出端，對儲能單元3輸出的直流電轉(zhuǎn)換為中頻單相交流電。其中，逆變單元4是中頻電源的核心部分，由全控器件IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)構(gòu)成H橋逆變器。具體地，逆變單元4包括第一至第四IGBT管(VTl?VT4)，且第一至第四IGBT管構(gòu)成H橋逆變器。
[0036]在本實用新型的一個實施例中，如圖2所示，本實用新型的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備100還包括:電流采樣單元9，連接至PLC控制器6和逆變單元4的輸出端，采集逆變單元4輸出的中頻單相交流電的電流。電流采樣單元9進一步將采集到的電流參數(shù)發(fā)送給PLC控制器6進行存儲及監(jiān)控。
[0037]變壓器5的初級端連接至逆變單元4的輸出端，接入逆變單元4逆變后的中頻單相交流電。變壓器5的次級端輸出變壓后的中頻單相交流電至負載，作為中頻電源以供負載使用。其中，變壓器5為中頻變壓器。
[0038]PLC控制器6連接至三相整流器1、濾波單元2、儲能單元3、逆變單元4、變壓器5，設置上述三相整流器1、濾波單元2、儲能單元3、變壓器5的運行參數(shù)，以及設置逆變單元4的工作頻率。
[0039]在本實用新型的實施例中，PLC控制器6包括I個以太網(wǎng)接口和I個RS485接口，程序下載、設備組網(wǎng)簡潔方便、通訊功能強大。本實用新型采用西門子最新規(guī)格PLC芯片，性能優(yōu)良、供貨周期短、采購成本低，備件性能一致，可隨意互換，減少維護量。
[0040]觸摸屏7連接至PLC控制器6以接收用戶設置的運行參數(shù)，并顯示該運行參數(shù)。具體地，用戶可以通過觸摸屏7設置和修改各個功能單元的運行參數(shù)，有觸摸屏7顯示上述設置和修改的運行參數(shù)，以及由PLC控制器6采集的電流參數(shù)和電壓參數(shù)以及每個功能單元的狀態(tài)參數(shù)等。
[0041]本實用新型采用PLC控制器6和觸摸屏7的控制方式，控制精度高，通訊功能齊全，操作方便。
[0042]根據(jù)本實用新型實施例的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，可以設置于每個油井的地面井口處，可以和所有規(guī)格的加熱電纜和空心抽油桿進行配套組合，組成電加熱抽油桿采油系統(tǒng)，應用范圍廣。本實用新型的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備可以對每個油井的中頻電壓功率參數(shù)進行設置和調(diào)整，從而可以根據(jù)井況隨時進行調(diào)整以達到最好的采油效果O
[0043]如圖4所示，本實用新型實施例還提供一種全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)，包括:多個上述實施例提供的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備100和遠程監(jiān)控設備200。具體地，每個全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備100分別設置于每個油井的地面井口處，并且連接至套設于空心抽油桿內(nèi)的加熱電纜。遠程監(jiān)控設備200連接至每個全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備100的PLC控制器6，接收PLC控制器6采集的對應油井的中頻電源運行參數(shù)。
[0044]在本實用新型的一個實施例中，遠程監(jiān)控設備200可以采用PC(PersonalComputer，個人計算機)。
[0045]由此，本實用新型的全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各種工作參數(shù)的數(shù)字化控制和信號的遠程傳輸，并通過系統(tǒng)集成，可以實現(xiàn)每一口電加熱采油井的井況參數(shù)、中頻電源的各個功能單元的運行參數(shù)集中到一個遠程控制室進行統(tǒng)一的監(jiān)測和控制，將極大的降低采油工的現(xiàn)場工作量，并且能及時有效的將每一口電加熱采油井調(diào)整到最佳工作狀態(tài)，提高油田整體生產(chǎn)效率。同時，通過系統(tǒng)編程設定，可以實現(xiàn)設備工作參數(shù)的自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)無人值守的全自動運行。
[0046]進一步，本實用新型實施例的全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)，還包括:多個溫度傳感器，每個溫度傳感器安裝于一個油井的地面井口處以檢測對應油井的出口溫度，可以根據(jù)油井出口溫度，自動改變加熱功率，免除人工操作。
[0047]根據(jù)本實用新型實施例的全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)，可以將每個電加熱采油井的井況參數(shù)和中頻電源的各個功能單元的運行參數(shù)進行的遠程監(jiān)測和控制，以便實現(xiàn)區(qū)域多口熱采油井的集中監(jiān)控，解決了普通電加熱抽油井只能在現(xiàn)場進行監(jiān)測和控制的問題，減少了采油工的工作量，提高了油田開發(fā)效率，降低了能耗浪費。
[0048]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0049]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，其特征在于，所述全數(shù)控稠油熱采中頻電源設置于油井的地面井口處，且連接至套設于空心抽油桿內(nèi)的加熱電纜，包括: 三相整流器，所述三相整流器的輸入端接入三相工頻交流電； 濾波單元，所述濾波單元的輸入端連接至所述三相整流器的輸出端，以對整流后形成的脈動直流電進行濾波； 儲能單元，所述儲能單元的輸入端連接至所述濾波單元的輸出端； 逆變單元，所述逆變單元的輸入端連接至所述儲能單元的輸出端，對所述儲能單元輸出的直流電轉(zhuǎn)換為中頻單相交流電，其中，所述逆變單元包括第一至第四IGBT管，所述第一至第四IGBT管構(gòu)成H橋逆變器； 變壓器，所述變壓器的初級端連接至所述逆變單元的輸出端，所述變壓器的次級端輸出變壓后的中頻單相交流電； PLC控制器，所述PLC控制器連接至所述三相整流器、濾波單元、所述儲能單元、所述逆變單元和所述變壓器以設置三相整流器、濾波單元、所述儲能單元和所述變壓器的運行參數(shù)，以及設置所述逆變單元的工作頻率； 觸摸屏，所述觸摸屏連接至所述PLC控制器以接收用戶設置的運行參數(shù)，并顯示所述運行參數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，其特征在于，所述三相整流器包括:第一至第六二極管，其中，第一至第三二極管的陰極相連，第四至第六二極管的陽極相連，所述第一二極管的陽極連接至所述第四二極管的陰極且接入所述三相工頻交流電的第一相，所述第二二極管的陽極連接至所述第五二極管的陰極且接入所述三相工頻交流電的第二相，所述第三二極管的陽極連接至所述第六二極管的陰極且接入所述三相工頻交流電的第三相。3.如權(quán)利要求1所述的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，其特征在于，所述濾波單元包括并聯(lián)連接的第一電阻和第一電容以構(gòu)成RC濾波電路。4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，其特征在于，還包括:電壓采樣單元，所述電壓采集單元連接至所述PLC控制器和所述儲能單元的輸出端以采集所述儲能單元輸出的直流電的電壓。5.如權(quán)利要求1-3任一項所述的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，其特征在于，還包括:電流采樣單元，所述電流采樣單元連接至所述PLC控制器和所述逆變單元的輸出端以采集所述逆變單元輸出的中頻單相交流電的電流。6.如權(quán)利要求1所述的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，其特征在于，所述PLC控制器包括:以太網(wǎng)接口和RS485接口。7.一種全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個權(quán)利要求1-6任一項所述的全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備，每個所述全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備分別設置于每個油井的地面井口處，且連接至套設于空心抽油桿內(nèi)的加熱電纜； 遠程監(jiān)控設備，所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)連接至每個所述全數(shù)控稠油熱采中頻電源設備的PLC控制器以接收所述PLC控制器采集的對應油井的中頻電源運行參數(shù)。8.如權(quán)利要求7所述的全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述遠程監(jiān)控設備為個人計算機PC。9.如權(quán)利要求7或8所述的全數(shù)控稠油熱采遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括:多個溫度傳感器，每個所述溫度傳感器安裝于一個油井的地面井口處以檢測對應油井的出口溫度。
【文檔編號】E21B43-24GK204271923SQ201420717341
【發(fā)明者】畢偉, 趙磊, 劉伯英, 吳振寧 [申請人]東營咸亨工貿(mào)有限公司