CN204646555U - 风力发电驱动直线电机潜油泵采油系统 - Google Patents
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Abstract
一种风力发电驱动直线电机潜油泵采油系统，包括风力发电单元、整流器、蓄电池、逆变器、直线电机潜油电泵采油单元以及控制整个系统运行的控制单元，所述风力发电单元连接整流器，所述整流器输出端设有分支分别与逆变器的输入端、蓄电池的充电连接，所述蓄电池的输出端与逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端连接直线电机潜油电泵采油单元。应用本实用新型后，可无需电网供电，直接利用风能实现采油，并为井场提供辅助生产生活用电。该系统具有节能环保的双重优势，可广泛应用于风能资源充足的石油矿场，对无网电边际油田和海上平台节能采油有重要意义；经过实际运行检验，该系统安全考虑在运行期间未发生停电事故。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油机械领域，特别是一种应用于无网电边际油田偏远井的采油装备。
背景技术
中、小型油田或地层构造复杂及地处边远的边际油田，以及海洋平台采油，由于电网进入这些区域成本偏高，与相对较低的产出相比，引入电网的经济性低，若所在区域风力资源充沛，这类井场适合采用风力发电驱动抽油机。目前一方面风力发电是一种成熟的发电技术，目前国内风电技术，尤其小型风电技术发展成熟，电能蓄能系统发展迅速，具备应用和推广条件。另一方面无杆往复式潜油电泵采油工艺广泛应用，其利用直线电机做上下往复运动（将交流电经变频后用电缆输送给井下直线电动机，使其动子在电磁感应作用下进行往复运动。）与柱塞抽油泵泵柱塞上下运动方向一致的特点，将无杆往复式潜油电泵通过油井，油管相互联接，潜入到油井套管内油层底部，以直线电机做动力源，通过直线电机上下往复运动，推动泵柱塞上下往复运动，将油液举升到地面管道中。因此在井场无电网的井场，若所在区域风力资源充沛，这类井场适合采用风力发电驱动抽油作业。
发明内容
为了解决中、小型油田或地层构造复杂及地处边远的边际油田，以及海洋平台采油电网配套不足的问题，本实用新型提供一种设计合理、节能环保且安全可靠的风力发电驱动直线电机潜油泵采油系统。
本实用新型的技术方案是：包括风力发电单元、整流器、蓄电池、逆变器、直线电机潜油电泵采油单元以及控制系统运行的控制单元，所述风力发电单元连接整流器，所述整流器输出端设有分支分别与逆变器的输入端、蓄电池的充电端连接，所述蓄电池的放电端与逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端连接直线电机潜油电泵采油单元。
上述方案可进一步优选为：
所述风力发电单元采用两台5kW变浆距风力发电机，其风机安装高度12m。
所述蓄电池由40块12V阀控式密封铅酸蓄电池串联组成。
应用本实用新型后，可无需电网供电，直接利用风能实现采油，并为井场提供辅助生产生活用电。该系统具有节能环保的双重优势，可广泛应用于风能资源充足的石油矿场，对无网电边际油田和海上平台节能采油有重要意义；经过实际运行检验，该系统安全考虑在运行期间未发生停电事故。
附图说明
图1是本实用新型的组成原理图；
图中：1、风轮，2、低速永磁同步发电机，3、整流器，4、蓄电池，5、逆变器，6、潜油电泵。
具体实施方式
参照图1，一种风力发电驱动直线电机潜油泵采油系统，包括风力发电单元、整流器、蓄电池、逆变器、直线电机潜油电泵采油单元以及控制整个系统运行的控制单元，风力发电单元连接整流器，整流器输出端设有分支分别与逆变器的输入端、蓄电池的充电连接，蓄电池的输出端与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端连接直线电机潜油电泵采油单元。
以下是以胜利油田某井为例，进行现场应用，具体如下：
风力发电单元采用5kW变浆距风力发电机，配置2台，风机安装高度12m。该风力发电机是一种永磁交流发电机，随风速改变攻角，超过额定风速保持额定功率。由于风力发电机输出的是频率和幅值都在不断地变化的不稳定交流电，需要先经过整流器整流变成直流电，为蓄能系统充电。
潜油电泵配套系统包括采油井口、铠装电缆和油管等，与潜油电泵组成井下采油系统。直线电机潜油电泵由直线电机、井下管式泵和智能控制柜三部分组成。直线电机额定功率10kW，最大投影直径114mm，防护等级IP58。抽油泵型号28，额定排量7m3/d。智能控制柜为直线电机提供工作电源，通过对负载反馈电流信号的监测与分析，判定系统的运行状况；通过对运行参数的合理设定与调整，使系统保持最佳的工作状态，同时兼有对系统和控制柜自身异常情况的识别和保护功能，可在线调整冲次，调整范围为0.1～8次/ min。
储能系统一般由两大部分组成：由储能元件（部件）组成的储能装置和由电力电子器件组成的功率转换系统，控制系统要实现充放电控制、功率调节和控制等功能。功率转换系统包括整流器和逆变器。逆变器数据，输入（DC）：200V~300V；输出（三相交流）：380V；额定功率：30kW；效率：90%。储能装置采用蓄电池，为系统提供补充电能，采用40块12V阀控式密封铅酸蓄电池串联组成。蓄电池输出直流电，必须再经过逆变，将电能变换成用户所需要的恒频（50HZ）稳压交流电，逆变器的功能就是在系统中实现将直流电变成交流电，即将直流电源转化为380V交流输出。控制系统实现能源切换控制，在风力发电能量充足时，由风力发电机提供的电能经过整流器、逆变器直接输送至潜游电泵采油单元作为动力来源，同时，部分电能为蓄能系统充电。当现场风力不足，风力即时发电能量不能满足抽油机电能消耗时，通过智能控制，系统自动切换电路，风力发电机即时提供的电能作为部分动力来源，其余部分由蓄电池提供。
本发明设计的由风力发电机直接驱动直线电机潜油电泵采油系统，该系统主要由风力发电机、储能系统和直线电机潜油电泵等组成，可无需电网供电，直接利用风能实现采油，并为井场提供辅助生产生活用电。本发明包括风力发电驱动直线电机潜油泵采油系统设计、系统组成、集成和实施方案。该系统具有节能环保的双重优势，可广泛应用于风能资源充足的石油矿场，对无网电边际油田和海上平台节能采油有重要意义。
Claims (3)
1.一种风力发电驱动直线电机潜油泵采油系统，其特征在于：包括风力发电单元、整流器、蓄电池、逆变器、直线电机潜油电泵采油单元以及控制系统运行的控制单元，所述风力发电单元连接整流器，所述整流器输出端设有分支分别与逆变器的输入端、蓄电池的充电端连接，所述蓄电池的放电端与逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端连接直线电机潜油电泵采油单元。
2.根据权利要求1所述的风力发电驱动直线电机潜油泵采油系统，其特征在于：所述风力发电单元采用两台5kW变浆距风力发电机，其风机安装高度12m。
3.根据权利要求1所述的风力发电驱动直线电机潜油泵采油系统，其特征在于：所述蓄电池由40块12V阀控式密封铅酸蓄电池串联组成。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| RU2808792C1 (ru) * | 2023-01-30 | 2023-12-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Электротехнический комплекс для автономного электроснабжения скважинных насосных установок для добычи нефти |
| US11955782B1 (en) | 2022-11-01 | 2024-04-09 | Typhon Technology Solutions (U.S.), Llc | System and method for fracturing of underground formations using electric grid power |
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2015
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