[发明专利]一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统

说明书

本发明公开了一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，包括：整流单元、直流电力电缆、逆变单元、潜油泵、交流电机和第一控制单元；整流单元位于井口上方，用于将电网交流电源转换为直流电源，并通过直流电力电缆送至位于油井下的逆变单元和第一控制单元，以输出变压变频交流供所述交流电机驱动所述潜油泵工作，使得潜油泵提升油液到井口。本发明通过将逆变单元和控制单元置于井下电机侧，将传统电动潜油泵的工频或变频交流供电改为直流供电，有效降低了供电电流从而降低了电能损失，逆变单元与交流电机的电气距离极短，控制能力明显增强，并且避免了PWM调制脉冲长距离传输和折反射引起的过电压，改善了交流电机的运行状况。

技术领域

本发明涉及石油工程技术领域，具体涉及一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统。

背景技术

电动潜油泵是石油工程中常用的人工提升方式，是一种无杆式抽油机，具有出液量大的优点。应用范围仅次于游梁式或皮带式抽油机，尤其是在海上油田和陆上深井应用较多，最大井挂深度已达5000米。

电动潜油泵需要置于井筒中，被井下油液浸没；因此，电机需要做成细长形并由电机油密封绝缘。动力通常采用交流异步电机，由井上交流电源驱动；泵体一般采用一级或多级离心式泵，以满足扬程需要。

离心式泵的最佳节能措施是变频调速，电动潜油泵的变频调速得到了应用。随着井下液位变化进行功率调整时，变频单元一般安装于井上，通过交流电缆输送至井下电机。交流电缆长度由潜油泵的井挂深度决定，当电缆长度增加时，电容电流增大，电压降增加致使变频器输出电压和电流加大、控制能力变弱；同时，变频器高频载波通过电缆传输到电机接线端，波的折反射致使调制载波脉冲电压升高，导致电机绝缘容易损伤。

以上问题，致使电动潜油泵的变频调速应用受到严重限制，并降低了电动潜油泵井的可靠性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，本发明能够解决井上变频器电压降和高频脉冲过电压的技术问题，提高系统的可靠性和效率。

具体地，本发明提供了一种具有散热密封功能的电动潜油泵变频驱动系统，包括：整流单元、直流电力电缆、逆变单元、潜油泵、交流电机和第一控制单元；

其中，所述整流单元位于井口上方，用于将电网交流电源转换为直流电源，并通过所述直流电力电缆送至位于油井下的所述逆变单元和所述第一控制单元，以输出变压变频交流供所述交流电机驱动所述潜油泵工作，使得所述潜油泵提升油液到井口；其中，所述第一控制单元控制所述逆变单元的输出电压和频率；

其中，所述逆变单元和所述第一控制单元置于耐压密封散热壳内，所述耐压密封散热壳内充满绝缘油液，通过内部循环将所述逆变单元和所述第一控制单元中的电子器件的发热传递到耐压密封散热壳外，并与耐压密封散热壳外的油液换热；或，所述逆变单元和所述第一控制单元与所述交流电机的外壳一体设置，所述逆变单元和所述第一控制单元浸入所述交流电机的油液中，并通过所述交流电机的油泵强制散热。

进一步地，所述耐压密封散热壳包括圆筒和位于圆筒外围的散热翅片，所述散热翅片围绕所述圆筒呈360°辐射状分布；所述圆筒内充满绝缘油液；所述散热翅片用于对所述圆筒内的绝缘油液进行散热。

进一步地，所述散热翅片呈波浪状结构且所述散热翅片上均匀分布有散热孔。

进一步地，所述散热翅片上设置有垂直于散热翅片的呈波浪状结构的散热翅片。

进一步地，所述耐压密封散热壳包括密封箱体结构和位于所述密封箱体结构外围的散热片结构，所述密封箱体结构内充满绝缘油液；所述散热片结构用于对所述密封箱体结构内的绝缘油液进行散热。

进一步地，所述散热片结构包括第一预设数量的呈波浪状的第一散热条，所述第一散热条分布在所述密封箱体结构的外围，且各所述第一散热条与所述密封箱体结构呈垂直关系。