CN101555781A - 销齿传动长冲程抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开采石油的抽油机，特别涉及一种销齿传动长冲程抽油机，它包括电机，减速器，机架，天轮，销齿传动机构，柔性光杆，液压平衡系统，控制箱。本发明的有益效果是，克服了游梁式抽油机的缺陷，采用销齿传动，柔性光杆，液压平衡和可控制的换向技术，综合了已有长冲程抽油机的优点，结构简单皮实可靠，操纵维护方便，是针对小泵深抽，大泵排液，稠油热采和低渗透油层采油的工艺而设计的新型抽油机。

Description

销齿传动长冲程抽油机

技术领域

本发明涉及一种开采石油的抽油机，特别涉及一种销齿传动长冲程抽油机。

背景技术

机械采油装备中有杆泵装置(抽油机，抽油杆，抽油泵)占绝大多数。其中提供动力的地面设备-抽油机大体上可分为游梁式和无游梁式两个大类，其中游梁式抽油机是传统形式。游梁式抽油机的主要优点是结构简单，皮实耐用和使用维护方便。但其外形尺寸和整机重量与冲程长度基本上成正比关系，油田使用的游梁式抽油机其冲程长度一般都超不过6米(冲程超过6米，游梁式抽油机将十分庞大和笨重)。游梁式抽油机的衍生机型也存在类似的问题。

已有的无游梁抽油机程度不同的改善了游梁式抽油机的不足。但其中大多数的机型受限于仍采用传统的刚性光杆，其冲程一般也不超过8至10米。

随着油田深井和超深井的开采，老油田高含水后期开采以及稠油，低渗透等油田的“难动用储量”的开采对抽油机提出了大提升力，超长冲程，更好的综合技术特性和经济性能的要求。

销齿传动长冲程抽油机是基于上述要求，针对小泵深抽，大泵排液，稠油热采和低渗透油层采油工艺的新型抽油机。它具有超长冲程，良好的平衡性能，较小的换向冲击等特点，从而减小系统的冲程损失，提高效率，延长机杆泵的使用寿命，减少故障节约维护费用。

发明内容

本发明涉及一种用于开采地下石油的抽油机，尤其是能提供10米以上冲程的销齿传动长冲程抽油机。

图1所示的销齿传动长冲程抽油机，包括电机，减速器，机架，天轮，销齿传动机构，柔性光杆，液压平衡系统，控制箱；电机(1)和液压泵-马达(9)与减速器(3)连接共同使齿轮(4)驱动销轮(6)和一体的天轮(5)正反向转动，从而带动缠绕在天轮上的柔性光杆(7)作上下方向的往复循环运动，柔性光杆(7)上端与天轮(5)外缘在B处固定连接，下端A方向连接抽油杆。抽油杆最下端连接抽油泵。销齿传动机构由主动的齿轮(4)与被动的销轮(6)相互啮合。将动力由减速器(3)的输出轴传递给柔性光杆(7)并将天轮(5)的正反向转动转变为柔性光杆(7)的上下方向的直线运动。液压平衡系统由液压泵-马达(9)蓄能器(12)油箱(11)串联组成，柔性光杆(7)上行时液压泵-马达(9)是液马达，其消耗蓄能器(12)中存储的压力能对系统做功；柔性光杆(7)下行时液压泵-马达(9)是液压泵，其吸收抽油杆柱下行时所释放的重力势能，以液压能的形式存储在蓄能器中以供下次使用，此过程每个周期重复一次。连接于天轮轴的角位移传感器(13)实时将柔性光杆(7)的位移参数传输给控制箱(14)控制电机(1)按设定的采油工艺要求正反向转动。柔性光杆(7)其原理是将传统抽油机系统的悬绳器和抽油光杆的功能合并，其长度方向可承受拉力载荷，同时可弯曲缠绕在天轮(5)的外缘上，图2示意了柔性光杆(7)由芯体部(7.1)和外包复层(7.2)构成。其长度方向是等截面的，其横截面可以是圆形，长圆形或园角矩形。心体部(7.1)是钢丝，钢丝绳，钢带或是高强度的高分子材料的索状物。外包复层(7.2)是表面光滑耐磨的金属材料或高分子材料。

本发明的有益效果是，克服了游梁式抽油机的缺陷，采用销齿传动，柔性光杆，液压平衡和可控制的换向技术，综合了已有长冲程抽油机的优点，结构简单皮实可靠，操纵维护方便，是一种全新的抽油机。

附图说明

图1是本发明销齿传动长冲程抽油机的原理示意图。

图2是本发明销齿传动长冲程抽油机的柔性光杆的横截面示意图。

图3是本发明销齿传动长冲程抽油机具体实施方式的光杆速度变化曲线示意图。其中：水平轴是时间轴，垂直方向是速度轴。

图4是本发明销齿传动长冲程抽油机的具体实施方式侧视方向示意图。其中：双点划线以下是油井。

图5是本发明销齿传动长冲程抽油机的具体实施方式正视方向示意图。

图6是本发明销齿传动长冲程抽油机的具体实施方式天轮退让示意图。

图中：1电机，2皮带轮，3减速器，齿轮4，5天轮，6销轮，7柔性光杆，8联轴器及制动器，9液压泵-马达，10管路，11油箱，12蓄能器，13角位移传感器，14控制箱，15控制线缆，16机架；A柔性光杆下端与抽油杆连接方向，B柔性光杆上端与天轮固定连接处。7.1芯体部，7.2外包复层

具体实施方式

图3，图4，图5，图6示意了销齿传动长冲程抽油机的具体实施方式。其要点是：电机(1)采用变频电机或多速电机，通过一级皮带减速将动力经皮带轮(2)传递给减速器(3)的输入轴。输入轴的另一端通过连接联轴器-制动器(8)与液压泵-马达(9)的旋转轴连接，液压泵-马达(9)的高压油口通过油管(10)连接蓄能器(12)，低压油口接通油箱(11)。减速器(3)采用常规游梁式抽油机的通用的标准二级圆柱齿轮减速器，其输出轴连接齿轮(4)，齿轮(4)与安装并固定在天轮(5)外缘上的销轮(6)相互啮合，销轮(6)是围成圆环状的链状体。柔性光杆(7)呈弯曲状缠绕在天轮(5)的外缘上，一端固定，另一端连接抽油杆柱及抽油泵。角位移传感器(13)连接天轮(5)的转动轴，通过控制线缆(15)接通控制箱(14)和电机(1)，控制箱(14)连接外电源。

按下控制箱启动按钮，电机通电并按图3所示的速度曲线控制光杆和抽油杆柱的运动；角位移传感器将位移信号传送给控制箱。控制箱可以调定冲程长度及上下行的换向点；可以调定井下抽油泵的防冲距；可以设定电机的转速及变速规律以适应不同的采油工艺要求。抽油杆柱下行过程中释放重力势能，重力矩通过减速器传递给液压泵-马达，液压泵-马达将液压油从油箱泵入蓄能器直到光杆下行中止；反之，抽油杆柱上行过程中蓄能器中的高压液体释放压力能推动液压马达转动，使抽油杆柱上行增加其重力势能直到上行中止。然后开始下一个循环，如此周而复始由井下的抽油泵不停地将井液提升到地面。当按下停止按钮时电机断电同时制动器动作，抽油机停止工作。

天轮直径的尺寸决定抽油机的最大冲程：例如天轮直径为6米时，抽油机的最大冲程可达18米。图6示意修井作业时天轮可退让的距离S。

Claims (8)

1.一种销齿传动长冲程抽油机，包括电机，减速器，机架，天轮，销齿传动机构，柔性光杆，液压平衡系统，控制箱，其特征在于：电机(1)和液压泵-马达(9)与减速器(3)连接共同使齿轮(4)驱动销轮(6)和一体的天轮(5)正反向转动，从而带动缠绕在天轮上的柔性光杆(7)作上下方向的往复循环运动，柔性光杆(7)上端与天轮(5)外缘在B处固定连接，下端A方向连接抽油杆。

2.根据权利要求1所述的销齿传动长冲程抽油机，其特征在于：销齿传动机构由主动的齿轮(4)与被动的销轮(6)相互啮合。

3.根据权利要求1所述的销齿传动长冲程抽油机，其特征在于：柔性光杆(7)其原理是将传统抽油机系统的悬绳器和抽油光杆的功能合并，其长度方向可承受拉力载荷，同时可弯曲缠绕在天轮(5)的外缘上，柔性光杆(7)由芯体部(7.1)和外包复层(7.2)构成。

4.根据权利要求1，3所述的销齿传动长冲程抽油机，其特征在于：柔性光杆(7)延长度方向是等截面的，其横截面可以是圆形，长圆形或园角矩形。

5.根据权利要求1，3，4所述的销齿传动长冲程抽油机，其特征在于：柔性光杆(7)的心体部(7.1)是钢丝，钢丝绳，钢带或是高强度的高分子材料的索状物。

6.根据权利要求1，3，4，所述的销齿传动长冲程抽油机，其特征在于：柔性光杆(7)的外包复层(7.2)是表面光滑耐磨的金属材料或高分子材料。

7.根据权利要求1所述的销齿传动长冲程抽油机，其特征在于：液压平衡系统由液压泵-马达(9)蓄能器(12)油箱(11)串联组成，柔性光杆(7)上行时液压泵-马达(9)是液马达，柔性光杆(7)下行时液压泵-马达(9)是液压泵。

8.根据权利要求1所述的销齿传动长冲程抽油机，其特征在于：连接于天轮轴的角位移传感器(13)实时将柔性光杆(7)的位移参数传输给控制箱(14)控制电机(1)按设定的采油工艺要求正反向转动。

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