CN101787870B - 多缸组合式全平衡液压抽油机 - Google Patents

Abstract

一种多缸组合式全平衡液压抽油机，有不少于二个的液压缸，每个液压缸的底部固定安装在牵引框架底座上，每个活塞柱顶端各安装有一个牵引动滑轮，每个牵引动滑轮上有不少于三个的绳索槽，上牵引绳索在一个牵引平面上，下牵引绳索在一个牵引平面上。本发明具有结构合理而紧凑、牵引和抽油都具有良好的整体平衡性、使用寿命长、使用方便、安装性好、能耗低、维护成本低等优点，其整体受力均匀，下牵引绳索和上牵引绳索最好采用多股，提高绳索的柔韧性，同时减少每根绳索的受力，提高绳索的使用寿命和系统可靠性，还能进一步实现多倍增速和长冲程的需要，还能进一步避免活塞高速运动，使活塞运动速度达到了理想状态，延长液压装置使用寿命。

Description

多缸组合式全平衡液压抽油机

一、技术领域

本发明涉及开采石油的抽油机技术领域，是一种多缸组合式全平衡液压抽油机。

二、背景技术

现有抽油机一般包括游梁式抽油机和液压式抽油机等，而游梁式抽油机是比较传统的抽油机，但一直存在以下问题：结构比较庞大、重量比较大，调整冲程、冲次和平衡都比较困难，特别是能耗较高；液压式抽油机是近十几年来出现的新型抽油机，但因结构复杂、使用寿命短、不便于使用、维护成本高而一直没有被广泛使用。

三、发明内容

本发明提供了一种多缸组合式全平衡液压抽油机，克服了上述现有技术之不足，解决了现有技术结构复杂、使用寿命短、不便于使用、维护成本高等问题，其具有结构合理而紧凑、牵引和抽油都具有良好的整体平衡性、使用寿命长、使用方便、安装性好、能耗低、维护成本低等优点。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种多缸组合式全平衡液压抽油机，其包括液压装置，该液压装置包括液压缸和液压泵，液压缸通过液压管路与液压泵相连通，液压缸包括缸体、活塞柱和活塞，该液压缸采用双向液压缸，其特征在于平衡箱位于机架内，在平衡箱上方的机架的顶部安装有抽油定滑轮，抽油平台的内端安装在机架的上部外侧，在抽油平台的外部安装有抽油导向轮，抽油绳索的内端固定安装在平衡箱上，抽油绳索的外端通过抽油定滑轮和抽油导向轮后能与抽油杆固定连接；平衡箱上方的机架的顶部安装有上牵引定滑轮，除抽油平台侧面外的其它机架的上部外侧之一安装有上牵引导向轮，平衡箱下方的机架的底部安装有下牵引定滑轮，除抽油平台侧面外的其它机架的下部外侧之一安装有下牵引导向轮，有不少于二个的液压缸，每个液压缸的底部固定安装在牵引框架的底座上，每个活塞柱顶端安装有一个牵引动滑轮，在牵引动滑轮上有不少于三个的绳索槽，该绳索槽包括上牵引绳索槽和下牵引绳索槽；在平衡箱上方的牵引平面的上部安装有上牵引定滑轮，在平衡箱上方的牵引平面的上部外侧安装有上牵引导向轮，在平衡箱下方的牵引平面的下部安装有下牵引定滑轮，在平衡箱下方的牵引平面的下部外侧安装有下牵引导向轮；上牵引绳索的内端固定安装在平衡箱上，上牵引绳索的外端通过上牵引定滑轮、上牵引导向轮、牵引动滑轮的上牵引绳索槽、框架上定滑轮后固定安装在牵引框架的上架上，下牵引绳索的内端固定安装在平衡箱上，下牵引绳索的外端通过下牵引定滑轮、下牵引导向轮、牵引动滑轮的下牵引绳索槽、框架下定滑轮后固定安装在牵引框架的下架上，通过活塞柱顶端的牵引动滑轮、上牵引绳索、下牵引绳索能使平衡箱沿机架内上下移动；上牵引绳索槽与下牵引绳索槽对称分布，上牵引绳索和下牵引绳索使牵引动滑轮对称受力；上牵引绳索在一个牵引平面上运动，下牵引绳索在一个牵引平面上运动。

下面是对上述本发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述液压装置可采用多级活塞双向液压缸，该多级活塞双向液压缸的缸体包括固定缸体和不少于一级的活动缸体，每级缸体内都有活塞，每个活塞的下方为上行腔，每个活塞的上方为反向腔，活塞柱的下端与末级活动缸体内的活塞固定在一起或成为一体；末级活动缸体的下端与其下一级活动缸体内的活塞固定在一起或成为一体并在该活塞上有上行油路孔将上下缸体的上行腔连通；在活动缸体上有反向油路通道，该反向油路通道的上部进出口与活动缸体内的反向腔上部相通，该反向油路通道的下部进出口与活动缸体外的反向腔下部相通；在固定缸体的下部接通有上行油路管并与上行腔连通，在固定缸体的上部接通有反向油路管并与反向腔连通。

在上述活动缸体上可有不少于二个对称分布的反向油路通道。

在上述活动缸体上可有四个对称分布的反向油路通道。

上述抽油平台的内端可铰接在机架的上部外侧，抽油平台能上翻或侧转。

上述抽油平台的外部可与上翻或侧转液压缸的活塞柱外端铰接在一起，上翻或侧转液压缸的底座铰接在机架上。

上述平衡箱的重量可等于抽油杆空载重量。

上述液压装置及其相应的机架部分可有保温室，液压装置位于保温室内。

上述上牵引绳索可为单数的和下牵引绳索为双数的，或者上牵引绳索为单数的和下牵引绳索为单数的，或者上牵引绳索为双数的和下牵引绳索可为双数的，或者上牵引绳索为双数的和下牵引绳索为单数的，上牵引绳索和下牵引绳索相互单股间隔地或相互多股间隔地安装在牵引动滑轮上的绳索槽内。

上述抽油绳索或/和上牵引绳索或/和下牵引绳索可采用单股绳索或多股绳索或单股链条或多股链条或带状绳索，抽油绳索通过悬绳器与抽油杆固定连接在一起。

上述各液压缸的上行油路管可并联连接在一起，各液压缸的反向油路管并联连接在一起。

本发明具有结构合理而紧凑、牵引和抽油都具有良好的整体平衡性、使用寿命长、使用方便、安装性好、能耗低、维护成本低等优点。本发明整体受力均匀，下牵引绳索和上牵引绳索最好采用多股，这在同样负载条件下，减小每股绳索的直径，提高绳索的柔韧性，同时减少每根绳索的受力，提高绳索的使用寿命和系统可靠性。本发明还能进一步实现多倍增速和长冲程的需要，还能进一步避免活塞高速运动，使活塞运动速度达到了理想状态，从而延长液压装置的使用寿命。

四、附图说明

附图1为本发明中多级活塞双向液压缸的实施例1的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1的A-A向剖视结构。附图3为附图1的B-B向剖视结构。

附图4为本发明中多级活塞双向液压缸的实施例2的主视剖视结构示意图。

附图5为附图4的C-C向剖视结构。附图6为附图4的D-D向剖视结构。

附图7为本发明的实施例3的主视剖视结构示意图。

附图8为附图7和9中牵引动滑轮的主视剖视结构示意图。

附图9为本发明的实施例4的主视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为活塞柱，2为固定缸体，3为活塞，4为上行腔，5为反向腔，6为末级活动缸体，7为上行油路孔，8为反向油路通道，9为上行油路管，10为反向油路管，11为中级活动缸体；12为第一液压缸，13为液压泵，14为平衡箱，15为机架，16为抽油定滑轮，17为抽油平台，18为抽油导向轮，19为抽油绳索，20为保温室，21为上翻或侧转液压缸，22为悬绳器，23为土壤；24为上牵引定滑轮，25为上牵引导向轮，26为下牵引定滑轮，27为下牵引导向轮，28为牵引框架，29为第一牵引动滑轮，30为绳索槽，31为上牵引绳索，32为下牵引绳索；33为框架第二下定滑轮，34为第二液压缸，35为第二牵引动滑轮，36为框架第一上定滑轮，37为框架第一下定滑轮；38为第三液压缸，39为第三牵引动滑轮，40为框架第二上定滑轮。

五、具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图7和8所示，该多缸组合式全平衡液压抽油机包括液压装置，该液压装置包括液压缸和液压泵13，液压缸通过液压管路与液压泵13相连通，液压缸包括缸体、活塞柱1和活塞3，该液压缸采用双向液压缸，平衡箱14位于机架15内，在平衡箱14上方的机架15的顶部安装有抽油定滑轮16，抽油平台17的内端安装在机架15的上部外侧，在抽油平台17的外部安装有抽油导向轮18，抽油绳索19的内端固定安装在平衡箱14上，抽油绳索19的外端通过抽油定滑轮16和抽油导向轮18后能与抽油杆固定连接；平衡箱14上方的机架15的顶部安装有上牵引定滑轮23，除抽油平台17侧面外的其它机架15的上部外侧之一安装有上牵引导向轮25，平衡箱14下方的机架15的底部安装有下牵引定滑轮26，除抽油平台17侧面外的其它机架15的下部外侧之一安装有下牵引导向轮27，有不少于二个的液压缸，可根据实际需要来确定液压缸的数量，每个液压缸的底部固定安装在牵引框架28的底座上，每个活塞柱1顶端安装有一个牵引动滑轮，在牵引动滑轮上有不少于三个的绳索槽30，该绳索槽30包括上牵引绳索槽和下牵引绳索槽；在平衡箱14上方的牵引平面的上部安装有上牵引定滑轮24，在平衡箱14上方的牵引平面的上部外侧安装有上牵引导向轮25，在平衡箱14下方的牵引平面的下部安装有下牵引定滑轮26，在平衡箱14下方的牵引平面的下部外侧安装有下牵引导向轮27；上牵引绳索31的内端固定安装在平衡箱14上，上牵引绳索31的外端通过上牵引定滑轮24、上牵引导向轮25、牵引动滑轮的上牵引绳索槽、框架上定滑轮后固定安装在牵引框架28的上架上，下牵引绳索32的内端固定安装在平衡箱14上，下牵引绳索32的外端通过下牵引定滑轮26、下牵引导向轮27、牵引动滑轮的下牵引绳索槽、框架下定滑轮后固定安装在牵引框架28的下架上，通过活塞柱1顶端的牵引动滑轮、上牵引绳索31、下牵引绳索32能使平衡箱14沿机架15内上下移动；上牵引绳索槽与下牵引绳索槽对称分布，上牵引绳索31和下牵引绳索32使牵引动滑轮对称受力；上牵引绳索31在一个牵引平面上运动，下牵引绳索32在一个牵引平面上运动，从而避免牵引绳索的扭曲，减小阻力，增加了牵引绳索的可靠性和使用寿命。本发明在工作时：平衡箱14通过抽油绳索19与抽油杆负载保持相对平衡，因此，下拉平衡箱14所作的功主要用于从油井中提升液柱和克服抽油杆向上运动的摩擦力所需要的功，上拉平衡箱14所作的功主要用于抽油杆克服向下运动的摩擦力而使抽油泵复位，从而减少无用功，降低了能耗。

实施例3：如附图7至8所示，与上述多缸组合式全平衡液压抽油机不同之处在于：实施例3的液压缸有二个即第一液压缸12和第二液压缸34，在第一液压缸12的活塞柱1顶端安装有第一牵引动滑轮29，在第二液压缸34的活塞柱1顶端安装有第二牵引动滑轮35，在框架28的上架上安装有框架第一上定滑轮36，在框架28的下架上安装有框架第一下定滑轮37，上牵引绳索31的外端通过上牵引定滑轮24、上牵引导向轮25、第一牵引动滑轮29、框架第一上定滑轮36和第二牵引动滑轮35后固定安装在牵引框架28的上架上，下牵引绳索32的外端通过下牵引定滑轮26、下牵引导向轮27、第一牵引动滑轮29、框架第一下定滑轮37和第二牵引动滑轮35后固定安装在牵引框架28的下架上。

实施例4：如附图7至9所示，与实施例3的不同之处在于：实施例4的液压缸有三个即第一液压缸12、第二液压缸34和第三液压缸38，相应增加了第三牵引动滑轮39、框架第二上定滑轮40和框架第二下定滑轮33，上牵引绳索31的外端通过上牵引定滑轮24、上牵引导向轮25、第一牵引动滑轮29、框架第一上定滑轮36、第二牵引动滑轮35、框架第二上定滑轮40和第三牵引动滑轮39后固定安装在牵引框架28的上架上，下牵引绳索32的外端通过下牵引定滑轮26、下牵引导向轮27、第一牵引动滑轮29、框架第一下定滑轮37、第二牵引动滑轮35、框架第二下定滑轮33和第三牵引动滑轮39后固定安装在牵引框架28的下架上。

可根据实际需要，对上述多缸组合式全平衡液压抽油机作进一步优化或/和改进：

如附图7和8所示，抽油平台17的内端铰接在机架15的上部外侧，抽油平台17能上翻或侧转，从而让来油井口便于修改井作业，最好通过液压来实现(但也可通过人工来实现)，抽油平台17的外部与上翻或侧转液压缸21的活塞柱外端铰接在一起，上翻或侧转液压缸21的底座铰接在机架15上。

为了有利于液压装置的正常工作，上述液压装置及其相应的机架15部分最好有保温室20，液压装置位于保温室20内，机架15的底座可以位于地面上，最好将实施例4的液压装置及其相应的机架15部分的保温室20置于地面以下的相对恒温层，在使用时成为地下室式的，这样使液压装置工作环境处于相对稳定的状态，有利于减少液压装置的故障，从而延长了液压装置的使用寿命，降低了维护成本，降低井架的高度，提高稳定性及减小安装难度。特别适用于夏季较炎热或/和冬季较寒冷地区的石油开采。

为了有利于牵引动滑轮的对称受力，如附图8所示，上牵引绳索31可为单数的和下牵引绳索32可为双数的，或者上牵引绳索31可为单数的和下牵引绳索32可为单数的，或者上牵引绳索31可为双数的和下牵引绳索32可为双数的，或者上牵引绳索31可为双数的和下牵引绳索32可为单数的，上牵引绳索31和下牵引绳索32相互单股间隔地或相互多股间隔地安装在牵引动滑轮上的绳索槽30内。这样使本发明整体受力均匀，下牵引绳索32和上牵引绳索31最好采用多股，这在同样负载条件下，减小每股绳索的直径，提高绳索的柔韧性，同时减少每根绳索的受力，从而也提高绳索的使用寿命和系统可靠性。

如附图7和8所示，抽油绳索19可采用单股绳索或多股绳索或单股链条或多股链条或带状绳索，可根据实际需要来确定，抽油绳索19通过悬绳器22与抽油杆固定连接在一起。

液压装置可采用单级活塞双向液压缸或多级活塞双向液压缸，可根据需要来确定，如附图1至8所示，液压装置可采用多级活塞双向液压缸，如附图1至6所示，该多级活塞双向液压缸包括缸体、活塞柱1和活塞3，缸体包括固定缸体2和不少于一级的活动缸体，每级缸体内都有活塞3，每个活塞3的下方为上行腔4，每个活塞3的上方为反向腔5，活塞柱1的下端与末级活动缸体6内的活塞3固定在一起或成为一体；末级活动缸体6的下端与其下一级活动缸体内的活塞3固定在一起或成为一体并在该活塞3上有上行油路孔7将上下缸体的上行腔4连通；在活动缸体上有反向油路通道8，该反向油路通道8的上部进出口与活动缸体内的反向腔5上部相通，该反向油路通道8的下部进出口与活动缸体外的反向腔5下部相通；在固定缸体2的下部接通有上行油路管9并与上行腔4连通，在固定缸体2的上部接通有反向油路管10并与反向腔5连通。

实施例1：如附图1至3所示，与上述多级活塞双向液压缸不同之处在于：实施例1的缸体包括固定缸体2和活动缸体，只有一级活动缸体即末级活动缸体6，而末级活动缸体6的下端与其下一级活动缸体即固定缸体2内的活塞3固定在一起或成为一体并在该活塞3上有上行油路孔7将上下缸体的上行腔4连通。其工作过程如下：当需要活塞柱1上行时，通过上行滑油路管9向上行腔4内注入高压液，而反向油路管10处于向外排卸高压液状态，从而使固定缸体2内的活塞3和末级活动缸体6内的活塞3都向上运行而带动活塞柱1伸出；当需要活塞柱1反向下行时，通过反向油路管10向反向腔5内注入高压液，而上行滑油路管9处于向外排卸高压液状态，从而使固定缸体2内的活塞3和末级活动缸体6内的活塞3都向下反向运行而带动活塞柱1收缩。

实施例2：如附图1至6所示，与实施例1的不同之处在于：如附图4至6所示，实施例2的缸体包括固定缸体2和二级活动缸体，该二级活动缸体包括中级活动缸体11和末级活动缸体6；末级活动缸体6的下端与其下一级活动缸体即中级活动缸体11内的活塞3固定在一起或成为一体并在该活塞3上有上行油路孔7将上下缸体的上行腔4连通；中级活动缸体11的下端与其下一级活动缸体即固定缸体2内的活塞3固定在一起或成为一体并在该活塞3上有上行油路孔7将上下缸体的上行腔4连通。其工作过程如下：当需要活塞柱1上行时，通过上行滑油路管9向上行腔4内注入高压液，而反向油路管10处于向外排卸高压液状态，从而使固定缸体2内的活塞3、中级活动缸体11内的活塞3和末级活动缸体6内的活塞3都向上运行而带动活塞柱1伸出；当需要活塞柱1反向下行时，通过反向油路管10向反向腔5内注入高压液，而上行滑油路管9处于向外排卸高压液状态，从而使固定缸体2内的活塞3、中级活动缸体11内的活塞3和末级活动缸体6内的活塞3都向下反向运行而带动活塞柱1收缩。

可根据实际需要，对上述多级活塞双向液压缸作进一步优化或/和改进：

在上述活动缸体上可有不少于二个对称分布的反向油路通道8，如附图1至6所示，在活动缸体上最好有四个对称分布的反向油路通道8。

如附图7和9所示，各液压缸的上行油路管并联连接在一起，各液压缸的反向油路管并联连接在一起，便于控制各液压缸同步运行。

在本发明中：液压装置的活塞换向控制装置可采用机械行程开关式的或电子控制式的等现有公知的技术。

在本发明中：活动缸体的级数越多，活塞柱1的伸出或收缩的距离受限制就越少，活塞柱1的伸出或收缩的速度就越快。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和较佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种多缸组合式全平衡液压抽油机，包括液压装置，该液压装置包括液压缸和液压泵，液压缸通过液压管路与液压泵相连通，液压缸包括缸体、活塞柱和活塞，该液压缸采用双向液压缸，其特征在于平衡箱位于机架内，在平衡箱上方的机架的顶部安装有抽油定滑轮，抽油平台的内端安装在机架的上部外侧，在抽油平台的外部安装有抽油导向轮，抽油绳索的内端固定安装在平衡箱上，抽油绳索的外端通过抽油定滑轮和抽油导向轮后与抽油杆固定连接；平衡箱上方的机架的顶部安装有上牵引定滑轮，除抽油平台侧面外的其它机架的上部外侧之一安装有上牵引导向轮，平衡箱下方的机架的底部安装有下牵引定滑轮，除抽油平台侧面外的其它机架的下部外侧之一安装有下牵引导向轮，有不少于二个的液压缸，每个液压缸的底部固定安装在牵引框架的底座上，每个活塞柱顶端安装有一个牵引动滑轮，在牵引动滑轮上有不少于三个的绳索槽，该绳索槽包括上牵引绳索槽和下牵引绳索槽；在平衡箱上方的牵引平面的上部安装有上牵引定滑轮，在平衡箱上方的牵引平面的上部外侧安装有上牵引导向轮，在平衡箱下方的牵引平面的下部安装有下牵引定滑轮，在平衡箱下方的牵引平面的下部外侧安装有下牵引导向轮；上牵引绳索的内端固定安装在平衡箱上，上牵引绳索的外端通过上牵引定滑轮、上牵引导向轮、牵引动滑轮的上牵引绳索槽、框架上定滑轮后固定安装在牵引框架的上架上，下牵引绳索的内端固定安装在平衡箱上，下牵引绳索的外端通过下牵引定滑轮、下牵引导向轮、牵引动滑轮的下牵引绳索槽、框架下定滑轮后固定安装在牵引框架的下架上，通过活塞柱顶端的牵引动滑轮、上牵引绳索、下牵引绳索能使平衡箱沿机架内上下移动；上牵引绳索槽与下牵引绳索槽对称分布，上牵引绳索和下牵引绳索使牵引动滑轮对称受力；上牵引绳索在一个牵引平面上运动,下牵引绳索在一个牵引平面上运动。

2.根据权利要求1所述的多缸组合式全平衡液压抽油机，其特征在于液压装置采用多级活塞双向液压缸，该多级活塞双向液压缸的缸体包括固定缸体和不少于一级的活动缸体，每级缸体内都有活塞，每个活塞的下方为上行腔，每个活塞的上方为反向腔，活塞柱的下端与末级活动缸体内的活塞固定在一起或成为一体；末级活动缸体的下端与其下一级活动缸体内的活塞固定在一起或成为一体并在该活塞上有上行油路孔将上下缸体的上行腔连通；在活动缸体上有反向油路通道，该反向油路通道的上部进出口与活动缸体内的反向腔上部相通，该反向油路通道的下部进出口与活动缸体外的反向腔下部相通；在固定缸体的下部接通有上行油路管并与上行腔连通，在固定缸体的上部接通有反向油路管并与反向腔连通。

3.根据权利要求2或所述的多缸组合式全平衡液压抽油机，其特征在于活动缸体上有不少于二个对称分布的反向油路通道。

4.根据权利要求1或2或3所述的多缸组合式全平衡液压抽油机，其特征在于抽油平台的内端铰接在机架的上部外侧，抽油平台能上翻或侧转。

5.根据权利要求4所述的多缸组合式全平衡液压抽油机，其特征在于抽油平台的外部与上翻或侧转液压缸的活塞柱外端铰接在一起，上翻或侧转液压缸的底座铰接在机架上。

6.根据权利要求5所述的多缸组合式全平衡液压抽油机，其特征在于液压装置及其相应的机架部分有保温室，液压装置位于保温室内。

7.根据权利要求6所述的多缸组合式全平衡液压抽油机，其特征在于上牵引绳索为单数的和下牵引绳索为双数的，或者上牵引绳索为单数的和下牵引绳索为单数的，或者上牵引绳索为双数的和下牵引绳索为双数的，或者上牵引绳索为双数的和下牵引绳索为单数的，上牵引绳索和下牵引绳索相互单股间隔地或相互多股间隔地安装在牵引动滑轮上的绳索槽内。

8.根据权利要求7所述的多缸组合式全平衡液压抽油机，其特征在于平衡箱的重量等于抽油杆空载重量。

9.根据权利要求8所述的多缸组合式全平衡液压抽油机，其特征在于抽油绳索或/和上牵引绳索或/和下牵引绳索采用单股绳索或多股绳索或单股链条或多股链条或带状绳索，抽油绳索通过悬绳器与抽油杆固定连接在一起。

10.根据权利要求9所述的多缸组合式全平衡液压抽油机，其特征在于各液压缸的上行油路管并联连接在一起，各液压缸的反向油路管并联连接在一起。

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