CN102041978B - 藏杆式抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采使用的往复式抽油机，是一种藏杆式抽油机，其包括套管四通接头、出油接头、卷筒壳体、卷筒转轴、柔性光杆卷筒、动力驱动装置、柔性带式光杆和抽油杆连接装置；套管四通接头固定安装在套管上，套管四通接头的上部固定安装有侧端带出油口的出油接头；卷筒壳体的下端固定安装在出油接头的上端上并在连接处保持密封，卷筒转轴的内端位于卷筒壳体腔内并固定连接有柔性光杆卷筒。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过电机带动柔性光杆卷筒转动，通过卷起或放下其上缠绕的柔性带式光杆来带动抽油杆抽油，具有整机高度小、重量轻、易于制造安装、便于操作、维修和运输、安全、简便、高效的特点。

Description

藏杆式抽油机

技术领域

本发明涉及石油开采使用的往复式抽油机，是一种藏杆式抽油机。

背景技术

随着石油开采业的发展，尤其是低渗透、低能油藏、稠油油藏和深层油藏的大规模开发，抽油设备得到了大批量应用。尽管抽油设备的种类繁多，目前在油田上应用最广泛的仍然是往复式抽油机。随着深层油藏的开发，具有大冲程、大载荷的往复式重型抽油机应用规模增长迅速，这类抽油机一般都是采用光杆及其盘根盒来实现油井抽油杆和抽油机的连接，这种抽油机具有结构简单、便于维护维修的特点，但也具有严重浪费能源、操作不便和安全问题等缺点。

人们对于抽油机的节能和安全问题、井口密封和光杆的质量问题通过不断地技术攻关和试验，使得抽油机设备技术尤其是节能技术达到了空前发展，形成了第一代游梁式抽油机系列和第二代立式抽油机系列。但是随着人们对长冲程抽油机的追求，致使这类往复式抽油机的整机高度越来越高，造成抽油机整机的重心高、维护维修需要高空作业，由此产生了新的安全隐患和新的问题，如井口对中问题、能耗问题、抽油井口光杆密封问题和修井作业时整体移机困难的问题等技术难题。

发明内容

本发明提供了一种藏杆式抽油机，其解决了现有抽油机的因整机高度高而产生的维护维修需要高空作业而存在安全隐患的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种藏杆式抽油机，包括套管四通接头、出油接头、卷筒壳体、卷筒转轴、柔性光杆卷筒、动力驱动装置、柔性带式光杆和抽油杆连接装置；套管四通接头固定安装在套管上，套管四通接头的上部固定安装有侧端带出油口的出油接头；卷筒壳体的下端固定安装在出油接头的上端上并在连接处保持密封，卷筒转轴的内端位于卷筒壳体腔内并固定连接有柔性光杆卷筒，卷筒转轴的中部通过轴承安装在卷筒壳体上并在连接处保持密封，卷筒转轴的外端伸出卷筒壳体外部；动力驱动装置的动力输出轴与卷筒转轴的外端连接在一起并能带动卷筒转轴正转和反转，柔性带式光杆呈皮带状并能缠绕在柔性光杆卷筒上，柔性带式光杆的上端固定安装在柔性光杆卷筒上，柔性带式光杆的下端固定安装有抽油杆连接装置并通过抽油杆连接装置与抽油杆的上端连接在一起。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述动力驱动装置可包括电机、减速箱和变频调速控制装置；井口一侧的地面上有混凝土基础，电机、减速箱和变频调速控制装置固定安装在混凝土基础上，变频调速控制装置的输出端子与电机的控制端子电连接在一起，电机的动力输出轴通过联轴器与减速箱的动力输入轴固定连接在一起，减速箱的动力输出轴与卷筒转轴连接在一起并能带动卷筒转轴转动。

上述出油接头可为三通接头或者四通接头，出油接头的上端有支撑座，支撑座上固定安装有冲程显示及倒向控制器；冲程显示及倒向控制器上安装有控制齿轮和冲程传感装置，冲程传感装置的输出端子与变频调速控制装置的输入端子电连接在一起；卷筒转轴上安装有同步齿轮，同步齿轮与控制齿轮相啮合并能带动控制齿轮转动而使冲程传感装置产生冲程信号。

上述抽油杆连接装置可包括抽油杆接头和接头护套；柔性带式光杆的上端和下端分别有端部逐渐增厚的上楔形端头和下楔形端头，上楔形端头和柔性光杆卷筒固定连接在一起，抽油杆接头的上部有与下楔形端头相配合的上窄下宽的楔形缺口，柔性带式光杆通过下楔形端头固定安装在楔形缺口内；抽油杆接头的外部有外螺纹，接头护套的内壁上有与外螺纹相配合的内螺纹，接头护套的上端有通孔，抽油杆接头的上部通过外螺纹固定连接在接头护套内并使柔性带式光杆穿过通孔，抽油杆接头的下部能够通过外螺纹及抽油杆接箍与抽油杆连接在一起。

上述抽油杆连接装置的下部可安装有抽油杆防旋转装置，抽油杆防旋转装置包括导向杆和防旋转限位管；导向杆的上端与抽油杆接头的下端通过抽油杆接箍固定连接在一起，导向杆的下端与抽油杆的上端通过抽油杆接箍固定连接在一起，导向杆的外部有不少于一个的导向凸台；防旋转限位管的外侧上部有环形凸台，套管四通接头的内腔壁上有与环形凸台相配合的环形凹槽，防旋转限位管通过环形凸台坐在套管四通接头的环形凹槽上，防旋转限位管的内壁上有与导向凸台相配合的轴向凹槽，导向杆通过导向凸台套装在防旋转限位管内并能沿轴向凹槽上下移动。

上述减速箱的动力输出轴与卷筒转轴之间可有动力传动联结器，动力传动联结器的主动端与减速箱的动力输出轴固定连接在一起，动力传动联结器的从动端与卷筒转轴的伸出端固定连接在一起。

上述卷筒壳体可通过卡箍接头与出油接头固定安装在一起并使连接处保持密封；出油接头的上端有接头法兰，卷筒壳体的下端有连接法兰，连接法兰坐在接头法兰上，卡箍接头的上部压紧连接法兰的上端面，卡箍接头的下部压紧接头法兰的下端面。

上述减速箱的动力输出轴上可安装有平衡轮。

上述卷筒转轴上可安装有载荷传感器。

上述卷筒壳体的上端可有吊环。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过电机带动柔性光杆卷筒转动，通过卷起或放下其上缠绕的柔性带式光杆来带动抽油杆抽油，具有整机高度小、重量轻、易于制造安装、便于操作、维修和运输、安全、简便、高效的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视剖视结构简图。

附图2为附图1中A-A处的剖视结构简图。附图3为附图2中抽油杆连接装置的主视半剖结构示意图。

附图4为附图2中抽油杆防旋转装置的主视局部剖视结构示意图。附图5为附图4中B-B处的剖视结构示意图。附图中的编码分别为：1为套管四通接头，2为出油接头，3为柔性带式光杆，4为卷筒壳体，5为卷筒转轴，6为柔性光杆卷筒，7为抽油杆，8为电机，9为减速箱，10为变频调速控制装置，11为混凝土基础，12为电机的动力输出轴，13为联轴器，14为支撑座，15为冲程显示及倒向控制器，16为控制齿轮，17为同步齿轮，18为抽油杆接头，19为接头护套，20为下楔形端头，21为楔形缺口，22为通孔，23为导向杆，24为防旋转限位管，25为导向凸台，26为环形凸台，27为轴向凹槽，28为动力传动联结器的主动端，29为动力传动联结器的从动端，30为卡箍接头，31为接头法兰，32为连接法兰，33为平衡轮，34为载荷传感器，35为吊环；36为第一抽油杆接箍，37为第二抽油杆接箍。

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。

下面结合最佳实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2所示，该藏杆式抽油机包括套管四通接头1、出油接头2、卷筒壳体4、卷筒转轴5、柔性光杆卷筒6、动力驱动装置、柔性带式光杆3和抽油杆连接装置；套管四通接头1固定安装在套管上，套管四通接头1的上部固定安装有侧端带出油口的出油接头2；卷筒壳体4的下端固定安装在出油接头2的上端上并在连接处保持密封，卷筒转轴5的内端位于卷筒壳体4腔内并固定连接有柔性光杆卷筒6，卷筒转轴5的中部通过轴承安装在卷筒壳体4上并在连接处保持密封，卷筒转轴5的外端伸出卷筒壳体4外部；动力驱动装置的动力输出轴与卷筒转轴5的外端连接在一起并能带动卷筒转轴5正转和反转，柔性带式光杆3呈皮带状并能缠绕在柔性光杆卷筒6上，柔性带式光杆3的上端固定安装在柔性光杆卷筒6上，柔性带式光杆3的下端固定安装有抽油杆连接装置并通过抽油杆连接装置与抽油杆7的上端连接在一起。卷筒转轴5与卷筒壳体4的连接处保持密封，并且卷筒壳体4和井口的承压级别相等，能够防止抽出的石油因泄漏而流出。

可根据实际需要，对上述藏杆式抽油机作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，动力驱动装置包括电机8、减速箱9和变频调速控制装置10；井口一侧的地面上有混凝土基础11，电机8、减速箱9和变频调速控制装置10固定安装在混凝土基础11上，变频调速控制装置10的输出端子与电机8的控制端子电连接在一起，电机的动力输出轴12通过联轴器13与减速箱9的动力输入轴固定连接在一起，减速箱9的动力输出轴与卷筒转轴5连接在一起并能带动卷筒转轴5转动。也可采用现有公知的特低速电机和变频调速控制装置10而不使用减速箱9来带动卷筒转轴5，或采用交流变频电机、步进电机等带动卷筒转轴5。

如附图1、2所示，出油接头2为三通接头或者四通接头，出油接头2的上端有支撑座14，支撑座14上固定安装有冲程显示及倒向控制器15；冲程显示及倒向控制器15上安装有控制齿轮16和冲程传感装置，冲程传感装置的输出端子与变频调速控制装置10的输入端子电连接在一起；卷筒转轴5上安装有同步齿轮17，同步齿轮17与控制齿轮16相啮合并能带动控制齿轮10转动而使冲程传感装置产生冲程信号。出油接头2具有出油和安装卷筒壳体4、冲程显示及倒向控制器15的作用，冲程显示及倒向控制器15与变频调速控制装置10电连接能够实现控制卷筒转轴5正转和反转。

如附图1、2、3所示，抽油杆连接装置包括抽油杆接头18和接头护套19；柔性带式光杆3的上端和下端分别有端部逐渐增厚的上楔形端头和下楔形端头20，上楔形端头和柔性光杆卷筒6固定连接在一起，抽油杆接头18的上部有与下楔形端头20相配合的上窄下宽的楔形缺口21，柔性带式光杆3通过下楔形端头20固定安装在楔形缺口21内；抽油杆接头18的外部有外螺纹，接头护套19的内壁上有与外螺纹相配合的内螺纹，接头护套19的上端有通孔22，抽油杆接头18的上部通过外螺纹固定连接在接头护套19内并使柔性带式光杆3穿过通孔22，抽油杆接头18的下部能够通过外螺纹及第一抽油杆接箍36与抽油杆7连接在一起。柔性带式光杆3通过抽油杆接头18能够牢固而可靠地与抽油杆7固定连接在一起，接头护套19能够保护柔性带式光杆3的下楔形端头20使其不易损坏，并能防止下楔形端头20与抽油杆接头18脱离。

如附图1、2、4、5所示，抽油杆连接装置的下部与抽油杆7的上端之间安装有抽油杆防旋转装置，抽油杆防旋转装置包括导向杆23和防旋转限位管24；导向杆23的上端与抽油杆接头18的下端通过第一抽油杆接箍36固定连接在一起，导向杆23的下端与抽油杆7的上端通过第二抽油杆接箍37固定连接在一起，导向杆23的外部有不少于一个的导向凸台25；防旋转限位管24的外侧上部有环形凸台26，套管四通接头1的内腔壁上有与环形凸台26相配合的环形凹槽，防旋转限位管24通过环形凸台26坐在套管四通接头1的环形凹槽上，防旋转限位管24的内壁上有与导向凸台25相配合的轴向凹槽27，导向杆23通过导向凸台25套装在防旋转限位管24内并能沿轴向凹槽27上下移动。抽油杆防旋转装置能够避免抽油杆7在生产中因井筒不垂直产生旋转，避免了抽油杆7带动柔性带式光杆3扭转。导向杆23的两端通过抽油杆接箍与其它部件固定连接在一起，导向杆23的导向凸台25最好为两个，以使导向杆23的受力平衡并能延长其使用寿命。

如附图1所示，减速箱9的动力输出轴与卷筒转轴5之间有动力传动联结器，动力传动联结器的主动端28与减速箱9的动力输出轴固定连接在一起，动力传动联结器的从动端29与卷筒转轴5的伸出端固定连接在一起。动力传动联结器具有传递扭矩和轴向、径向偏差调节的作用，以保证井口和动力源之间的作业距离并能调整井口的位置偏差。

如附图1、2所示，卷筒壳体4通过卡箍接头30与出油接头2固定安装在一起并使连接处保持密封；出油接头2的上端有接头法兰31，卷筒壳体4的下端有连接法兰32，连接法兰32坐在接头法兰31上，卡箍接头30的上部压紧连接法兰32的上端面，卡箍接头30的下部压紧接头法兰31的下端面。通过卡箍接头30能够使卷筒壳体4在紧固前可以自由调整方向。在将卷筒壳体4调整至合适的方向后，即令上方的柔性光杆卷筒6与下方的楔形缺口21方向保持一致，从而使柔性带式光杆3保持平直状态后，再通过卡箍接头30将卷筒壳体4紧固在出油接头2上。

如附图1所示，减速箱9的动力输出轴上安装有平衡轮33。通过平衡轮33能够减缓抽油时对电机8和减速箱9的载荷冲击。其中对于八吨载荷以下的小型机，最好采用弹簧平衡方式；对于八吨载荷以上的重型抽油机，最好采用与定、动滑轮组相结合的方式，实现高架式或深井式重力平衡。

如附图1所示，卷筒转轴5上安装有载荷传感器34。通过载荷传感器34和冲程显示及倒向控制器15的配合，能够实现抽油状态示功图的测试，并进而实现抽油机的智能控制。

如附图1、2所示，卷筒壳体4的上端有吊环35。通过吊环35来将卷筒壳体4吊装到出油接头2的上部，能够便于抽油机的安装。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，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。

本发明最佳实施例的工作过程是：首先，通过变频调速控制装置10使电机8转动，电机的动力输出轴12通过联轴器13带动减速箱9的动力输入轴转动，减速箱9的动力输出轴带动动力传动联结器的主动端28转动，动力传动联结器的从动端29带动卷筒转轴5的伸出端转动，卷筒转轴5带动柔性光杆卷筒6转动，同时卷筒转轴5带动同步齿轮17；其次，柔性光杆卷筒6转动使柔性带式光杆3的上部缠绕在柔性光杆卷筒6上，柔性带式光杆3的下端向上提升抽油杆接头18，同时同步齿轮17带动控制齿轮16转动并使冲程传感装置发出冲程信号传输给变频调速控制装置10；接着，抽油杆接头18通过导向杆23在防旋转限位管24内上移而带动抽油杆7上移抽油；最后，当抽油杆7的上端上移到最高点，即一个抽油冲程结束后，变频调速控制装置10控制使电机8反转，带动柔性光杆卷筒6反转从而使柔性带式光杆3下端下移，最终使抽油杆7下移准备进行再次抽油。卷筒壳体4的直径最好为三百至六百毫米，并且最好用厚壁管焊接加法兰盘制造或锻造而成，不宜采用铸造方法制造，通过法兰盘便于查看及维修柔性光杆卷筒6；柔性带式光杆3的长度可以按需制造，其宽度最好为五十至七十毫米，其厚度最好为二毫米以内，并具有柔软特性，以便能够在柔性光杆卷筒6上长期卷放并满足承受抽油载荷提升的需要；柔性带式光杆3最好采用高强度碳纤维和耐高温耐腐蚀树脂及其添加剂通过特殊工艺粘合而成，随着技术的进步甚至可以使用碳纳米管制造。

Claims (10)

1.一种藏杆式抽油机，其特征在于包括套管四通接头、出油接头、卷筒壳体、卷筒转轴、柔性光杆卷筒、动力驱动装置、柔性带式光杆和抽油杆连接装置；套管四通接头固定安装在套管上，套管四通接头的上部固定安装有侧端带出油口的出油接头；卷筒壳体的下端固定安装在出油接头的上端上并在连接处保持密封，卷筒转轴的内端位于卷筒壳体腔内并固定连接有柔性光杆卷筒，卷筒转轴的中部通过轴承安装在卷筒壳体上并在连接处保持密封，卷筒转轴的外端伸出卷筒壳体外部；动力驱动装置的动力输出轴与卷筒转轴的外端连接在一起并能带动卷筒转轴正转和反转，柔性带式光杆呈皮带状并能缠绕在柔性光杆卷筒上，柔性带式光杆的上端固定安装在柔性光杆卷筒上，柔性带式光杆的下端固定安装有抽油杆连接装置并通过抽油杆连接装置与抽油杆的上端连接在一起。

2.根据权利要求1所述的藏杆式抽油机，其特征在于动力驱动装置包括电机、减速箱和变频调速控制装置；井口一侧的地面上有混凝土基础，电机、减速箱和变频调速控制装置固定安装在混凝土基础上，变频调速控制装置的输出端子与电机的控制端子电连接在一起，电机的动力输出轴通过联轴器与减速箱的动力输入轴固定连接在一起，减速箱的动力输出轴与卷筒转轴连接在一起并能带动卷筒转轴转动。

3.根据权利要求2所述的藏杆式抽油机，其特征在于出油接头为三通接头或者四通接头，出油接头的上端有支撑座，支撑座上固定安装有冲程显示及倒向控制器；冲程显示及倒向控制器上安装有控制齿轮和冲程传感装置，冲程传感装置的输出端子与变频调速控制装置的输入端子电连接在一起；卷筒转轴上安装有同步齿轮，同步齿轮与控制齿轮相啮合并能带动控制齿轮转动而使冲程传感装置产生冲程信号。

4.根据权利要求1或2或3所述的藏杆式抽油机，其特征在于抽油杆连接装置包括抽油杆接头和接头护套；柔性带式光杆的上端和下端分别有端部逐渐增厚的上楔形端头和下楔形端头，上楔形端头和柔性光杆卷筒固定连接在一起，抽油杆接头的上部有与下楔形端头相配合的上窄下宽的楔形缺口，柔性带式光杆通过下楔形端头固定安装在楔形缺口内；抽油杆接头的外部有外螺纹，接头护套的内壁上有与外螺纹相配合的内螺纹，接头护套的上端有通孔，抽油杆接头的上部通过外螺纹固定连接在接头护套内并使柔性带式光杆穿过通孔，抽油杆接头的下部能够通过外螺纹及抽油杆接箍与抽油杆连接在一起。

5.根据权利要求2或3所述的藏杆式抽油机，其特征在于抽油杆连接装置包括抽油杆接头和接头护套；柔性带式光杆的上端和下端分别有端部逐渐增厚的上楔形端头和下楔形端头，上楔形端头和柔性光杆卷筒固定连接在一起，抽油杆接头的上部有与下楔形端头相配合的上窄下宽的楔形缺口，柔性带式光杆通过下楔形端头固定安装在楔形缺口内；抽油杆接头的外部有外螺纹，接头护套的内壁上有与外螺纹相配合的内螺纹，接头护套的上端有通孔，抽油杆接头的上部通过外螺纹固定连接在接头护套内并使柔性带式光杆穿过通孔，抽油杆连接装置的下部安装有抽油杆防旋转装置，抽油杆防旋转装置包括导向杆和防旋转限位管；导向杆的上端与抽油杆接头的下端通过抽油杆接箍固定连接在一起，导向杆的下端与抽油杆的上端通过抽油杆接箍固定连接在一起，导向杆的外部有不少于一个的导向凸台；防旋转限位管的外侧上部有环形凸台，套管四通接头的内腔壁上有与环形凸台相配合的环形凹槽，防旋转限位管通过环形凸台坐在套管四通接头的环形凹槽上，防旋转限位管的内壁上有与导向凸台相配合的轴向凹槽，导向杆通过导向凸台套装在防旋转限位管内并能沿轴向凹槽上下移动。

6.根据权利要求5所述的藏杆式抽油机，其特征在于减速箱的动力输出轴与卷筒转轴之间有动力传动联结器，动力传动联结器的主动端与减速箱的动力输出轴固定连接在一起，动力传动联结器的从动端与卷筒转轴的伸出的外端固定连接在一起。

7.根据权利要求6所述的藏杆式抽油机，其特征在于卷筒壳体通过卡箍接头与出油接头固定安装在一起并使连接处保持密封；出油接头的上端有接头法兰，卷筒壳体的下端有连接法兰，连接法兰坐在接头法兰上，卡箍接头的上部压紧连接法兰的上端面，卡箍接头的下部压紧接头法兰的下端面。

8.根据权利要求7所述的藏杆式抽油机，其特征在于减速箱的动力输出轴上安装有平衡轮。

9.根据权利要求8所述的藏杆式抽油机，其特征在于卷筒转轴上安装有载荷传感器。

10.根据权利要求9所述的藏杆式抽油机，其特征在于卷筒壳体的上端有吊环。

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