CN102182428A

CN102182428A - 一种往复式齿条直线驱动抽油机

Info

Publication number: CN102182428A
Application number: CN2011100905147A
Authority: CN
Inventors: 钟立国; 于镝; 张守军; 孙守国; 李博; 孙永涛; 薛瑞新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明为一种往复式齿条直线驱动抽油机，包括机架、游梁、驱动和传动部分、机体部分、气动平衡部分、能量储存部分和控制部分。由控制器控制的电动机围绕竖起轴的转动经过齿轮传动箱的变向后变换为齿轮围绕水平轴的转动，再由齿轮驱动抽油机机体中的齿条上下往复直线运动，带动光杆抽油。控制器根据传感器测量的数据信号分析抽油机的运行状况，自动优化和调节抽油机的冲程和冲次。也可将信号传送至生产管理部门进行人工远程监测控制。本发明所述的往复式齿条直线驱动抽油机由于采用往复式感应电动机驱动、齿条直线驱动、实时监控和调节、气动平衡和电容器储能等技术，使整机运转平稳、电流波动小、电机无功电量损耗低，具有机理简单、结构紧凑、安装简便、控制高级、占地小、重量轻、成本低和节能环保等优点，可广泛应用于低产低效井、稠油井和边缘地区的采油井。

Description

一种往复式齿条直线驱动抽油机

所属技术领域

本发明属于抽油机，一种往复式齿条直线驱动抽油机。

背景技术

本发明属于抽油机，一种往复式感应电动机驱动、具有气动平衡系统和电容储能系统、齿条直线驱动的抽油机。

目前国内外普遍应用的是游梁式抽油机，这种传统抽油机技术成熟、可靠，应用也非常广泛。但是它笨重，调节困难，耗电量大，对油井工况监测和调节能力差，对稠油井和低产井等复杂油井适应能力差。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能克服上述传统抽油机缺点，又可广泛应用的新型抽油机。

本发明的抽油机，由七部分组成。如附图。

机架部分，包括底座1和机架5。

游梁部分，包括基座6和游梁7。

驱动和传动部分，包括电动机20、齿轮传动箱8和齿轮9。

机体部分，包括抽油机机体外壳12、油浴缸21、齿条10、齿条滑轨15、光杆卡箍12、机体上下密封法兰11，22。

气动平衡部分，包括活塞16和气缸17。

能量储存部分，包括电容器2。

控制部分，包括控制器3、信号发射和接收器4、传感器14、信号传输电缆19和动力电缆24。

本发明整机采用立式结构，机架底部有底座，上部安装具有基座的游梁，齿轮传动箱等传动机构、动力平衡机构和立式机体部分与游梁相连接，电动机与齿轮传动箱相连接，电容器与电动机和控制器相连接。

驱动和传动部分是一种将电动机转动经过转向和齿轮传动后驱动齿条上下往复直线运动的机构。电动机围绕竖直轴的旋转运动经过齿轮传动箱中的转向器转换为齿轮围绕水平轴的旋转运动，齿轮再将旋转运动转换成齿条带动光杆的上下直线运动。通过调整电动机转速和换向可以控制齿条上下运动的速度和距离，来调整抽油机的冲程和冲次。控制系统根据采集传感器测量的光杆载荷等数据信号来实时监测抽油机运行状况，调整电动机运行参数来实时精确调整抽油机的运行参数，实现高效节能抽油。

气动平衡部分是一个气体压缩系统，压缩系统的活塞与齿条相连接固定，当齿条下行时利用抽油杆和抽油泵的重量压缩气缸内气体，当齿条上行时，压缩气体膨胀辅助举升，降低电机功率要求、节约能量。

能量储存部分是一个电容器，储存抽油机下冲程时电动机产生的电能，并在上冲程为电动机供电，起到节约电能的作用。

控制部分包括控制器具、传感器、信号传输电缆、动力电缆及与信号发射和接收器。通过采集传感器测量的光杆载荷等数据信号实时监测抽油机和电动机的运行状况，实时优化和调整抽油机的运行参数，并可将采集的数据信号传送给生产管理部门，实现人工远程监测和控制。

由控制器控制的电动机往复运转通过齿轮传动箱中的齿轮驱动抽油机机体中的齿条上下往复直线运动，带动光杆上下往复运动采油。控制器根据传感器测量参数确定抽油机运行状况，优化和调整抽油机的冲程和冲次。抽油机下冲程运行时，抽油杆和抽油泵的重量带动活塞压缩气缸中的气体，还可带动电动机发电，将产生电能存储在电容器中。抽油机上冲程运行时，气缸中气体膨胀驱动齿条上行，电容器则为电动机供电，与外接电源一起带动电动机运转。

采用往复式感应电动机驱动、齿条直线驱动、实时监控和调整、气动平衡和电容器储能等技术，使整机运转平稳、电流波动小、电机无功电量损耗低。

本发明的抽油机具有机理简单、结构紧凑、安装简便、控制高级、占地小、重量轻、成本低和节能环保等优点，可广泛应用于低产低效井、稠油井和边缘地区的采油井。

附图说明

附图1为本发明的齿条直线驱动抽油机原理图。图中，1是机架底座，2是电容器，3是控制器，4是信号发射和接收器，5是机架，6是游梁基座，7是游梁，8是齿轮传动箱，9是齿轮，10是齿条，11和22分别是机体上下密封法兰，12是机体机壳，13是光杆卡箍，14是传感器，15是齿条滑轨，16是活塞，17是气缸，18是机体连接体，19是信号传输电缆，20是电动机，21是润滑油浴，23是光杆，24是动力电缆。

具体实施方式

如图所示，一种往复式齿条直线驱动抽油机。

机架部分：机架5固定在混凝土底座1上，游梁基座6固定在机架5上部。

游梁部分：游梁7与游梁基座6相连，齿轮传动箱8和机体连接体18与游梁7相连。

驱动和传动部分：电动机20与齿轮传动箱8相连，齿轮箱8与抽油机机体外壳12通过机体连接体18相连接，齿轮9与齿条10配合，齿条10通过光杆卡箍13与光杆相连，齿条10在齿条滑轨15上往复滑动。

气动平衡部分：活塞16与齿条10相连接，活塞16压缩气缸17中的气体。

能量储存部分：电容器2通过控制器3与电动机20相连，电容器2储存抽油机下冲程时电动机20产生的电能，在抽油机上冲程时为电动机20供电。

控制部分：控制器3通过动力电缆24与电动机20相连，信号传输电缆19将应力和距离传感器14采集的数据信号传输给控制器3，根据分析采集的数据信号，优化并调节抽油机的冲程和冲次。同时，控制器3能够将抽油机运行状况的相关数据经信号接收和发射器4传输到油田生产管理部门，实现人工监测和控制抽油机的运行参数。

Claims

1.一种包括机架、游梁、驱动和传动、机体、储能和控制部分的往复式齿条直线驱动抽油机。其特征在于机架下部有底座，机架顶部安装有游梁，支持抽油机驱动和传动部分及机体部分；采用精确控制的往复式感应电动机驱动；电动机驱动经齿轮传动箱换向传动，驱动立式机体内的齿条上下往复运行，带动与抽油机相连的光杆上下运行；光杆下行时，利用抽油杆和抽油泵的重量，带动气动平衡部分的活塞压缩气体，上行时压缩气体膨胀辅助举升，同时，还可带动电动机发电，将电能储存在电容器当中，上行时为电动机供电；控制器根据传感器测量的光杆载荷等数据信号，分析抽油机的运行状况，优化并调整抽油机冲程和冲次。

2.按照权利要求1所述的抽油机，其特征在于往复式感应电动机通过齿轮传动箱内的齿轮传动系统换向后，将围绕竖直轴的电机转动变换为围绕水平轴的齿轮转动，齿轮转动带动齿条上下往复运行，电动机的往复运转换向根据传感器测量的齿条位置来控制。

3.按照权利要求1和2所述的抽油机，其特征在于控制器根据传感器测量的光杆载荷等参数，实时分析抽油机的运行状况，自动调节电动机转速、变换旋转方向，来调节抽油机的冲程和冲次。并可将载荷和示功图等数据传输至生产管理部门，实现人工远程监测和控制。

4.按照权利要求1所述的抽油机，其特征在于可采用电容器储存抽油机下冲程时利用抽油杆和抽油泵的重量使电动机产生的电能，并在上冲程时为电动机供电。

5.按照权利要求1所述的抽油机，其特征在于气动平衡部分的活塞与齿条相连接，当齿条下行时利用抽油杆和抽油泵的重量压缩气缸内气体，当齿条上行时，压缩气体膨胀推动活塞辅助举升。