CN102220853A - 一种非对称运行的无游梁式煤层气抽采方法及其装置 - Google Patents

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王泰华
王育生
王红旗
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Abstract

本发明公开了一种非对称运行的无游梁式煤层气抽采方法，在驱动装置的带动下，抽油杆做上下往复运动，带动抽油管底部的抽油泵不断抽取煤层中的水，其中抽油杆的上行速度慢于抽油杆的下行速度。采用上述技术方案的本发明，根据煤层气抽采的实际工艺要求，提出使用开关磁阻电机或永磁同步电机做动力源，通过开关磁阻电机控制器或变频器开控制电机的正反转速度不同，使得提升抽油杆时电机速度慢些，下放抽油杆时电机速度快些，从而实现非对称运行。这样在同样一个冲次的时间内，由于提升抽油杆的速度变慢，使得抽油泵的充盈率更高，且井下水位下降缓慢，从而避免了对煤层气储层的伤害。

Description

一种非对称运行的无游梁式煤层气抽采方法及其装置
技术领域
本发明属于工矿企业油气田开发工程领域，具体涉及一种非对称运行的无游梁式煤层气抽采方法极其装置。
背景技术
我国目前已有煤层气井2600多口，投入排采的1000多口，使用的抽采设备基本上都是抽采石油所用的设备，如抽油机、抽油管、抽油杆和抽油泵等。抽油机是广泛应用于各种油气田开发的抽油设备，经过多年的发展，其产品系列化、标准化和通用化程度较高，可基本满足油田的需要。但煤层气开采刚刚起步，还没有形成自己的体系，随着我国煤层气规模化开发的来临，现有的抽油设备不能完全适应煤层气的排采要求，严重时会影响煤层气井的产量。目前，国内尚无适用于煤层气开采的专用排采设备。现有技术中多采用大功率异步电动机作为驱动源，通过驱动游梁和其它械传动机构将电机的旋转运动转化为抽油杆的直线往复运动，实现油或水的抽采。而这种直线的往复式运动是对称的，即抽汲和下放的速度是一样的。但煤层气井的排采与抽油机的采油的要求不一样，它要求排采时液面要匀速、缓慢下降，所以对称的直线往复式往往造成能源的极大浪费，且不适宜煤层气的开发，有时甚至造成安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种结果简单、节省能源损耗、且适宜于煤层气开发的非对称运行的无游梁式煤层气抽采方法，并提供实施该方法所采取的装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明中，一种非对称运行的无游梁式煤层气抽采方法，在驱动装置的带动下，抽油杆做上下往复运动，带动抽油管底部的抽油泵不断抽取煤层中的水，在此过程中，抽油杆的上行速度慢于抽油杆的下行速度。
所述抽油杆的上行速度为0.01～0.20m/s，抽油杆的下行速度为0.30～0.5m/s。
本发明中，一种实施上述抽采方法所采用的非对称运行无游梁式煤层气抽采装置，它包括底座以及位于底座上方的机架，在机架上设有导向轮，导向轮上设有牵引皮带，牵引皮带一端通过光杆连接抽油杆，牵引皮带的另一端连接配重箱；所述的导向轮与电机和驱动轮相连接，电机与减速机相连接，减速机与控制器相连接。
所述的电机可以为开关磁阻电机。
所述的电机还可以为永磁同步电机。
所述的控制器为可编程控制器或单片机或DSP控制器。
所述机架的前后两侧分别连接有前支架和后支架。
所述的驱动轮还与刹车装置相连接。
采用上述技术方案的本发明，根据煤层气抽采的实际工艺要求，提出使用开关磁阻电机或永磁同步电机做动力源，通过开关磁阻电机控制器或变频器开控制电机的正反转速度不同，使得提升抽油杆时电机速度慢些，下放抽油杆时电机速度快些，从而实现非对称运行。这样在同样一个冲次的时间内，由于提升抽油杆的速度变慢，使得抽油泵的充盈率更高，且井下水位下降缓慢，从而避免了对煤层气储层的伤害。
附图说明
图1为本发明非对称运行的无游梁式煤层气抽采装置的结构示意图；
图2为图1的后视图；
图3为图1中俯视示意图。
具体实施方式
本发明中，非对称运行的无游梁式煤层气抽采方法，是指：在驱动装置的带动下，抽油杆做上下往复运动，带动抽油管底部的抽油泵不断抽取煤层中的水。在此过程中，抽油杆的上行速度慢于抽油杆的下行速度。
具体地说，抽油杆的上行速度为0.01～0.20m/s，即可以为0.01m/s、0.05m/s、0.1m/s、0.15m/s、0.20m/s中的任意一种；抽油杆的下行速度为0.30～0.5m/s，即可以为0.30m/s、0.40m/s、0.50m/s中的任意一种。
如图1、图2、图3所示，本发明中，实施上述抽采方法所采用的非对称运行无游梁式煤层气抽采装置，它包括：大底座1和小底座2，在小底座2上方固定设置机架3，机架3通过螺栓与上平台相连。另外，为牢靠起见，通过前支撑4与机架3加固，通过后支撑9与大底座1相连。
在机架3的上平台上设置导向轮7、驱动轮13、电机18和减速机8；其中，驱动轮13是传递扭矩的执行件，导向轮7与电机18和驱动轮13相连接，电机18通过减速器8和联轴器15与驱动轮13相连，减速机8与控制器11相连接。在导向轮7上设有牵引皮带17，且牵引皮带17一端通过悬绳器6连接光杆5，光杆5下方连接抽油杆，牵引皮带17的另一端连接配重箱10，通过精确调节配重箱10的重量与抽油光杆平衡，使得机器运转平稳。这样，在控制器11的控制下，通过调节电机18的转速，从而控制抽油杆的上升/下降速度。
需要说明的是，上述的电机18可以为开关磁阻电机，也可以为永磁同步电机。控制器11为可编程控制器或单片机或DSP控制器，它用来控制控制电机18的频繁换向、起动、制动、调速、调冲程等各种功能。上述的控制器11位于电气柜中，电气柜固定在大底座上，梯子12便于安装和检修时使用。
另外，上述的驱动轮13还与刹车系统相连接，刹车系统14由自动刹车装置和手动刹车装置构成，自动刹车装置和手动刹车装置便于在紧急情况下停车以保证安全。
这样，为了实现非对称运行，在使用上述装置时，对于开关磁阻电机，可以通过控制开关磁阻电机控制器的输出电压的高低来控制电机正、反转，从而实现速度不对称；对于永磁同步电机，可以通过变频器或伺服控制器来改变电机正反转时的速度不对称。在设定电机的转速时，可直接对电机控制器进行设定；另外，还可以通过PLC控制器等实时对电机控制器进行设定，从而控制电机的转速。

Claims (8)

1.一种非对称运行的无游梁式煤层气抽采方法，在驱动装置的带动下，抽油杆做上下往复运动，带动抽油管底部的抽油泵不断抽取煤层中的水，其特征在于：抽油杆的上行速度慢于抽油杆的下行速度。
2.根据权利要求1所述的非对称运行的无游梁式煤层气抽采方法，其特征在于：所述抽油杆的上行速度为0.01～0.20m/s，抽油杆的下行速度为0.30～0.5m/s。
3.一种实施上述权利要求1抽采方法所采用的非对称运行无游梁式煤层气抽采装置，它包括底座以及位于底座上方的机架，在机架上设有导向轮，导向轮上设有牵引皮带，其特征在于：牵引皮带一端通过光杆连接抽油杆，牵引皮带的另一端连接配重箱；所述的导向轮与电机和驱动轮相连接，电机与减速机相连接，减速机与控制器相连接。
4.根据权利要求3所述的非对称运行无游梁式煤层气抽采装置，其特征在于：所述的电机为开关磁阻电机。
5.根据权利要求3所述的非对称运行无游梁式煤层气抽采装置，其特征在于：所述的电机为永磁同步电机。
6.根据权利要求3所述的非对称运行无游梁式煤层气抽采装置，其特征在于：所述的控制器为可编程控制器或单片机或DSP控制器。
7.根据权利要求3～6任一所述的非对称运行无游梁式煤层气抽采装置，其特征在于：所述机架的前后两侧分别连接有前支架和后支架。
8.根据权利要求7所述的非对称运行无游梁式煤层气抽采装置，其特征在于：所述的驱动轮还与刹车装置相连接。
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