CN102777363A

CN102777363A - 智能换向电潜无杆抽油装置

Info

Publication number: CN102777363A
Application number: CN2012102937965A
Authority: CN
Inventors: 宋丕刘; 马宝忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了智能换向电潜无杆抽油装置，包括井口、井管和油管，井管的上部设有井口，油管设在井管内，其特征在于：在油管的下端依次设有倒置式柱塞泵、往复运动转换器和潜油电机，潜油电机通过潜油电缆与PLC控制柜相连接。该智能换向电潜无杆抽油装置，通过地面PLC技术控制潜油电机做旋转运动，通过往复运动转换器把潜油电机的旋转运动转化为直线往复运动，从而安全可靠的带动柱塞泵运动，实现把原油从井下举升到地面的目的，彻底解决了有杆泵地面驱动大、油杆和油管的偏磨问题，又解决直线潜油电泵的控制系统复杂和冲击电流问题，实现定量采油。

Description

智能换向电潜无杆抽油装置

技术领域

本发明涉及一种采油用抽油装置，应用于石油开采领域，具体的说是一种智能换向电潜无杆抽油装置。

背景技术

目前在油田上使用的采油机械主要有：地面抽油机带动的抽油系统，潜电机带动的抽油系统。其中地面抽油机带动的抽油系统是应用地面抽油机带动柱塞泵实现抽油。这种抽油系统存在的最大弊端是，地面设备庞大，不环保，并且无法解决抽油杆与油管的偏磨问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不再使用庞大的地面设备，采用潜油电机作为动力，再将旋转运动转化为直线运动，从而驱动柱塞泵做往复运动，实现抽油的智能换向电潜无杆抽油装置。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该智能换向电潜无杆抽油装置，包括井口、井管和油管，井管的上部设有井口，油管设在井管内，其特征在于：在油管的下端依次设有倒置式柱塞泵、往复运动转换器和潜油电机，潜油电机通过潜油电缆与PLC控制柜相连接。

本发明还通过如下措施实施：所述的倒置式柱塞泵，包括油管接箍、外管、泵筒总成、柱塞总成、进油阀、推杆和进油接箍，外管的上端通过油管接箍与油管的下端固定连接，外管的下端通过进油接箍与往复运动转换器的套管固定连接，在进油接箍上设有进油口，在外管的管腔内设有泵筒总成、柱塞总成、进油阀和推杆，在泵筒总成的腔内设有柱塞总成，柱塞总成的下端设有进油阀，进油阀固定在推杆上，推杆的下端与滚珠丝杠副的丝母固定连接。

所述的往复运动转换器，包括套管，在套管内依次设有滚珠丝杠副、行程控制换向器和同轴双向旋转装置，同轴双向旋转装置通过联轴器与行程控制换向器相连接，行程控制换向器通过驱动齿轮与滚珠丝杠副的丝杠啮合连接。

所述的同轴双向旋转装置，包括定位板、驱动轴、传动轴、第一双向旋转轴、第一齿轮、换向选择花键轮、拨叉、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮，在套管内固定设有两个定位板，在两个定位板之间设有驱动轴、传动轴和第一双向旋转轴，在驱动轴上固定设有第三齿轮和第四齿轮，在传动轴上固定设有第五齿轮和第六齿轮，在第一双向旋转轴的中部通过花键固定上换向选择花键轮，在换向选择花键轮的两个端面上都设有凸起，在换向选择花键轮两侧的第一双向旋转轴上分别套设有自由转动的第一齿轮和第二齿轮，第三齿轮与第五齿轮啮合传动，第六齿轮与第二齿轮啮合传动，第四齿轮与第一齿轮啮合传动，在第一齿轮和第二齿轮相对的内侧端面上都设有与换向选择花键轮端面上的凸起相对应的凹穴，拨叉设在换向选择花键轮中部的环形凹槽内。

所述的行程控制换向器，包括固定板、连接板、支撑轴、滑动支架、导向轴、拨叉连接杆、储能压缩块、第一弹簧、第二弹簧、第二双向旋转轴、滚动钢柱和第三弹簧，在套管内固定设有两个固定板，在两个固定板之间设有连接板、第二双向旋转轴和支撑轴，第二双向旋转轴的一端穿过一个固定板后通过联轴器与第一双向旋转轴固定连接，第二双向旋转轴的另一端穿过另一个固定板后固定上驱动齿轮，滑动支架上设有滑孔，滑动支架通过滑孔设在支撑轴上，拨叉连接杆一端固定在滑动支架上，另一端固定在拨叉上，在滑动支架上固定设有导向轴，储能压缩块的一端通过螺纹连接设在第二双向旋转轴上，另一端自由滑动的套设在导向轴上，在储能压缩块两侧的导向轴上分别套设有第一弹簧和第二弹簧，在滑动支架上设有钢柱操作腔，在钢柱操作腔内设有第三弹簧，在第三弹簧上端的钢柱操作腔口部设有滚动钢柱，钢柱操作腔的口部与连接板的侧壁相吻合，在连接板的侧壁上设有第一滚动钢柱限位孔和第二滚动钢柱限位孔。

所述的支撑轴设有2—3根。

所述的驱动轴与潜油电机的转轴固定连接。

本发明的有益效果在于：通过地面PLC技术控制潜油电机做旋转运动，通过往复运动转换器把潜油电机的旋转运动转化为直线往复运动，从而安全可靠的带动柱塞泵运动，实现把原油从井下举升到地面的目的，彻底解决了有杆泵地面驱动大、油杆和油管的偏磨问题，又解决直线潜油电泵的控制系统复杂和冲击电流问题，实现定量采油。

附图说明

图1为本发明的结构安装示意图；

图2为本发明的倒置式柱塞泵的结构剖视示意图；

图3为本发明的往复运动转换器的结构剖视示意图；

图4为本发明的结构沿图3A-A剖视断面放大示意图；

图5为本发明的同轴双向旋转装置的结构展开示意图；

图6为本发明的结构沿图3B-B方向的行程控制换向器断面剖视放大示意图；

图7为本发明的滑动支架的剖视放大示意图；

图8为本发明沿图6C-C方向的剖视示意图；

图中：1、PLC控制柜； 2、潜油电缆；3、井口；4、井管；5、油管；6、倒置式柱塞泵；7、往复运动转换器；8、潜油电机；61、油管接箍；62、外管；63、泵筒总成；64、柱塞总成；65、进油阀；66、推杆；67、进油接箍；68、进油口；71、同轴双向旋转装置；72、联轴器；73、行程控制换向器；74、驱动齿轮；75、滚珠丝杠副；76、驱动轴；77、传动轴；78、第一双向旋转轴；79、第一齿轮；710、换向选择花键轮；711、拨叉；712、第二齿轮；713、第二双向旋转轴；714、第一弹簧；715、储能压缩块；716、第二弹簧；717、导向轴；718、支撑轴；719、拨叉连接杆；720、滚动钢柱；721、第三弹簧；722、滑动支架；723、第一滚动钢柱限位孔；724、第二滚动钢柱限位孔；725、钢柱操作腔；726、滑孔；727、固定板；728、连接板；729、第三齿轮；730、第四齿轮；731、第五齿轮；732、第六齿轮；733、定位板。

具体实施方式

参照附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8制作本发明。该智能换向电潜无杆抽油装置，包括井口3、井管4和油管5，井管4的上部设有井口3，油管5设在井管4内，其特征在于：在油管5的下端依次设有倒置式柱塞泵6、往复运动转换器7和潜油电机8，潜油电机8通过潜油电缆2与PLC控制柜1相连接，通过PLC控制柜1控制潜油电机8的运行，通过往复运动转换器7控制倒置式柱塞泵6将油液举升到地面。

所述的倒置式柱塞泵6，包括油管接箍61、外管62、泵筒总成63、柱塞总成64、进油阀65、推杆66和进油接箍67，外管62的上端通过油管接箍61与油管5的下端固定连接，外管62的下端通过进油接箍67与往复运动转换器7的套管固定连接，在进油接箍67上设有进油口68，在外管62的管腔内设有泵筒总成63、柱塞总成64、进油阀65和推杆66，在泵筒总成63的腔内设有柱塞总成64，柱塞总成64的下端设有进油阀65，进油阀65固定在推杆66上，推杆66的下端与滚珠丝杠副75的丝母固定连接，通过丝母的上下运动，带动推杆66上下运动，从而使柱塞总成64在泵筒总成63内上下运动，油液从进油口68进入进油阀65，再进入柱塞总成64，最后从泵筒总成63上部的出油阀进入油管5。

所述的往复运动转换器7，包括套管，在套管内依次设有滚珠丝杠副75、行程控制换向器73和同轴双向旋转装置71，同轴双向旋转装置71通过联轴器72与行程控制换向器73相连接，行程控制换向器73通过驱动齿轮74与滚珠丝杠副75的丝杠啮合连接，当同轴双向旋转装置71的驱动轴76在一个方向上作不停地旋转运动时，最终带动滚珠丝杠副75的丝杠不停地交替进行正转和反转，使滚珠丝杠副75的丝母在丝杠的轴向上作上、下交替直线运动，达到将旋转运动转换成直线往复运动的目的。

所述的同轴双向旋转装置71，包括定位板733、驱动轴76、传动轴77、第一双向旋转轴78、第一齿轮79、换向选择花键轮710、拨叉711、第二齿轮712、第三齿轮729、第四齿轮730、第五齿轮731和第六齿轮732，在套管内固定设有两个定位板733，在两个定位板733之间设有驱动轴76、传动轴77和第一双向旋转轴78，在驱动轴76上固定设有第三齿轮729和第四齿轮730，在传动轴77上固定设有第五齿轮731和第六齿轮732，在第一双向旋转轴78的中部通过花键固定上换向选择花键轮710，换向选择花键轮710可以沿第一双向旋转轴78的轴向滑动，在换向选择花键轮710的两个端面上都设有凸起，在换向选择花键轮710两侧的第一双向旋转轴78上分别套设有自由转动的第一齿轮79和第二齿轮712，第一齿轮79和第二齿轮712都能在第一双向旋转轴78上自由转动，第三齿轮729与第五齿轮731啮合传动，第六齿轮732与第二齿轮712啮合传动，第四齿轮730与第一齿轮79啮合传动，在第一齿轮79和第二齿轮712相对的内侧端面上都设有与换向选择花键轮710端面上的凸起相对应的凹穴，拨叉711设在换向选择花键轮710中部的环形凹槽内，在驱动轴76正向旋转时，第三齿轮729带动传动轴77反向旋转，第四齿轮730带动第一齿轮79反向旋转，同时，传动轴77上的第六齿轮732带动第二齿轮712正向旋转，当拨叉711推动换向选择花键轮710向第一齿轮79方向移动时，换向选择花键轮710端面的凸起插入第一齿轮79端面的凹穴内，通过第一齿轮79带动换向选择花键轮710和第一双向旋转轴78作同步反向旋转，当拨叉711推动换向选择花键轮710向第二齿轮712方向移动时，换向选择花键轮710端面的凸起插入第二齿轮712端面的凹穴内，通过第二齿轮712带动换向选择花键轮710和第一双向旋转轴78作同步正向旋转，这样就达到了使第一双向旋转轴78可以在拨叉711的作用下选择做正向旋转或反向旋转。

所述的行程控制换向器73，包括固定板727、连接板728、支撑轴718、滑动支架722、导向轴717、拨叉连接杆719、储能压缩块715、第一弹簧714、第二弹簧716、第二双向旋转轴713、滚动钢柱720和第三弹簧721，在套管内固定设有两个固定板727，在两个固定板727之间设有连接板728、第二双向旋转轴713和支撑轴718，第二双向旋转轴713的一端穿过一个固定板727后通过联轴器72与第一双向旋转轴78固定连接，第二双向旋转轴713的另一端穿过另一个固定板727后固定上驱动齿轮74，滑动支架722上设有滑孔726，滑动支架722通过滑孔726设在支撑轴718上，并可以沿支撑轴718滑动，拨叉连接杆719一端固定在滑动支架722上，另一端固定在拨叉711上，通过滑动支架722的移动带动拨叉711的移动，在滑动支架722上固定设有导向轴717，储能压缩块715的一端通过螺纹连接设在第二双向旋转轴713上，另一端自由滑动的套设在导向轴717上，在储能压缩块715两侧的导向轴717上分别套设有第一弹簧714和第二弹簧716，在滑动支架722上设有钢柱操作腔725，在钢柱操作腔725内设有第三弹簧721，在第三弹簧721上端的钢柱操作腔725口部设有滚动钢柱720，钢柱操作腔725的口部与连接板728的侧壁相吻合，在连接板728的侧壁上设有第一滚动钢柱限位孔723和第二滚动钢柱限位孔724，当第二双向旋转轴713反向旋转时，由于储能压缩块715与第二双向旋转轴713采用螺纹连接，储能压缩块715就会在第二双向旋转轴713的轴向上产生移动，如果此时，滚动钢柱720位于第二滚动钢柱限位孔724内，滑动支架722不会产生移动，储能压缩块715逐步压缩第一弹簧714，当滑动支架722和储能压缩块715之间的第一弹簧714被压缩到一定程度，第一弹簧714对滑动支架722产生的推力大于滚动钢柱720在第二滚动钢柱限位孔724内对滑动支架722的阻力的时候，滚动钢柱722就被挤出第二滚动钢柱限位孔724，滑动支架722会瞬间移动到第一滚动钢柱限位孔723处，滚动钢柱722会进入第一滚动钢柱限位孔723内，从而让滑动支架722与连接板728固定在一起，此时，滑动支架722会通过拨叉连接杆719推动拨叉711操作换向选择花键轮710，使换向选择花键轮710脱离第一齿轮79，快速移动到第二齿轮712处，并与第二齿轮712结合，由于此时第二齿轮712是正向转动的，此时第二齿轮712带动第一双向旋转轴78正向转动，从而使第二双向旋转轴713变为正向转动，此时，又会带动储能压缩块715向第二弹簧716方向运动，压缩第二弹簧716，最终又会使滚动钢柱720从第一滚动钢柱限位孔723处快速移动到第二滚动钢柱限位孔724内，如此反复，最终达到第二双向旋转轴713交替进行正反转运动，使驱动齿轮74产生交替正反转运动，滚珠丝杠副75的丝杠产生交替正反转运动，达到滚珠丝杠副75的丝母产生轴向上的上下交替直线运动。

所述的支撑轴718设有2—3根。

所述的潜油电机8的转轴与驱动轴76固定连接，由于潜油电机8是三相异步电动机，此种电机电流平稳，没有冲击电流。

所述的泵筒总成63、柱塞总成64和进油阀65的结构都为现有技术，故不多述。

Claims

1.智能换向电潜无杆抽油装置，包括井口（3）、井管（4）和油管（5），井管（4）的上部设有井口（3），油管（5）设在井管（4）内，其特征在于：在油管（5）的下端依次设有倒置式柱塞泵（6）、往复运动转换器（7）和潜油电机（8），潜油电机（8）通过潜油电缆（2）与PLC控制柜（1）相连接。

2.根据权利要求1所述的智能换向电潜无杆抽油装置，其特征在于：所述的倒置式柱塞泵（6），包括油管接箍（61）、外管（62）、泵筒总成（63）、柱塞总成（64）、进油阀（65）、推杆（66）和进油接箍（67），外管（62）的上端通过油管接箍（61）与油管（5）的下端固定连接，外管（62）的下端通过进油接箍（67）与往复运动转换器（7）的套管固定连接，在进油接箍（67）上设有进油口（68），在外管（62）的管腔内设有泵筒总成（63）、柱塞总成（64）、进油阀（65）和推杆（66），在泵筒总成（63）的腔内设有柱塞总成（64），柱塞总成（64）的下端设有进油阀（65），进油阀（65）固定在推杆（66）上，推杆（66）的下端与滚珠丝杠副（75）的丝母固定连接。

3.根据权利要求1所述的智能换向电潜无杆抽油装置，其特征在于：所述的往复运动转换器（7），包括套管，在套管内依次设有滚珠丝杠副（75）、行程控制换向器（73）和同轴双向旋转装置（71），同轴双向旋转装置（71）通过联轴器（72）与行程控制换向器（73）相连接，行程控制换向器（73）通过驱动齿轮（74）与滚珠丝杠副（75）的丝杠啮合连接。

4.根据权利要求3所述的智能换向电潜无杆抽油装置，其特征在于：所述的同轴双向旋转装置（71），包括定位板（733）、驱动轴（76）、传动轴（77）、第一双向旋转轴（78）、第一齿轮（79）、换向选择花键轮（710）、拨叉（711）、第二齿轮（712）、第三齿轮（729）、第四齿轮（730）、第五齿轮（731）和第六齿轮（732），在套管内固定设有两个定位板（733），在两个定位板（733）之间设有驱动轴（76）、传动轴（77）和第一双向旋转轴（78），在驱动轴（76）上固定设有第三齿轮（729）和第四齿轮（730），在传动轴（77）上固定设有第五齿轮（731）和第六齿轮（732），在第一双向旋转轴（78）的中部通过花键固定上换向选择花键轮（710），在换向选择花键轮（710）的两个端面上都设有凸起，在换向选择花键轮（710）两侧的第一双向旋转轴（78）上分别套设有自由转动的第一齿轮（79）和第二齿轮（712），第三齿轮（729）与第五齿轮（731）啮合传动，第六齿轮（732）与第二齿轮（712）啮合传动，第四齿轮（730）与第一齿轮（79）啮合传动，在第一齿轮（79）和第二齿轮（712）相对的内侧端面上都设有与换向选择花键轮（710）端面上的凸起相对应的凹穴，拨叉（711）设在换向选择花键轮（710）中部的环形凹槽内。

5.根据权利要求3所述的智能换向电潜无杆抽油装置，其特征在于：所述的行程控制换向器（73），包括固定板（727）、连接板（728）、支撑轴（718）、滑动支架（722）、导向轴（717）、拨叉连接杆（719）、储能压缩块（715）、第一弹簧（714）、第二弹簧（716）、第二双向旋转轴（713）、滚动钢柱（720）和第三弹簧（721），在套管内固定设有两个固定板（727），在两个固定板（727）之间设有连接板（728）、第二双向旋转轴（713）和支撑轴（718），第二双向旋转轴（713）的一端穿过一个固定板（727）后通过联轴器（72）与第一双向旋转轴（78）固定连接，第二双向旋转轴（713）的另一端穿过另一个固定板（727）后固定上驱动齿轮（74），滑动支架（722）上设有滑孔（726），滑动支架（722）通过滑孔（726）设在支撑轴（718）上，拨叉连接杆（719）一端固定在滑动支架（722）上，另一端固定在拨叉（711）上，在滑动支架（722）上固定设有导向轴（717），储能压缩块（715）的一端通过螺纹连接设在第二双向旋转轴（713）上，另一端自由滑动的套设在导向轴（717）上，在储能压缩块（715）两侧的导向轴（717）上分别套设有第一弹簧（714）和第二弹簧（716），在滑动支架（722）上设有钢柱操作腔（725），在钢柱操作腔（725）内设有第三弹簧（721），在第三弹簧（721）上端的钢柱操作腔（725）口部设有滚动钢柱（720），钢柱操作腔（725）的口部与连接板（728）的侧壁相吻合，在连接板（728）的侧壁上设有第一滚动钢柱限位孔（723）和第二滚动钢柱限位孔（724）。

6.根据权利要求5所述的智能换向电潜无杆抽油装置，其特征在于：所述的支撑轴（718）设有2—3根。

7.根据权利要求4所述的智能换向电潜无杆抽油装置，其特征在于：所述的驱动轴（76）与潜油电机（8）的转轴固定连接。