CN105645288A - 绞车上置式捞油装置 - Google Patents
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Abstract
绞车上置式捞油装置，属于石油开采技术领域，包括电动机、传动与变速器部分、钢绳绞车与制动器部分、钢绳、高架平台、限位滑轮组、钢绳密封器以及捞油工具；所述电动机与传动与变速器部分连接，设置在底座Ⅱ上；所述传动与变速器部分通过主传动链条与绞车轴的一端连接；所述底座Ⅰ设置在高架平台上，且底座Ⅰ与底座Ⅱ通过距离调节丝杠连接。本发明与传统的捞油装置相比，减少了钢绳强制排绳器部分和天车与导向滑轮栀架部分，可实现自然有序排绳、有效地保证了捞油作业和钢绳的使用寿命，且本装置结构简单、体积小、重量轻、装机功率小、钢丝绳使用寿命长、运行平稳、安全可靠、节能环保。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，特别是涉及到一种无游梁采油设备。
背景技术
自上个世纪90年代以来，我国大部分陆上油田已进入开采的中后期，低产低效井逐渐增多。车载移动式捞油机开始兴起。根据特殊井况，也有把捞油机固定于一口油井或一个平台的丛式井群，代替游梁抽油机进行间歇性采油作业，实现降低采油成本，节能环保的较好效果。例如专利：1999.8.13(发明专利)“一种新型抽油装置”(弃权)99111406.X；2000.3.28(实用新型专利)固定式捞油装置00204034.4；2010.6.28(发明专利)一种全自动采油设备，(2012.5.23授权)201010211186.7；2010.7.19(实用新型专利)智能提捞抽油机201020262194.X；2010.10.8(发明专利)一种智能卷扬式提拉采油系统，(2015.4.22授权)201010299647.0；2011.8.20(实用新型专利)固定式捞油机201120303910.9；2012.5.18(发明专利)固定式捞油机(未授权)201210155239.7等等。都是这种类型的采油设备。但是由于结构设计和制造工艺以及构件材料性能等方面的技术瓶颈未能解决，使此类装置运行的可靠性，使用寿命、后期的维护费用和性价比等方面存在着较多的问题，导致目前在用的采油装置中，此类设备仍然廖廖无几，或者只有少数的几台样机而已。这种固定式无游梁采油装置，与它同类型的移动式捞油车一样，其主体上都是由动力源部分、传动与速度控制器部分、钢绳绞车与制动器部分、钢绳强制排绳器部分、天车与导向滑轮桅架部分、以及下入井中的捞油工具部分这七大部分组成。与传统的游梁抽油机相比，此类设备在役而正常运转的连百分之一都不到，不具备批量化、产业化的前提条件。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种绞车上置式捞油装置，与传统的捞油装置相比，减少了钢绳强制排绳器部分和天车与导向滑轮栀架部分，可实现自然有序排绳、有效地保证了捞油作业和钢绳的使用寿命，且本装置结构简单、体积小、重量轻、装机功率小、钢丝绳使用寿命长、运行平稳、安全可靠、节能环保。
绞车上置式捞油装置，其特征是：包括电动机、传动与变速器部分、钢绳绞车与制动器部分、钢绳、高架平台、限位滑轮组、钢绳密封器以及捞油工具；
所述电动机和传动与变速器部分连接，设置在底座Ⅱ上；所述传动与变速器部分通过主传动链条与绞车轴的一端连接；所述绞车轴的另一端通过牵引传动链条与轴向牵引丝母连接；
所述钢绳绞车与制动器部分设置在底座Ⅰ上，且钢绳绞车与制动器部分与底座Ⅰ连接的位置设置有两组互相平行的燕尾滑动座，所述两组互相平行的燕尾滑动座的一侧中间位置设置有径向牵引丝母，所述径向牵引丝母与径向牵引丝杠连接；所述径向牵引丝杠与径向牵引电动机连接；
钢绳绞车与制动器部分的绞车容绳槽内设置有钢绳；所述钢绳下部设置有捞油工具；所述底座Ⅰ设置在高架平台上，且底座Ⅰ与底座Ⅱ通过距离调节丝杠连接；
所述高架平台为笼形支架，高架平台上固定设置有轴向牵引丝杠和轴向移动轨道；所述轴向牵引丝杠与轴向牵引丝母组合成一个绞车总成轴向移动付。
所述轴向牵引丝母设置在底座Ⅰ上。
所述钢绳的活绳头与捞油井口的中心线重合。
所述高架平台中间位置的横梁上设置有限位滑轮组，且钢绳从限位滑轮组的过绳孔中心穿过。
所述钢绳密封器设置在限位滑轮组的下部。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种绞车上置式捞油装置，与传统的捞油装置相比，减少了钢绳强制排绳器部分和天车与导向滑轮栀架部分，可实现自然有序排绳、有效地保证了捞油作业和钢绳的使用寿命，且本装置结构简单、体积小、重量轻、装机功率小、钢丝绳使用寿命长、运行平稳、安全可靠、节能环保。本发明装置结构采用没有强制排绳机构和导向滑轮，使钢绳走向顺畅自然，没有拐点；将高架平台固定安装在捞油井口之上，即为固定式捞油装置；安装于爬犁之上，即为移动式撬装捞油装置；安装于汽车底盘之上，即为移动式捞油车，适用于各种捞油环境。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明绞车上置式捞油装置整体结构示意图。
图2为本发明钢绳绞车与制动器部分径向前后移动结构示意图。
图中1-主传动链条、2-距离调节丝杠、3-传动与变速器部分、4-底座Ⅰ、5-电动机、6-底座Ⅱ、7-轴向牵引丝母、8-牵引传动链条、9-绞车轴、10-轴向牵引丝杠、11-轴向移动轨道、12-钢绳绞车与制动器部分、13-限位滑轮组、14-钢绳密封器、15-捞油井口出油三通、16-捞油井口、17-油井顶部套管接箍、18-钢绳、19-高架平台、20-捞油工具、21-井筒套管、22-燕尾滑动座、23-径向牵引丝杠、24-径向牵引丝母、25-径向牵引电动机。
具体实施方式
绞车上置式捞油装置，如图1、图2所示，包括电动机5、传动与变速器部分3、钢绳绞车与制动器部分12、钢绳18、高架平台19、限位滑轮组13、钢绳密封器14以及捞油工具20；
所述电动机5和传动与变速器部分3连接，设置在底座Ⅱ6上；所述传动与变速器部分3通过主传动链条1和绞车轴9的一端连接；所述绞车轴9的另一端通过牵引传动链条8和轴向牵引丝母7连接；由于钢绳绞车与制动器部分12的位移造成传动链条8的伸长，可以采用变距涨紧轮的方法来解决。
所述钢绳绞车与制动器部分12设置在底座Ⅰ4上，且钢绳绞车与制动器部分12与底座Ⅰ4连接的位置设置有两组互相平行的燕尾滑动座22，所述两组互相平行的燕尾滑动座22的一侧中间位置设置有径向牵引丝母24，所述径向牵引丝母24与径向牵引丝杠23连接；所述径向牵引丝杠23与径向牵引电动机25连接。
钢绳绞车与制动器部分12的绞车容绳槽内设置有钢绳18；所述钢绳18下部设置有捞油工具20；所述底座Ⅰ4设置在高架平台19上，且底座Ⅰ4与底座Ⅱ6通过距离调节丝杠2连接；也可以将底座Ⅰ和底座Ⅱ设置在同一个平面上，而电动机、传动与变速器部分、钢绳绞车与制动器部分设置在同一轴线上。
所述捞油井口16安装与油井顶部套管接箍17上。
所述高架平台19为笼形支架，高架平台19上固定设置有轴向牵引丝杠10和轴向移动轨道11；所述轴向牵引丝杠10与轴向牵引丝母7组合成一个绞车总成轴向移动付。
本发明的动力源部分由电动机5构成，电动机5和传动与变速器部分3同轴心线安装于一个底座Ⅱ6上。钢绳绞车与制动器部分12通过两端的轴承座安装在另一个底座Ⅰ4上，两个底座的另一面通过距离调节丝杠2连接在一起，调整好距离后锁紧。并且保证绞车轴9中心线与电动机5轴中心线平行。通过调正距离调节丝杠2，可以保证主传动链条的张紧力。这三大部分通过两个底座联接构成一个总成体，组成绞车总成，它为捞油作业提供可以自由收、放，并且具有牵引力和收、放速度的钢绳18。
本发明在钢绳绞车与制动器部分12中，制动器与绞车容绳槽装在同一根轴上，这根轴为绞车轴9，在绞车轴9的一端装有链轮，通过主传动链条1和传动与变速器部分3的轴端链轮相联接，实现动力和速度的传递。在绞车轴9的另一端装有绞车总成轴向移动付链轮，通过链条与实现绞车轴向移动的轴向牵引丝母7链轮相联接。轴向牵引丝母7安装在底座Ⅰ上。通过轴向牵引丝杠10的作用，实现绞车总成的轴向移动，并且使移动速度与钢绳缠绕速度和圈数同步，从而保证了钢绳18在绞车容绳槽中自然有序排列，使系统正常运行。
绞车总成轴向移动的速度和动力来源于绞车轴9，因此保证了绞车总成移动的速度和方向与绞车轴9的旋转速度和转向相匹配。也可以不通过绞车轴9直接传动。把轴向牵引丝杠10做为主传动源，其动力和转速通过安装一个电动机实现。其速度和转向的信号指令可以从电动机5或者绞车轴9通过传感器获取。
当绞车总成轴向移动到一侧的极限位置时，径向牵引电动机25就会获取一个启动和旋转的信号，按照这个信号指令，径向牵引电动机25带动径向牵引丝杠23按指令旋转，通过径向牵引丝母24带动燕尾滑动座22向前或者向后移动一个钢绳直径的距离。这样钢绳绞车与制动器部分12每收一层钢绳，即向后移动一个钢绳直径的距离；每放一层绳，即向前移动一个钢绳直径的距离。从而保证钢绳活绳中心线始终对正井口中心。由于钢绳绞车与制动器部分12的前后移动，造成主传动链条1和牵引传动链条8的伸长和缩短，解决的方案是可以采用变距涨紧轮的方法来解决。
缠满钢绳的绞车总成通过四组滚轮安装于轴向移动轨道11之上，滚轮轴安装于钢绳绞车与制动器部分12的底座Ⅰ4上。并使绞车总成在轴向移动轨道11上左右轴向移动自如。绞车总成轴向移动轴向牵引丝杠10固定在高架平台的另一侧，限位滑轮组13安装于高架平台中间位置，由两个滑轮钢丝绳槽组成的过绳孔中心和捞油井口16中心重合。把缠于绞车容绳槽中的最末一圈的钢绳18活绳头对中井口中心向下拉出，穿过钢丝绳限位滑轮组13过绳孔中心后，再把钢绳密封器14按从上到下的顺序从钢绳18活绳头一端穿在钢绳18上，然后把捞油工具20上端锁紧在钢绳18活绳头端部。把捞油工具20下部对准捞油井口16中心，穿过捞油井口16，把挂于钢绳18上的捞油工具20放入井筒套管21中，最后再把穿在钢绳18上的钢绳密封器14固定安装在捞油井口16上，至此，“绞车上置式捞油装置”即安装完毕。这种“绞车上置式捞油装置”即可手动操作，也可以实现自动控制或者智能控制。
本发明的绞车总成安装在高架平台19的上部。在绞车总成和高架平台19中间安装有绞车总成的轴向移动轨道11。这个高架平台19固定安装在捞油井口16之上，我们把这种形式称作固定式捞油装置；将高架平台19设置为可伸缩式，安装于撬装爬犁上，即为移动式撬装捞油装置；安装于汽车底盘之上，即为移动式捞油车。
下面，仅以手动控制为例说明其采油过程。接通电源启动电机，下放捞油工具20至动液面以下的一定深度，停止下放。然后以一定的速度上提捞油工具20至井口预定位置，减速上提，从捞油井口出油三通15排出捞上来的油液。至此完成一个捞油过程。在上提和下放捞油工具20的过程中，绞车进行收绳和放绳的旋转，在绞车旋转的过程中，绞车轴9一侧的绞车总成轴向移动付链轮和绞车轴9同速旋转，并且通过链条带动轴向牵引丝母7链轮以一定比例的速度旋转，这样在固定在高架平台一侧的轴向牵引丝杠10作用下，绞车总成实现与收、放绳速度同步的轴向移动，在限位滑轮组13的配合作用下，保证收、放绳过程中活绳头一端的钢绳18中心线始终对中井口中心，实现自然有序排绳、有效地保证了捞油作业和钢绳18的使用寿命。
钢绳18为捞油作业设备的核心元件，此类元件的安全性，运行的可靠性，后期维护方面和使用寿命，都取决于钢绳18的受力状态和钢绳18在绞车容绳槽中的排列形态。我们这种结构没有强制排绳机构和导向滑轮，使钢绳18走向顺畅自然。除绞车容绳槽一处有弯曲缠绕外，钢绳18在收、放过程中再没有其它的弯曲处和拐点。其它类型的捞油装置，最少也得有三处弯曲和拐点，而且有的弯曲半径很小。并且导向滑轮和排绳夹持轮，存在滑移弯折，使钢绳18始终处于交变应力下，增加了疲劳和断裂的风险，极大地制约着钢绳18的使用寿命。
本发明的具体操作流程为，当指令系统工作时，或松开钢绳制动器自由落体式下放系列捞油工具20，或者启动电动机5，靠电动机5控制下放捞油工具20，捞油工具20到达油液液面后，沉末到一定深度，如果是自由落体式下放的，刹车制动，停止下放；如果是通过电动机5下放的，关闭电动机5，刹车制动，停止下放。然后再启动电动机5，开始上提捞油工具20，捞油工具20单流阀在液柱作用下关闭，阀上液柱随着捞油工具20的上提而被带至捞油井口16处，当液柱上部液面接近捞油井口16时，减速上提，此时钢绳密封器14开始处于密封状态，随着捞油工具20的不断上提，油液从井口三通15排出。在捞油工具20下放过程，钢绳18从右至左逐圈下放，绞车轴9每转一圈，钢绳下放一圈，与此同时绞车轴9通过牵引传动链条8带动轴向牵引丝母7转动，这样在轴向牵引丝杠10的作用下，绞车总成向左移动一个钢绳直径的距离，当绞车总成达到左侧极限位置时，在轴向牵引丝杠10和轴向牵引丝母7的作用下，实现返回向右运动，并且旋转方向不变。当绞车总成返回向右侧运动到极限位置时，再实现返回运动，又从右向左移动，但绞车旋转方向依然不变，左右一个往返，下放两层绳。如此循环往复，直到放绳结束。保证了放绳速度和绞车总成移动速度同步，从而使系统得以无故障正常运行；上提捞油工具20时过程反之。
当绞车总成达到左、右侧极限位置时，在轴向牵引丝杠10和轴向牵引丝母7的作用下，绞车总成实现返回运动的同时，径向牵引电机25获得信号，带动径向牵引丝杠23转动，如果是放绳过程，所以通过径向牵引丝母24作用，带动燕尾滑动座22向前移动一个钢绳直径的距离，以弥补因为放绳一层后，钢绳18活绳头中心线后移一个钢绳直径的距离而产生与捞油井口16中心线的位置差。如果是收绳过程，径向牵引电机25则带动径向牵引丝杠与放绳时反方向旋转，通过径向牵引丝母24带动的燕尾滑动座22向后移动一个钢绳直径的距离。
本发明中所述的“轴向”和“径向”均依绞车轴9安装位置的轴线方向为参照方向；本发明也可以不设置径向移动，并不会对排绳造成根本的影响。
Claims (5)
1.绞车上置式捞油装置，其特征是：包括电动机(5)、传动与变速器部分(3)、钢绳绞车与制动器部分(12)、钢绳(18)、高架平台(19)、限位滑轮组(13)、钢绳密封器(14)以及捞油工具(20)；
所述电动机(5)和传动与变速器部分(3)连接，设置在底座Ⅱ(6)上；所述传动与变速器部分(3)通过主传动链条(1)与绞车轴(9)的一端连接；所述绞车轴(9)的另一端通过牵引传动链条(8)与轴向牵引丝母(7)连接；
所述钢绳绞车与制动器部分(12)设置在底座Ⅰ(4)上，且钢绳绞车与制动器部分(12)与底座Ⅰ(4)连接的位置设置有两组互相平行的燕尾滑动座(22)，所述两组互相平行的燕尾滑动座(22)的一侧中间位置设置有径向牵引丝母(24)，所述径向牵引丝母(24)与径向牵引丝杠(23)连接；所述径向牵引丝杠(23)与径向牵引电动机(25)连接；
钢绳绞车与制动器部分(12)的绞车容绳槽内设置有钢绳(18)；所述钢绳(18)下部设置有捞油工具(20)；所述底座Ⅰ(4)设置在高架平台(19)上，且底座Ⅰ(4)与底座Ⅱ(6)通过距离调节丝杠(2)连接；
所述高架平台(19)为笼形支架，高架平台(19)上固定设置有轴向牵引丝杠(10)和轴向移动轨道(11)；所述轴向牵引丝杠(10)与轴向牵引丝母(7)组合成一个绞车总成轴向移动付。
2.根据权利要求1所述的绞车上置式捞油装置，其特征是：所述轴向牵引丝母(7)设置在底座Ⅰ(4)上。
3.根据权利要求1所述的绞车上置式捞油装置，其特征是：所述钢绳(18)的活绳头与捞油井口(16)的中心线重合。
4.根据权利要求1所述的绞车上置式捞油装置，其特征是：所述高架平台(19)中间位置的横梁上设置有限位滑轮组(13)，且钢绳(18)从限位滑轮组(13)的过绳孔中心穿过。
5.根据权利要求1所述的绞车上置式捞油装置，其特征是：所述钢绳密封器(14)设置在限位滑轮组(13)的下部。
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