CN106593361A - 一种抽油泵智能驱动装置及卷扬式抽油机系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田采油设备领域，尤其涉及一种抽油泵智能驱动装置及卷扬式抽油机系统，包括电机、减速器、绞盘、井口支架、抽油杆和变频控制装置，抽油杆共分为两段，分别称为抽油杆上段和抽油杆下段，两段抽油杆通过抽油杆接头连接，抽油杆上段为玻璃纤维杆，抽油杆下段为钢制抽油杆或碳纤维杆，抽油杆上段和抽油杆下段的内部均设置有通信电缆和电热带，通信电缆和电热带在抽油杆接头处通过电连接器对接，抽油杆上段和抽油杆下段的内部均设置有通信电缆和电热带。本发明中的柔性抽油杆采用两段式结构，抽油杆上段采用最小弯曲半径较小的玻璃纤维杆制作，与碳纤维杆相比，玻璃纤维杆的最小弯曲半径可达到0.5米左右，从而有效减小了绞盘的尺寸。

Description

一种抽油泵智能驱动装置及卷扬式抽油机系统

技术领域

本发明属于油田采油设备领域，尤其涉及一种抽油泵智能驱动装置及卷扬式抽油机系统。

背景技术

抽油机是石油生产过程中常用的一种采油设备，采油时，抽油机通过抽油杆带动井下的抽油泵泵杆上下往复运动，从而将地层内的石油等液体泵送至地面。现有的抽油机大多为游梁式抽油机，受结构所限，这种抽油机的冲程较短、冲次较高，因此机械效率较低，单位产量的能耗较大。为了进一步降低能耗，提高生产效益，申请号为CN201010299647.0的发明专利公开了一种智能卷扬式提拉采油系统，这种采油系统通过卷扬机和盘绕在卷扬机上的钢丝绳带动井下的抽油泵的泵杆运动，从抽油机的结构上实现了提高冲程和降低冲次的目的(冲程可达百米)，进而降低能耗，提高生产效益。

然而，使用钢丝绳作为抽油绳具有一定的缺陷：

1、油井生产时，需要在井口处对上下往复运动的抽油绳进行密封，以防止井下的油和水从井口喷出而污染环境，但钢丝绳的表面粗糙且内部的钢丝与钢丝之间充满缝隙，因此密封效果较差。为了解决上述的问题，技术人员在钢丝绳的表面设置了塑料层，在钢丝绳的内部设置了热熔胶，在一定程度上解决了钢丝绳的井口密封问题。然而，由于钢丝与塑料和热熔胶的附着强度均比较差，这种新型钢丝绳在使用一段时间后便会出现钢丝与塑料或钢丝与热熔胶分离的问题，进而再次产生密封不严的问题。

2、钢丝绳的耐磨性较差，使用寿命较短，因此需要频繁更换，并且，磨损后的钢丝绳不能再次修复使用，只能报废处理，因此，采用钢丝绳时，设备的维护成本比较高。

3、钢丝绳的密度较大，因此对设备的动力性能要求较高，据省能耗也比较大。

4、生产时，常常需要在地面与井下的电子设备(传感器、测试仪器等)进行通信，由于现有的抽油杆本身无法实现这一功能，进行测试时，只能先将抽油杆起出，再向井中下入测试电缆和测试仪器，这种方式不但测试过程繁琐，而且必须在停产状态下进行，会影响生产的正常进行；

5、在使用过程中，抽油杆表面会大量结蜡，进而对生产造成不利影响。

另外，当需要进行井下作业时，需要将现有的此类抽油机上的导轮(甚至是井口支架的整体)拆下，从而避免导轮或井口支架妨碍井下作业的进行，而拆卸导轮时通常需要工人攀登至高处并需要动用起重机。因此拆卸过程比较繁琐。

发明内容

本发明提供一种抽油泵智能驱动装置及卷扬式抽油机系统，实现了长冲程、低冲次采油，从而大大增加采油效率，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明提供了一种抽油泵智能驱动装置，包括电机、减速器、绞盘、抽油杆和变频控制装置，所述的电机的输出轴通过联轴器与减速器的输入轴连接，所述的绞盘的旋转轴通过联轴器与减速器的输出轴连接，所述的抽油杆为柔性抽油杆，抽油杆的一端固定在绞盘上，另一端引入井口内。

所述的抽油杆共分为两段，分别称为抽油杆上段和抽油杆下段，两段抽油杆通过抽油杆接头连接，所述的抽油杆上段为玻璃纤维杆，抽油杆下段为碳纤维杆，抽油杆上段和抽油杆下段的内部均设置有通信电缆和电热带，抽油泵的泵杆上提至上极限位置时，抽油杆接头刚好到达井口处。

所述的绞盘的边缘设置有沿圆周阵列分布的制动槽，绞盘的侧面设置有制动爪，制动爪的一端铰接在绞盘支架上，制动爪的另一端设置有与所述的制动槽匹配的制动块，制动爪的中部设置有一个轴孔，轴孔内安装有一个凸轮，凸轮上的偏心孔内安装有制动轴，制动轴的轴端固定连接有制动手柄。

作为优选方案，所述的抽油杆上段的结构包括纵向玻璃纤维层、缠绕玻璃纤维层和环氧树脂层，所述的通信电缆、电热带、纵向玻璃纤维层、缠绕玻璃纤维层和环氧树脂层由内向外依次设置，所述的环氧树脂层内掺有金刚砂。所述的绞盘上设置有螺旋状的缠绕引导槽。所述的变频控制装置内设置有变频器和制动电阻。所述的抽油杆接头包括上连接套、锥套、转接头和下连接套，所述的上连接套和下连接套分别通过螺纹连接在转接头的两端，上连接套和下连接套的内部各设置有一个锥套，锥套的外侧与上连接套或下连接套通过锥面配合，锥套上设置有沿其轴线方向切出的切口，锥套与上连接套或下连接套相对滑动后产生夹紧作用，从而将抽油杆上段和抽油杆下段夹紧在抽油杆接头上。

本发明提供了一种卷扬式抽油机系统，包括上述的智能抽油机驱动装置、井口支架和抽油泵，所述的井口支架竖立在井口处，井口支架的顶部设置有导轮，从抽油泵智能驱动装置上引出的抽油杆绕过导轮的上侧之后，沿竖直方向垂下，继而引入井口内并与抽油泵的泵杆连接。所述的井口支架安装在位于地面的混凝土基座上，井口支架的底部设置有转盘，混凝土基座的顶部预制有井口支架安装板，转盘与井口支架安装板在其二者的中部通过销轴旋转连接，在其二者的边缘通过螺栓固定连接，转盘和井口支架安装板的一组相对面上均设置有圆环形凹槽，圆环形凹槽内设置有钢球，所述的井口支架与混凝土基座之间设置有连杆，连杆的一端通过插销连接在井口支架的中部，另一端通过插销连接在混凝土基座的边缘。从抽油泵智能驱动装置上引出的抽油杆的下端设置有带有标准抽油杆螺纹的泵杆接头，泵杆接头内设置有压力传感器。

作为优选方案，所述的泵杆接头包括泵杆连接体、锁紧螺母和压力传感器，锁紧螺母通过螺纹连接在泵杆连接体的上端，压力传感器设置在泵杆连接体的内部，泵杆连接体的上端设置有环形排布的夹爪，所有夹爪的外侧面与锁紧螺母的内侧面通过锥面配合，所述的抽油杆的下端插在夹爪之间，锁紧螺母旋进过程中，通过锥面配合迫使夹爪紧靠在抽油杆下段的外侧，从而将泵杆接头固定连接在抽油杆上，压力传感器与抽油杆下段内的通信电缆连接。压力传感器的承压面与压力传感器的外部通过压力平衡孔连通。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种新型的抽油泵智能驱动装置及卷扬式抽油机系统，在本发明中，采用玻璃纤维杆作为抽油绳，代替了现有技术中使用的钢丝绳，与现有技术相比，具有如下优点：

1、玻璃纤维杆(即玻璃钢杆)的外表面十分光滑平整，与钢丝绳相比更容易在井口处进行可靠的密封，从而改善密封效果；玻璃纤维杆的内部为实心结构，井下的高压液体无法从抽油绳的内部泄漏至井外，从而进一步改善了密封性。需要说明的是，玻璃纤维杆虽然为杆状，但柔性较好，因此足以作为柔性抽油杆(抽油绳)使用。

2、通过在玻璃纤维杆的外层环氧树脂内添加金刚砂，可使得玻璃纤维杆的耐磨性能远高于钢丝绳或者钢丝绳外的塑料层，因此，玻璃纤维杆与钢丝绳相比，使用寿命更长。另外，在玻璃纤维杆的外层，作为耐磨层的环氧树脂层磨损后，可用同样组份的环氧树脂进行修复，而不用完全报废，从而节省了物料成本，而修复前后，玻璃纤维杆的抗拉性能几乎不会降低。

3、与钢丝绳相比，玻璃纤维杆和碳纤维杆的密度低得多，从而大大降低了举升载荷，也降低了举升能耗。

众所周知，抽油杆在使用过程中，不但要承受很大的拉力载荷，而且必须具备极好的耐磨性能和耐腐蚀性能，而碳纤维杆具有超强的抗拉强度和耐腐蚀性，同时在碳纤维杆外侧的环氧树脂层中掺入金刚砂也可有效改善其耐磨性能，因此非常适合在井下环境中使用。另外，与玻璃纤维杆相比，碳纤维杆的密度更细小，可进一步较小举升载荷，从而进一步降低据省能耗。但是，碳纤维杆的柔韧性较差，满足抽油杆性能需求的碳纤维杆的最小弯曲半径至少在1.5米以上，如果将碳纤维杆盘绕在绞盘上，那么绞盘的尺寸会很大，不但增加了抽油机的成本，而且不利于抽油机的安装和运输。

为了解决在井上部分使用碳纤维抽油杆时绞盘尺寸过大的问题，本发明中的柔性抽油杆采用两段式结构，抽油杆上段采用最小弯曲半径较小的玻璃纤维杆制作，与碳纤维杆相比，在保证同样抗拉强度的同时，玻璃纤维杆的最小弯曲半径可达到0.5米左右，从而有效减小了绞盘的尺寸。需要说明的是，在油井内，靠近井口的区段内的抽油杆的受磨损和腐蚀的侵害较少，因此，虽然与碳纤维杆相比，玻璃纤维杆的性能稍差，但足以满足抽油杆上段的使用要求。

4、本发明在抽油杆的内部设置了通信电缆，通过通信电缆可实现地面与井下的通信，从而将井下的传感器采集到的信号实时传回地面，以实现对井下状况的实时监测。

5、本发明在抽油杆的内部设置了电热带(电热带可缠绕在通信电缆的外侧)，通过电热带可对抽油杆进行加热，从而有效避免抽油杆结蜡。

6、本发明在抽油杆的下端设置了压力传感器，通过压力传感器测得的压力参数，可准确换算出井下液面高度，以便对井下情况进行实时监控。另外，测量液面时，无需停产停机，不会对生产进度造成影响。

7、本发明采用两种制动方式：一种是通过变频控制装置内的制动电阻对电机进行电气制动，另一种是采用了凸轮式的制动机构进行机械制动。电气制动可通过常见的的自动化控制方式实现自动制动，可在无人看管的情况下自主动作，防止发生事故；机械制动保证了制动的可靠性，避免电器制动断电失效后产生无法制动的问题。通过制动轴带动凸轮旋转，进而调整制动爪与绞盘边缘之间的距离，当制动爪上的制动块刚好卡在绞盘边缘的制动槽内时，绞盘被制动。与现有的抱紧制动机构相比，这种制动机构的制动力更大，制动更可靠。

8、本发明中的井口支架采用可旋转连接，进行井下作业前，先撤掉抽油杆，然后将连接井口支架和混凝土基座的螺栓拆掉，便可将井口支架沿销轴旋转180°，从而让出井口上方的空间，井下作业完成后，将井口支架转回原位即可。与拆卸导轮或井口支架相比，这样的设计不但操作省力，拆装方便，而且工人在地面即可完成转动井口支架的操作，消除了高空作业存在的安全隐患。另外，上述结构非常简单，以非常低廉的成本投入，达到了较好的技术效果。

附图说明

图1是卷扬式抽油机系统的整体结构示意图；

图2是电机、减速器和绞盘的连接结构示意图；

图3是图1中A处的局部放大图；

图4是图2中B处的局部放大图；

图5是抽油杆接头的结构示意图；

图6是图5中C处的截面图；

图7是泵杆接头的结构示意图；

图8是玻璃纤维杆的结构示意图；

图9是井口支架与混凝土基座的连接结构示意图。

图中：1-井口，2-井口支架，3-绞盘支架，4-绞盘，5-电机，6-变频控制装置，7-减速器，8-抽油杆上段，9-导轮，10-联轴器，11-缠绕引导槽，12-上连接套，13-转接头，14-电连接器，15-下连接套，16-抽油杆下段，17-电热带，18-标准抽油杆螺纹，19-压力传感器，20-锁紧螺母，21-夹爪，22-压力平衡孔，23-锥套，24-制动爪，25-制动轴，26-制动块，27-制动槽，28-制动手柄，29-凸轮，30-通信电缆，31-切口，32-泵杆连接体，33-混凝土基座，34-连杆，35-井口支架安装板，36-钢球，37-螺栓，38-转盘，39-销轴，40-纵向玻璃纤维层，41-缠绕玻璃纤维层，42-环氧树脂层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

本实施例是一种卷扬式抽油机系统，包括抽油泵智能驱动装置、井口支架2和抽油泵。

抽油泵智能驱动装置包括电机5、减速器7、绞盘4、抽油杆和变频控制装置6，所述的电机5的输出轴通过联轴器10与减速器7的输入轴连接，所述的绞盘4的旋转轴通过联轴器10与减速器7的输出轴连接。

本发明中采用了减速器7作为电机5与绞盘4之间的传动装置，而现有技术中采用了链传动机构。与链传动机构相比，减速器7可以提供更大的减速比，从而降低对电机5的功率的要求。

所述的抽油杆共分为两段，分别称为抽油杆上段8和抽油杆下段16，两段抽油杆通过抽油杆接头连接，所述的抽油杆上段8为玻璃纤维杆，抽油杆下段16为碳纤维杆。与钢丝绳相比，玻璃纤维杆和碳纤维杆的密度低得多，从而大大降低了举升载荷，也降低了举升能耗。

玻璃纤维杆(即玻璃钢杆)的外表面十分光滑平整，与钢丝绳相比更容易在井口处进行可靠的密封，从而改善密封效果；玻璃纤维杆的内部为实心结构，井下的高压液体无法从抽油绳的内部泄漏至井外，从而进一步改善了密封性。需要说明的是，玻璃纤维杆虽然为杆状，但柔性较好，因此足以作为柔性抽油杆(抽油绳)使用。另外，使用表面光洁度比较差的钢丝绳时，对井口密封盒内的密封件的损耗比较大，密封件需要频繁更换，密封件的成本虽然很低，但更换密封件时所消耗的人力以及对生产的影响会产生很大的经济损失，而采用本发明所述的玻璃纤维杆可有效解决这一问题。

在油井的井下，抽油杆所处的理化环境非常复杂，既要承受高温、高压，又要承受多种酸、碱等多种化学药剂的腐蚀，因此，抽油杆不但要承受很大的拉力载荷，而且必须具备极好的耐磨性能和耐腐蚀性能，而碳纤维杆具有超强的抗拉强度和耐腐蚀性，同时在碳纤维杆外侧的环氧树脂层中掺入金刚砂也可有效改善其耐磨性能，因此非常适合在井下环境中使用。另外，与玻璃纤维杆相比，单位长度的碳纤维杆的重量更小，可进一步减小举升载荷，从而进一步降低举升能耗。但是，在全井均使用碳纤维杆并不合理，原因在于：碳纤维杆的柔韧性较差，满足抽油杆性能需求的碳纤维杆的最小弯曲半径至少在1.5米以上，如果将碳纤维杆盘绕在绞盘4上，那么绞盘4的外径至少达到3米，这不但会增加了抽油机的成本，而且难以进行安装和运输。

为了解决在井上部分使用碳纤维抽油杆时绞盘4尺寸过大的问题，本发明中的柔性抽油杆采用两段式结构，需要在绞盘4上盘绕的抽油杆上段8采用最小弯曲半径较小的玻璃纤维杆制作，与碳纤维杆相比，在保证同样抗拉强度的同时，玻璃纤维杆的最小弯曲半径可达到0.5米左右，从而有效减小了绞盘4的尺寸。需要说明的是，在油井内，靠近井口的区段内的抽油杆的受磨损和腐蚀的侵害较少，因此，虽然与碳纤维杆相比，玻璃纤维杆的性能稍差，但足以满足抽油杆上段8的使用要求。退一步讲，即使抽油杆上段8损坏失效，也只需更换抽油杆上段8即可，而不需要更换全部抽油杆。

抽油杆上段8和抽油杆下段16的内部均设置有通信电缆30和电热带17，通信电缆30和电热带17在抽油杆接头处通过电连接器14对接。。在抽油杆的内部设置通信电缆30，通过通信电缆30可实现地面与井下的通信，从而将按需设置在井下的各种传感器采集到的信号实时传回地面，以实现对井下状况的实时监测。在抽油杆的内部设置电热带17(电热带17可缠绕在通信电缆30的外侧)，通过电热带17可对抽油杆进行加热，从而有效避免抽油杆结蜡。在上述结构中，通信电缆30、电热带17和电连接器14均为市售产品，很容易买到，因此具体结构不再赘述。

具体实施时，使抽油杆上段8的长度最小，可保证全井抽油杆的重量最小，而抽油泵的泵杆上提至上极限位置，抽油杆接头刚好到达井口1处时，抽油杆上段8的长度为最小。

所述的抽油杆的下端设置有带有标准抽油杆螺纹18的泵杆接头，泵杆接头内设置有压力传感器19。通过压力传感器19测得的压力参数，可准确换算出井下液面高度，以便对井下情况进行实时监控，当液面较高时，相应地配以较大的冲程，当液面较低时相应地配以较小的冲程，从而实现对冲程的智能化调整，通过这种调整实现液面与冲程的匹配，可起到防止“干抽”现象的作用，即有利于延长抽油泵的使用寿命，又能降低电机5的载荷，节能增效。另外，测量液面时，无需停产停机，不会对生产进度造成影响。

所述的绞盘4的边缘设置有沿圆周阵列分布的制动槽27，绞盘4的侧面设置有制动爪24，制动爪24的一端铰接在绞盘支架3上，制动爪24的另一端设置有与所述的制动槽27匹配的制动块26，制动爪27的中部设置有一个轴孔，轴孔内安装有一个凸轮29，凸轮29上的偏心孔内安装有制动轴25，制动轴25的轴端固定连接有制动手柄28。

制动时，向下压动制动手柄28，以使制动轴25旋转，进而带动凸轮29旋转，由于制动轴25与绞盘4相对静止，所以，转动的凸轮29迫使制动爪24向绞盘4靠近，进而使制动块26与制动槽27卡合，卡合后，凸轮29应该已转过死点，从而保证松开制动手柄28后，制动不会自动解除。

本发明采用两种制动方式：一种是通过变频控制装置6内的制动电阻对电机进行电气制动(此为通用的电机制动方式)，另一种是采用了凸轮式的制动机构进行机械制动。电气制动可通过常见的自动化控制方式实现自动制动，可在无人看管的情况下自主动作，防止发生事故；机械制动保证了制动的可靠性，避免电器制动断电失效后产生无法制动的问题。另外，现有技术中，某些抽油机上也设置了机械制动机构，但通常是采用摩擦制动原理制成的，采用这种制动方式时，人需要施加的驱动力较大，而制动力仍然较小。与摩擦制动机构相比，上述的机械制动机构的驱动力更小，制动力更大，制动更可靠，结构也更加简单，使用寿命也更长。需要说明的是，在本发明中，只需要在停机的情况下，而不需要在运转过程中制动。

现有技术中，通常采用复杂的排绳机构对抽油绳的排列进行引导，以使其整齐地缠绕在绞盘4上。而在本发明中，所述的绞盘4上设置有螺旋状的缠绕引导槽11，缠绕引导槽11可在绞盘4旋转过程中对抽油杆上段8的缠绕路径进行引导，从而使抽油杆上段整齐排列。与现有技术相比，本发明省去了复杂的排绳机构，从而使设备的结构得到显著的简化。

所述的抽油杆接头包括上连接套12、锥套23、转接头13和下连接套15，所述的上连接套12和下连接套15分别通过螺纹连接在转接头13的两端，上连接套12和下连接套15的内部各设置有一个锥套23，锥套23的外侧与上连接套12或下连接套15通过锥面配合，锥套23上设置有沿其轴线方向切出的切口31，锥套23与上连接套12或下连接套15相对滑动后产生夹紧作用，从而将抽油杆上段8和抽油杆下段16夹紧在抽油杆接头上。

抽油杆接头是专门为连接抽油杆上段8和抽油杆下段16而设计的，其结构上采用锥面配合的夹紧原理，抽油杆承受的拉力载荷越大，夹紧力越大，从而保证了两段抽油杆之间牢固可靠地连接。

所述的泵杆接头包括泵杆连接体32、锁紧螺母20和压力传感器19，锁紧螺母20通过螺纹连接在泵杆连接体32的上端，压力传感器19设置在泵杆连接体32的内部，泵杆连接体32的上端设置有环形排布的夹爪21，所有夹爪21的外侧面与锁紧螺母20的内侧面通过锥面配合，所述的抽油杆的下端插在夹爪21之间，锁紧螺母20旋进过程中，通过锥面配合迫使夹爪21紧靠在抽油杆下段16的外侧，从而将泵杆接头固定连接在抽油杆上，压力传感器19与抽油杆下段内的通信电缆30连接。压力传感器19的承压面与压力传感器19的外部通过压力平衡孔22连通。泵杆接头的基础功能是将抽油杆与井下的泵杆连接，本发明在满足其基本功能的基础上设置了容纳压力传感器19的空间，压力传感器19的上端直接电连接在通信电缆30上，压力传感器19的下端与外界连通，使得压力传感器19的安装结构最简化，压力传感器19的周围与泵杆连接体32的内壁之间设置有O型密封圈，防止井下的液体进入通信电缆30与压力传感器19的接线头处而导致短路事故。

所述的井口支架2竖立在井口处，井口支架2的顶部设置有导轮9，抽油杆的一端固定在绞盘4上，另一端绕过导轮9的上侧之后，沿竖直方向垂下，继而引入井口1内并与抽油泵的泵杆连接。井口支架2安装在位于地面的混凝土基座33上，井口支架3的底部设置有转盘38，混凝土基座33的顶部预制有井口支架安装板35，转盘38与井口支架安装板35在其二者的中部通过销轴39旋转连接，在其二者的边缘通过螺栓37固定连接。井口支架2采用可旋转连接，进行井下作业前，先撤掉抽油杆，然后将连接井口支架2和混凝土基座33的螺栓37拆掉，便可将井口支架2沿销轴39旋转180°，从而让出井口1上方的空间，井下作业完成后，将井口支架2转回原位即可。与拆卸导轮9或井口支架2相比，这样的设计不但操作省力，拆装方便，而且工人在地面即可完成转动井口支架2的操作，消除了高空作业存在的安全隐患。另外，上述结构非常简单，以非常低廉的成本投入，达到了较好的技术效果。

转盘38和井口支架安装板35的一组相对面上均设置有圆环形凹槽，圆环形凹槽内设置有钢球36。钢球36与位于其上下两侧的转盘38和井口支架安装板35共同构成了一个与推力轴承类似的轴承机构，其功能是降低井口支架2旋转时的摩擦阻力，使得井口支架2可由单人进行旋转操作，达到了减少人员投入的目的。

所述的井口支架2与混凝土基座33之间设置有连杆34，连杆34的一端通过插销连接在井口支架2的中部，另一端通过插销连接在混凝土基座33的边缘。连杆34的作用是对井口支架2的结构进行加固，使其具有更高的结构强度。连杆34通过插销安装连接，是为了在旋转井口支架2时进行拆卸。

所述的抽油杆上段8的结构包括纵向玻璃纤维层40、缠绕玻璃纤维层41和环氧树脂层42，所述的通信电缆30、电热带17、纵向玻璃纤维层40、缠绕玻璃纤维层41和环氧树脂层42由内向外依次设置。在上述结构中，纵向玻璃纤维层40是承受拉力载荷的核心结构，其中的玻璃纤维沿玻璃纤维杆的轴向设置，并且其中的各股玻璃纤维通过环氧树脂粘结在一起。缠绕玻璃纤维层41内的玻璃纤维螺旋缠绕在纵向玻璃纤维层40的外侧，螺旋缠绕结构可有效改善玻璃纤维杆的抗弯、抗扭和抗压强度，防止玻璃纤维杆在承受弯矩、扭矩或受压时劈裂。环氧树脂层42作为耐磨层，在抵抗磨损的同时，也有效保护了玻璃纤维杆内部的玻璃纤维，防止其损伤。

通过在玻璃纤维杆的外层环氧树脂内添加金刚砂，可使得玻璃纤维杆的耐磨性能远高于钢丝绳或者钢丝绳外的塑料层，生产实践证明，在环氧树脂层42内添加5％的金刚砂，耐磨强度至少提高三倍。因此，玻璃纤维杆与钢丝绳相比，使用寿命更长。另外，在玻璃纤维杆的外层，作为耐磨层的环氧树脂层42磨损后，可用同样组份的环氧树脂进行修复，而不用完全报废，从而节省了物料成本，而修复前后，只要玻璃纤维杆的中的玻璃纤维没有磨损，玻璃纤维杆的抗拉性能几乎不会降低。由此可见，与钢丝绳相比，玻璃纤维杆具有“寿命更长”和“可修复”这两个重要特征，通过延长抽油杆(绳)的使用寿命，并对抽油杆(绳)进行重复利用，可节省抽油杆(绳)投入，从而产生可观的经济效益。

所述的碳纤维杆的结构可参考玻璃纤维杆的结构(即只把玻璃纤维杆中的玻璃纤维成分换成碳纤维)来制造。

Claims (7)

1.一种抽油泵智能驱动装置，包括电机(5)、减速器(7)、绞盘(4)、抽油杆和变频控制装置(6)，所述的电机(5)的输出轴通过联轴器(10)与减速器(7)的输入轴连接，所述的绞盘(4)的旋转轴通过联轴器(10)与减速器(7)的输出轴连接，所述的抽油杆为柔性抽油杆，抽油杆的一端固定在绞盘(4)上，另一端引入井口(1)内，其特征在于：

所述的抽油杆共分为两段，分别称为抽油杆上段(8)和抽油杆下段(16)，两段抽油杆通过抽油杆接头连接，所述的抽油杆上段(8)为玻璃纤维杆，抽油杆下段(16)为碳纤维杆，抽油杆上段(8)和抽油杆下段(16)的内部均设置有通信电缆(30)和电热带(17)，抽油泵的泵杆上提至上极限位置时，抽油杆接头刚好到达井口(1)处；

所述的绞盘(4)的边缘设置有沿圆周阵列分布的制动槽(27)，绞盘(4)的侧面设置有制动爪(24)，制动爪(24)的一端铰接在绞盘支架(3)上，制动爪(24)的另一端设置有与所述的制动槽(27)匹配的制动块(26)，制动爪(27)的中部设置有一个轴孔，轴孔内安装有一个凸轮(29)，凸轮(29)上的偏心孔内安装有制动轴(25)，制动轴(25)的轴端固定连接有制动手柄(28)。

2.根据权利要求1所述的一种抽油泵智能驱动装置，其特征在于：所述的抽油杆上段(8)的结构包括纵向玻璃纤维层(40)、缠绕玻璃纤维层(41)和环氧树脂层(42)，所述的通信电缆(30)、电热带(17)、纵向玻璃纤维层(40)、缠绕玻璃纤维层(41)和环氧树脂层(42)由内向外依次设置，所述的环氧树脂层(42)内掺有金刚砂。

3.根据权利要求1所述的一种抽油泵智能驱动装置，其特征在于：所述的绞盘(4)上设置有螺旋状的缠绕引导槽(11)。

4.根据权利要求1所述的一种抽油泵智能驱动装置，其特征在于：所述的变频控制装置(6)内设置有变频器和制动电阻。

5.根据权利要求1所述的一种抽油泵智能驱动装置，其特征在于：所述的抽油杆接头包括上连接套(12)、锥套(23)、转接头(13)和下连接套(15)，所述的上连接套(12)和下连接套(15)分别通过螺纹连接在转接头(13)的两端，上连接套(12)和下连接套(15)的内部各设置有一个锥套(23)，锥套(23)的外侧与上连接套(12)或下连接套(15)通过锥面配合，锥套(23)上设置有沿其轴线方向切出的切口(31)，锥套(23)与上连接套(12)或下连接套(15)相对滑动后产生夹紧作用，从而将抽油杆上段(8)和抽油杆下段(16)夹紧在抽油杆接头上。

6.一种采用权利要求1-5中任意一项所述的抽油泵智能驱动装置的卷扬式抽油机系统，包括智能抽油机驱动装置、井口支架和抽油泵，所述的井口支架(2)竖立在井口(1)处，井口支架(2)的顶部设置有导轮(9)，从抽油泵智能驱动装置上引出的抽油杆绕过导轮(9)的上侧之后，沿竖直方向垂下，继而引入井口(1)内并与抽油泵的泵杆连接，其特征在于：

所述的井口支架(2)安装在位于地面的混凝土基座(33)上，井口支架(3)的底部设置有转盘(38)，混凝土基座(33)的顶部预制有井口支架安装板(35)，转盘(38)与井口支架安装板(35)在其二者的中部通过销轴(39)旋转连接，在其二者的边缘通过螺栓(37)固定连接，转盘(38)和井口支架安装板(35)的一组相对面上均设置有圆环形凹槽，圆环形凹槽内设置有钢球(36)，所述的井口支架(2)与混凝土基座(33)之间设置有连杆(34)，连杆(34)的一端通过插销连接在井口支架(2)的中部，另一端通过插销连接在混凝土基座(33)的边缘；

从抽油泵智能驱动装置上引出的抽油杆的下端设置有带有标准抽油杆螺纹(18)的泵杆接头，泵杆接头内设置有压力传感器(19)。

7.根据权利要求6所述的一种卷扬式抽油机系统，其特征在于：所述的泵杆接头包括泵杆连接体(32)、锁紧螺母(20)和压力传感器(19)，锁紧螺母(20)通过螺纹连接在泵杆连接体(32)的上端，压力传感器(19)设置在泵杆连接体(32)的内部，泵杆连接体(32)的上端设置有环形排布的夹爪(21)，所有夹爪(21)的外侧面与锁紧螺母(20)的内侧面通过锥面配合，所述的抽油杆下段(16)的下端插在夹爪(21)之间，锁紧螺母(20)旋进过程中，通过锥面配合迫使夹爪(21)紧靠在抽油杆下段(16)的外侧，从而将泵杆接头固定连接在抽油杆上，压力传感器(19)与抽油杆下段内的通信电缆(30)连接。压力传感器(19)的承压面与压力传感器(19)的外部通过压力平衡孔(22)连通。