CN106761571A - 密封钢丝绳数控卷扬抽油机 - Google Patents

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王金东
张隆宇
赵海洋
卜庆超
韩辉
李颖
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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121—Lifting well fluids
    • E21B43/126—Adaptations of down-hole pump systems powered by drives outside the borehole, e.g. by a rotary or oscillating drive

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Abstract

本发明涉及的是密封钢丝绳数控卷扬抽油机，这种密封钢丝绳数控卷扬抽油机的磁粉制动器连接电机，卷筒固定在筒座上，减速箱输出轴通过向上倾斜的第一链条与卷筒的转轴连接，减速箱输出轴上安装编码器；密封钢丝绳缠绕在卷筒上，密封钢丝绳依次通过排绳器、导向机构、井口密封装置后，进入油井，其另一端与井下抽油器相连接，抽油器上端固定有压力传感器，下端连接加重杆；排绳器安装在排绳支架上，卷筒的转轴通过向上倾斜的第二链条与排绳器的单向往复丝杠连接，密封钢丝绳与排绳器的导绳轮恰好相切；导向机构由多个连续的定滑轮组成。本发明由于使用密封钢丝绳，其密封性高达90%以上，又配合气动抽汲密封盒，井口密封好，钢丝绳使用寿命长。

Description

密封钢丝绳数控卷扬抽油机
技术领域
本发明涉及油田开发领域的抽油设备，具体涉及密封钢丝绳数控卷扬抽油机。
背景技术
随着油田的不断开采，我国大部分油田已进入开发中后期，一些低渗透油层也进一步得到开采，其中低产液井数持续增加。对于低渗、超低渗油藏油田，开采难度增大，常规抽油机举升投入高、能耗高、效率低，已无法满足低渗难采储层经济开发的需求，因此国内外在对新型节能型抽油机方面进行了大量的研究，研发出多种新型节能抽油机，目前采用比较多的是提捞抽油机。但是现阶段提捞抽油机主要使用涂塑钢丝绳。这种钢丝绳虽然密封效果较好，但是寿命低，密封外层易损坏，尤其在大载荷反复弯曲的情况下。一旦涂塑钢丝绳损坏，涂层脱落，会造成环境污染，油品质量受损等问题。如果使用普通钢丝绳，不仅密封效果差，而且，由于钢丝绳存在螺旋槽，钢丝绳与密封件之间有较高的接触压力才能有较好的密封效果，但当提高接触压力时，钢丝绳的螺旋结构又会产生很大的扭矩，因为密封件是静止不动的，所以这个扭矩将反作用在钢丝绳上，使钢丝绳出现抽丝、打扭现象，同时加剧密封盒磨损，降低使用寿命。
发明内容
本发明的一个目的是提供密封钢丝绳数控卷扬抽油机，这种密封钢丝绳数控卷扬抽油机用于解决现有提捞抽油机普遍存在的钢丝绳破损及密封问题的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种密封钢丝绳数控卷扬抽油机包括密封钢丝绳、井口支架、导向机构、底座、排绳器、储气罐、卷筒、减速箱、电机、磁粉制动器，底座上装配卷筒、储气罐、减速箱、电机、磁粉制动器、排绳支架，构成抽油机的主机；磁粉制动器连接电机；电机输出轴连接减速箱输入轴连接；卷筒固定在筒座上，减速箱输出轴通过向上倾斜的第一链条与卷筒的转轴连接，减速箱输出轴上安装有编码器；密封钢丝绳缠绕在卷筒上，密封钢丝绳依次通过排绳器、导向机构、井口密封装置后，进入油井，其另一端与井下抽油器相连接，抽油器上端固定有压力传感器，下端连接加重杆；排绳器安装在排绳支架上，卷筒的转轴通过向上倾斜的第二链条与排绳器的单向往复丝杠连接，密封钢丝绳与排绳器的导绳轮恰好相切；井口密封装置使用气动抽汲密封盒，由上、下两个密封胶筒组成，每个密封胶筒对应设置环形气缸，活塞分别位于环形气缸内，两个环形气缸之间有连通孔，连通孔连接进气口；每个活塞与其对应设置的胶皮座之间设置一个回位弹簧，进气口连接储气罐，密封钢丝绳依次从上、下两个密封胶桶穿过；所述导向机构由多个连续的定滑轮组成；密封钢丝绳与卷筒之间通过先将密封钢丝绳卷入卷筒端部再用压板固定的方式固定，密封钢丝绳为Z型丝密封钢丝绳。
上述方案中导向机构主要由滑轮支架和五个连续的定滑轮组成；所述五个定滑轮等间距布置在直径1680mm的圆上。
上述方案中卷筒直径为2000mm，为多层缠绕筒。
上述方案中井口密封装置的密封压力无级调节，下冲程时，气动抽汲密封盒内泄压阀卸掉其内的气体，通过回位弹簧和上、下两个密封胶筒自身张力使活塞和胶皮座回位，使密封胶筒与密封钢丝绳的密封接触压力减小；上冲程时，储气罐内的压缩空气作用在双级活塞，推动活塞上行，压缩上部的密封胶筒使其变形，向内收缩抱紧密封钢丝绳，密封井口。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明由于使用密封钢丝绳，其本身密封性高达90%以上，在配合使用气动抽汲密封盒，井口密封效果良好；与钢丝绳接触的零件（导绳轮、定滑轮，密封胶筒）表面都采用半圆表面，接触表面大，工作中钢丝绳接触应力小，应力分布均匀，使用寿命长。本发明井口密封装置上下冲程压力可调，使用气动密封装置，在上冲程控制密封胶筒抱紧，密封井口；下冲程密封胶筒恢复原状减少密封胶筒与钢丝绳之间的磨损，延长密封胶筒与钢丝绳寿命，同时，减小下行阻力。
2、本发明中使用Z型丝密封钢丝绳为由异形丝捻制成的光面密封钢丝绳，在与密封装置配合时基本不会出现抽丝、打扭现象。
3、本发明使用连续定滑轮组成的多轮导向机构代替一个大轮滑的导向机构，安装维护更简便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的俯视图。
图中：1—井口密封装置、2—密封钢丝绳、3—井口支架、4—导向机构、5—底座、6—排绳器、7—储气罐、8—卷筒、9—减速箱、10—电机、11—磁粉制动器、12—排绳支架、13—筒座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
结合图1、图2所示，这种密封钢丝绳数控卷扬抽油机包括密封钢丝绳2、井口支架3、导向机构4、底座5、排绳器6、储气罐7、卷筒8、减速箱9、电机10、磁粉制动器11，底座5上装配了卷筒8、储气罐7、减速箱9、电机10、磁粉制动器11、排绳支架12，构成抽油机的主机；磁粉制动器11通过联轴器与电机10连接，电机10通过联轴器与减速箱9输入轴连接，卷筒8固定在筒座13上，减速箱9输出轴通过向上倾斜的第一链条与卷筒8的转轴连接，减速箱9输出轴上安装有编码器；密封钢丝绳2一端固定在所述卷筒8上，随卷筒8旋转缠绕在卷筒8上，密封钢丝绳2依次通过排绳器6、导向机构4、井口密封装置1后，进入油井，其另一端与井下抽油器相连接，抽油器上端固定有压力传感器，下端连接加重杆；排绳器6安装在排绳支架12上，卷筒8的转轴通过向上倾斜的第二链条与排绳器6的单向往复丝杠连接，密封钢丝绳2与排绳器6的导绳轮恰好相切；密封钢丝绳2与卷筒8之间通过先将密封钢丝绳2卷入卷筒8端部再用压板固定的方式固定，密封钢丝绳2为Z型丝密封钢丝绳。
导向机构4为基于Z型丝密封钢丝绳改进设计的多轮导向机构，主要由滑轮支架和五个连续的定滑轮组成；所述五个定滑轮等间距布置在直径1680mm的圆上。
卷筒8为基于密封钢丝绳2改进设计的大尺寸卷筒，卷筒8直径为2000mm，为多层缠绕筒。
井口密封装置1使用气动抽汲密封盒，由上、下两个密封胶筒组成，每个密封胶筒对应设置环形气缸，活塞分别位于环形气缸内，两个环形气缸之间有连通孔，连通孔连接进气口；每个活塞与其对应设置的胶皮座之间设置一个回位弹簧，进气口连接储气罐7，密封钢丝绳2依次从上、下两个密封胶桶穿过；
所述井口密封装置1使用气动抽吸密封盒，双级密封，井口密封装置1密封压力可无级调节，下冲程时，气动抽汲密封盒内泄压阀卸掉其内的气体，通过回位弹簧和上、下两个密封胶筒自身张力使活塞和胶皮座回位，使密封胶筒与密封钢丝绳2的密封接触压力减小；上冲程时，储气罐7内的压缩空气作用在双级活塞，推动活塞上行，压缩上部的密封胶筒使其变形，向内收缩抱紧密封钢丝绳，密封井口。
在工作之前需要对抽油器下井深度、井下液面压力值、冲程长度、限定电流大小等参数进行设置。下冲程，控制器控制磁粉制动器11松开，电机10反转，在加重杆的作用下，抽油器带着柔性抽油杆下行，井口密封装置1内泄压阀卸掉其内的气体，通过回位弹簧和密封胶筒自身张力使活塞和胶皮座回位，使密封胶筒与密封钢丝绳2的密封接触压力减小；通过减速箱9输出轴上的编码器，可检测抽油器的下井深度，达到预设的深度，控制器控制磁粉制动器11制动，下行停止；控制系统可根据压力传感器所检测到的井下压力的变化，可判断出动液面高度，达到预设高度时，开始上冲程，电机10正转，磁粉制动器11松开，开始上行抽油；储气罐7内的压缩空气作用在井口密封装置1防喷盒的双级活塞下部，推动活塞上行，压缩上部的密封胶筒使其变形，向内收缩抱紧密封钢丝绳2，密封井口。完成一次举升过程。

Claims (4)

1.一种密封钢丝绳数控卷扬抽油机，其特征在于：这种密封钢丝绳数控卷扬抽油机包括密封钢丝绳（2）、井口支架（3）、导向机构（4）、底座（5）、排绳器（6）、储气罐（7）、卷筒（8）、减速箱（9）、电机（10）、磁粉制动器（11），底座（5）上装配卷筒（8）、储气罐（7）、减速箱（9）、电机（10）、磁粉制动器（11）、排绳支架（12），构成抽油机的主机；磁粉制动器（11）连接电机（10）；电机（10）输出轴连接减速箱（9）输入轴；卷筒（8）固定在筒座（13）上，减速箱（9）输出轴通过向上倾斜的第一链条与卷筒（8）的转轴连接，减速箱（9）输出轴上安装有编码器；密封钢丝绳（2）缠绕在卷筒（8）上，密封钢丝绳（2）依次通过排绳器（6）、导向机构（4）、井口密封装置（1）后，进入油井，其另一端与井下抽油器相连接，抽油器上端固定有压力传感器，下端连接加重杆；排绳器（6）安装在排绳支架（12）上，卷筒（8）的转轴通过向上倾斜的第二链条与排绳器（6）的单向往复丝杠连接，密封钢丝绳（2）与排绳器（6）的导绳轮恰好相切；井口密封装置（1）使用气动抽汲密封盒，由上、下两个密封胶筒组成，每个密封胶筒对应设置环形气缸，活塞分别位于环形气缸内，两个环形气缸之间有连通孔，连通孔连接进气口；每个活塞与其对应设置的胶皮座之间设置一个回位弹簧，进气口连接储气罐（7），密封钢丝绳（2）依次从上、下两个密封胶桶穿过；所述导向机构（4）由多个连续的定滑轮组成；密封钢丝绳（2）与卷筒（8）之间通过先将密封钢丝绳（2）卷入卷筒（8）端部再用压板固定的方式固定，密封钢丝绳（2）为Z型丝密封钢丝绳。
2.根据权利要求1所述的密封钢丝绳数控卷扬抽油机，其特征在于：所述的导向机构（4）主要由滑轮支架和五个连续的定滑轮组成；所述五个定滑轮等间距布置在直径1680mm的圆上。
3.根据权利要求2所述的基于PLC控制的密封钢丝绳数控卷扬抽油机，其特征在于：所述的卷筒（8）直径为2000mm，为多层缠绕筒。
4.根据权利要求3所述的密封钢丝绳数控卷扬抽油机，其特征在于：所述的井口密封装置（1）的密封压力无级调节，下冲程时，气动抽汲密封盒内泄压阀卸掉其内的气体，通过回位弹簧和上、下两个密封胶筒自身张力使活塞和胶皮座回位，使密封胶筒与密封钢丝绳（2）的密封接触压力减小；上冲程时，储气罐（7）内的压缩空气作用在双级活塞，推动活塞上行，压缩上部的密封胶筒使其变形，向内收缩抱紧密封钢丝绳（2），密封井口。
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