CN106837763A - 抽油机动态调平衡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种抽油机动态调平衡装置，属于抽油机平衡调整技术领域。所述装置包括第一储液箱、第二储液箱、导液管、导气管、电控阀门、双向水泵、液量测量装置、连通管液位计、控制器。第一储液箱固定于抽油机游梁尾部附近，第二储液箱固定于抽油机游梁上的驴头附近，两储液箱容积相同，下部通过导液管连通，顶部通过导气管连通。两储液箱外部装设有连通管液位计，内部安装液量测量装置。导液管上安装电控阀门、双向水泵，由控制器控制工作，使液体在两储液箱之间流动，实现抽油机平衡的动态调整。所述装置在抽油机停机和不停机状态下均能进行平衡调整，具有结构简单可靠、调整准确快速、适应范围广、操作方便、成本较低、维护方便等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种抽油机调平衡装置，特别是一种抽油机动态调平衡装置。属于抽油机平衡调整领域。
背景技术
石油是关乎国民生计的重要一次能源，目前油田开采石油的主要设备是抽油机。现阶段各大油田抽油机的应用以游梁式居多。游梁式抽油机的结构组成包括驴头、游梁、横梁、连杆、曲柄、平衡装置、底座、减速器、电机等等。
抽油机的采油工作过程分为上行程和下行程。上行程过程中，电机通过做功提升驴头、抽油杆柱和井内液体，电机工作于电动机状态；下行程过程中，驴头、抽油杆柱和井内液体依靠自重下降，电机工作于发电机状态。理想工况下，电机在上行程消耗的电能基本等于电机下行程发出的电能，电能的消耗很小。同时在游梁尾部装设配重块，用来平衡抽油机的悬点载荷，进一步减小电机消耗的功率。
但在实际生产中，由于井下工况复杂、设备磨损等原因使得抽油机的悬点载荷经常发生改变，难以保持平衡，这会使电机消耗的电能增加。因此，当不平衡超过一定限度，就需要进行平衡调整。
现阶段对抽油机进行平衡调整需要测定平衡值、停机、人工调整平衡机构、再开机测定、校验等步骤，有时需要反复多次调整才能满足要求，但一般也只能达到80％的平衡度要求。由此可见，目前普遍应用的调整平衡方式费时费力、机器启停次数多、电能消耗大，且效果一般。因此迫切需要可以实现方便调整，甚至在不停机的情况下进行高精度平衡调整的装置和技术。
为了解决这一问题，中国专利“抽油机的液体配重游码自动调整平衡装置”（申请号：201010592342.9）提出了一种抽油机的液体配重游码自动调整平衡装置，实现不停机自动调整抽油机的平衡。但是，该装置只在游梁尾部装设一个储液箱，因此只能进行增加配重块侧重量的单方向平衡调整，当不平衡是由配重块重于悬点载荷引起时，该装置无法进行平衡调整；导液管从位于地面的固定端延伸到位于游梁尾部的运动端，并随储液箱做上下往复运动，长期运行容易损坏或受到破坏；储液箱为开放式结构，易造成液体的蒸发与污染；调整重量等于水泵运送液量，液体利用率不高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种抽油机动态调平衡装置。根据悬点载荷的变化，通过液体在两个储液箱之间的流动使抽油机达到新的平衡。不仅可以在悬点载荷大于配重块的情况下进行调整，还可以在悬点载荷小于配重块的情况下进行反方向调整。具有结构简单可靠、调整准确快速、适应范围广、操作方便、成本较低、维护方便的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
抽油机动态调平衡装置包括第一储液箱（1）、第二储液箱（2）、导液管（3）、导气管（4）、电控阀门（5）。
第一储液箱（1）固定于抽油机游梁尾部附近，第二储液箱（2）固定于抽油机游梁上驴头附近，第一储液箱（1）和第二储液箱（2）容积相同。两个储液箱都固定在游梁上，时刻保持相对静止，不存在管道由静止到运动的连接，因此不易损坏或被破坏；同时在两个储液箱距离游梁旋转轴相同的情况下，每次调整的重量为交换液体重量的2倍，使所有液体都得到2倍的利用率，减少整体体积。由于装设了两个储液箱，可以实现正反两个方向平衡调整，而其他相关技术只在游梁尾部装设一个储液箱，因此只能进行增加配重块侧重量的单方向平衡调整。具体来说，调整效果X等于第一储液箱（1）内液体重量减去第二储液箱（2）内液体重量，当X为正值时，代表等效在配重块侧增加了X重量；当X为负值时，代表等效在悬点载荷侧增加X重量。最大调整效果Xmax=±两箱内液体总重量。
第一储液箱（1）和第二储液箱（2）下部通过导液管（3）连通，顶部通过导气管（4）连通，时刻保持两储液箱连通、气压一致，避免因两储液箱内液体体积改变而产生两储液箱内压力不均的问题，影响正常工作。
电控阀门（5）安装于导液管（3）上，需要调整抽油机平衡时，通过控制电控阀门（5）的打开或关闭实现。
第一储液箱（1）内液量与第二储液箱（2）内液量之和略小于单个储液箱的容积，一方面使得全部液体可以集中到一个储液箱中，达到平衡调整的最大限度；另一方面还可防止液体溢出、防止热胀冷缩，同时使得导气管（4）中尽量不存在液体。
第一储液箱（1）和第二储液箱（2）为封闭式结构，且内部填充防止液体震荡的材料，以防止液体随着储液箱上下运动而产生震荡，甚至可能导致负载的抖动。
第一储液箱（1）和第二储液箱（2）中的液体为防冻液体，保证装置在低温环境下也可以正常工作。
电控阀门（5）安装于导液管（3）上，需要调整抽油机平衡时，通过控制电控阀门（5）的打开或关闭实现，即打开电控阀门（5）后，可实现液体通过导液管（3）在第一储液箱（1）和第二储液箱（2）之间流动。
所述装置根据实际需求可设置双向水泵（6），安装在导液管（3）上，需要调整抽油机平衡时，控制电控阀门（5）打开，根据平衡调整要求确定双向水泵（6）的旋转方向并上电工作；调整完毕时，控制电控阀门（5）关闭、双向水泵（6）停止工作。即通过双向水泵（6）的动力，实现液体通过导液管（3）在第一储液箱（1）和第二储液箱（2）之间流动。
第一储液箱（1）或第二储液箱（2）中有液量测量装置（7），用于计量液体重量；以便当液体都集中到一个储液箱中，即装置达到最大调整限度时，工作人员能及时知晓。
第一储液箱（1）和第二储液箱（2）外部有连通管液位计（8），使得现场工作人员能够直接观测储液箱内液面高度，配合平衡调整的操作，结构简单、故障率低、显示可靠。
装置包括控制器（9），控制电控阀门（5）和双向水泵（6）工作。控制器（9）可以是电控阀门（5）的电源通断开关，或双向水泵（6）的方向选择开关及电源通断开关；也可是带有微处理器的自动调平衡控制装置。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
1.采用两个储液箱分别固定在游梁上两端的结构，第一储液箱、第二储液箱、游梁三者时刻保持相对静止，相关管道不存在管道由静止到运动的连接，且位于高处，整个装置不易损坏或被破坏，结构简单、成本低廉、维护方便；而且每次调整的重量约为交换液体重量的2倍，液体利用率高、调整效率高、有效降低了整个装置的体积，节约了成本。
2.采用两个储液箱分别固定在游梁上两端的结构，当两储液箱不处于同一水平面时会产生高度差，因此可以利用自身重力势能调整两储液箱内的液量，无需消耗其他能量，节约能源、简化了装置的结构、降低了成本。
采用两个储液箱都参与平衡调整的方式，实现了正反两个方向的平衡调整，即使在基础配重大于悬点载荷的情况下，也能进行平衡调整，这是其他相关技术无法实现的，因此拓宽了抽油机平衡可调整的范围。
.采用完全封闭式的储液箱，避免了液体的蒸发和污染，有效延长了所述装置的维护周期和使用寿命，减少了工作量、降低了维护成本；储液箱内部填充防止液体震荡的材料，防止液体震荡影响抽油机平衡。
.所述装置可根据实际情况选择是否装设双向水泵，适用范围广、成本可控。工作人员可据油田现场工作环境的不同，选择最合适的结构和平衡调整方式。
附图说明
图1：采用电控阀门时的停机调整方式示意图。
图2：采用电控阀门时的不停机调整方式示意图。
图3：采用电控阀门和双向水泵时的不停机调整方式示意图。
图中：1-第一储液箱，2-第二储液箱，3-导液管，4-导气管，5-电控阀门，6-双向水泵，7-液量测量装置，8-连通管液位计，9-控制器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明：
具体实施例一：如图1所示为采用电控阀门（5）时利用重力势能的停机调整方式，基本原理是通过改变两储液箱位置的高低，利用重力势能控制液体流向。调平衡时，运行人员可以根据液量测量装置（7）或连通管液位计（8）得到当前两个储液箱的液量，并根据当前平衡度计算出需要交换多少液量，在调整过程中估算液位到达指定位置时，停止调整。
如果需要增加第一储液箱（1）的液量，则在抽油机停机时，将抽油机游梁保持为第一储液箱（1）在低点、第二储液箱（2）在高点的状态，然后通过控制器（9）打开电控阀门（5），使液体利用重力势能从第二储液箱（2）经导液管（3）自然流动至第一储液箱（1），同时第一储液箱（1）上部的气体经导气管（4）自然进入第二储液箱（2），时刻保证两个储液箱内部的压力一致，调整完毕后，通过控制器（9）关闭电控阀门（5）；反之，则在抽油机停机时，将抽油机游梁保持为第一储液箱（1）在高点、第二储液箱（2）在低点的状态，重复上述过程即可。
具体实施例二：如图2所示为采用电控阀门（5）时利用重力势能的不停机调整方式。运行人员可以根据液量测量装置（7）或连通管液位计（8）得到当前两个储液箱的液量，并根据当前平衡度计算出需要交换多少液量，在调整过程中估算液位到达指定位置时，停止调整。
如果需要使液体由第一储液箱（1）流向第二储液箱（2），在抽油机上下运动过程中，当第一储液箱（1）处于上升状态，且高度与第二储液箱（2）相同时，通过控制器（9）控制电控阀门（5）打开，此时第一储液箱（1）中的液体在重力的作用下经导液管（3）向第二储液箱（2）流动，此时导气管（4）同样起到时刻保证两个储液箱内部的压力一致的作用；当第一储液箱（1）处于下降状态，且高度与第二储液箱（2）相等时，控制器（9）控制电控阀门（5）关闭，液体停止流动。重复上述控制过程，直到两储液箱内的液量满足平衡调整要求后，控制器（9）控制电控阀门（5）一直关闭，结束本次平衡调整工作。
反之，如果需要使液体由第二储液箱（2）流向第一储液箱（1），在抽油机上下运动过程中，当第二储液箱（2）处于上升状态，且高度与第一储液箱（1）相同时，通过控制器（9）控制电控阀门（5）打开，此时第二储液箱（2）中的液体在重力的作用下经导液管（3）向第一储液箱（1）流动，此时导气管（4）同样起到时刻保证两个储液箱内部的压力一致的作用；当第二储液箱（2）处于下降状态，且高度与第一储液箱（1）相等时，控制器（9）控制电控阀门（5）关闭，液体停止流动。重复上述控制过程，直到两储液箱内的液量满足平衡调整要求后，控制器（9）控制电控阀门（5）一直关闭，结束本次平衡调整工作。
具体实施例三：如图3所示为利用电控阀门（5）和双向水泵（6）的不停机调整方式。所述装置的导液管（3）上还安装有双向水泵（6），调平衡时，运行人员可以根据液量测量装置（7）或连通管液位计（8）得到当前两个储液箱的液量，并根据当前平衡度计算出需要交换多少液量，在调整过程中估算液位到达指定位置时，停止调整。
如果需要增加第一储液箱（1）的液量，控制器（9）打开电控阀门（5），同时启动双向水泵（6）工作，控制双向水泵（6）的旋转方向，使液体由第二储液箱（2）流向第一储液箱（1）；此时导气管（4）同样起到时刻保证两个储液箱内部的压力一致的作用。调整完成后，控制器（9）关闭电控阀门（5），同时停止双向水泵（6）工作。如果需要增加第二储液箱（2）的液量，重复上述操作，控制器（9）控制双向水泵（6）反方向旋转即可。调整平衡过程中，抽油机一直处于工作状态，不必停机。显然，该方式也能在停机状态下进行。
以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.抽油机动态调平衡装置，其特征在于：所述装置包括第一储液箱（1）、第二储液箱（2）、导液管（3）、导气管（4）、电控阀门（5）；
所述第一储液箱（1）固定于抽油机游梁尾部附近，第二储液箱（2）固定于抽油机游梁上驴头附近，第一储液箱（1）和第二储液箱（2）容积相同；
第一储液箱（1）和第二储液箱（2）下部通过导液管（3）连通，顶部通过导气管（4）连通；
电控阀门（5）安装于导液管（3）上，需要调整抽油机平衡时，通过控制电控阀门（5）的打开或关闭实现。
2.根据权利要求1所述的抽油机动态调平衡装置，其特征在于：第一储液箱（1）内部液量与第二储液箱（2）内部液量之和略小于第一储液箱（1）或第二储液箱（2）的容积。
3.根据权利要求1所述的抽油机动态调平衡装置，其特征在于：第一储液箱（1）和第二储液箱（2）为封闭式结构，且内部填充防止液体震荡的材料。
4.根据权利要求1所述的抽油机动态调平衡装置，其特征在于：第一储液箱（1）和第二储液箱（2）中的液体为防冻液体。
5.根据权利要求1所述的抽油机动态调平衡装置，其特征在于：所述装置包括双向水泵（6），安装在导液管（3）上，需要调整抽油机平衡时，电控阀门（5）打开，根据平衡调整要求确定双向水泵（6）的旋转方向并上电工作；调整完毕时，电控阀门（5）关闭、双向水泵（6）停止工作。
6.根据权利要求1所述的抽油机动态调平衡装置，其特征在于：在第一储液箱（1）或第二储液箱（2）中有液量测量装置（7）。
7.根据权利要求1所述的抽油机动态调平衡装置，其特征在于：第一储液箱（1）和第二储液箱（2）外部有连通管液位计（8）。
8.根据权利要求1所述的抽油机动态调平衡装置，其特征在于：装置包括控制器（9），控制电控阀门（5）和双向水泵（6）工作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180403 Termination date: 20210426 |