CN107795301A - 紧凑型采油机构及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种紧凑型采油机构及系统，涉及石油开采设备领域。采油系统包括上述紧凑型采油机构及抽油泵泵柱塞。紧凑型采油机构主要包括支架、收放装置、柔性连接件及移位装置。支架固定在井口旁的地基上，支架的上端设置有转向天轮。收放装置用于收放柔性连接件，从而将抽油泵柱塞吊起或放下。柔性连接件与卷筒的接触点在卷筒上移动时，移位装置带动收放装置反向运动，使得接触点相对于地面静止，从而能够使得柔性连接件与卷筒的轴向始终保持垂直。从而可以减少转向天轮与卷筒之间的距离需求，使得整体的结构比较紧凑，占地空间小；同时也减小了卷筒对柔性连接件的附加应力，提高了其使用寿命，降低了整个采油机构的维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采设备领域，具体而言，涉及一种紧凑型采油机构及系统。
背景技术
石油开采过程中经过会用到各式各样的采油机构，有一种超长冲程的采油机构采用收放吊绳的方法，将石油从油井中抽取出来。一般的吊绳收放装置要求有较长的导绳距离，因此整套采油机构的占地面积比较大，而且吊绳也比较容易损坏，使得整个采油机构的维护成本较高。
因此，提供一种紧凑型采油机构及系统，这对于石油开展的发展具有比较重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紧凑型采油机构及系统，其占地面积小，维护成本较低。
本发明是这样实现的：
一种紧凑型采油机构，包括：
支架，所述支架的底端用于与地基连接，所述支架上设置有转向天轮，所述转向天轮通过转轴与所述支架转动连接，垂直于所述转轴的方向并通过所述转轴的中心确定一参考平面；
收放装置，所述收放装置包括机架、卷筒及原动机，所述卷筒与所述机架转动连接，所述原动机与所述卷筒通过减速机构连接；
柔性连接件，所述柔性连接件的一端与所述卷筒连接，并缠绕在卷筒上，另一端绕过所述转向天轮，用于吊挂抽油泵柱塞；
移位装置，所述移位装置包括导轨及驱动机构，所述导轨沿所述卷筒的轴向平行，所述导轨用于与地基固定；
所述机架与所述导轨配合，所述驱动机构与所述机架及所述导轨连接，用于驱动所述收放装置沿所述导轨运动，使得所述转向天轮与所述卷筒之间的柔性连接件与所述参考平面的角度始终小于预设角度。
进一步，
所述机架上设置有滚轮，所述滚轮与所述机架转动连接；
所述滚轮与所述导轨滚动配合，所述机架及所述导轨与所述驱动机构传动连接。
进一步，
所述导轨包括第一轨道及第二轨道，所述第一轨道与所述第二轨道相对间隔设置，所述第一轨道相对于所述第二轨道更靠近所述支架；
所述第一轨道包括第一底板及立板，所述第一底板及立板均为条状结构，并且均沿所述卷筒在轴向延伸，所述立板垂直连接于所述底板；
所述机架与所述第一底板及所述立板通过滚轮滚动配合；
所述第二轨道包括第二底板及上板，所述上板与所述第二底板相对间隔设置并通过连接件连接，所述机架与所述第二底板及所述上板通过滚轮滚动配合。
进一步，
所述紧凑型采油机构还包括控制器和检测元件；所述控制器与所述检测元件电连接；
所述检测元件用于检测所述收放装置是否到位；控制器控制收放装置换向，所述驱动机构同步换向。
进一步，
所述驱动机构与所述收放装置的转动机构通过齿轮连接或通过链条连接，和收放装置的转动保持同步性。
进一步，
所述机架与所述导轨通过滚轮滚动配合，所述驱动机构与所述机架和导轨连接，用于驱动所述机架沿着所述导轨运动；
所述紧凑型采油机构还包括齿轮和齿条，
所述齿条固定在所述导轨上，所述齿轮连接在机架上，所述齿轮为收放装置的转动机构所驱动，所述齿轮和所述齿条啮合。
一种紧凑型采油系统，其特征在于，所述紧凑型采油系统包括抽油泵柱塞及所述的紧凑型采油机构，所述抽油泵柱塞与所述柔性连接件的自由端连接。
本发明的有益效果是：
本发明通过上述设计得到紧凑型采油机构及系统，其主要包括支架、收放装置、柔性连接件及移位装置。支架的底端与地基连接，上端设置有转向天轮，收放装置通过移位装置与地基连接；柔性连接件的一端与收放装置连接，另一端绕过转向天轮并吊挂抽油泵柱塞。工作时，收放装置先放开柔性连接件将抽油泵柱塞下放；然后收放装置收卷柔性连接件，抽油泵柱塞上升，从而把原油抽取上来。
对于长冲程的抽油泵柱塞，所需要的柔性连接件比较长，收放装置上的卷筒具有一定的轴向长度。在卷筒收放柔性连接件的时候，柔性连接件与卷筒的切点位置沿卷筒的轴向移动；这导致柔性连接件与参考平面存在一定的夹角，夹角越大，柔性连接件和卷筒的接触面越小，受到的应力越大，柔性连接件越容易损坏。
本发明中，柔性连接件与卷筒的接触点在卷筒上移动时，移位装置带动收放装置反向运动，使得接触点相对于地面静止，从而能够使得柔性连接件与卷筒的轴向始终保持很小的角度。从而减小了柔性连接件的由于角度变化引起的附加应力，提高了其使用寿命，降低了整个采油机构的维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施方式提供的采油系统的结构示意图；
图2是本发明实施方式提供的采油系统在图1中的俯视图；
图3是本发明实施方式提供的收放装置及移位装置的结构示意图；
图4是本发明实施方式提供的收放装置及移位装置的俯视图。
图标：100-紧凑型采油机构；110-支架；112-转向天轮；120-收放装置；122-机架；1221-滚轮；124-卷筒；130-柔性连接件；140-移位装置；141-导轨；1411-第一轨道；1412-第二轨道；150-控制器；160-第一检测元件；170-第二检测元件；200-采油系统；210-抽油泵柱塞。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例：
如图1和图2，本实施例提供了一种采油系统200，其包括紧凑型采油机构100及抽油泵柱塞210。紧凑型采油机构100主要包括支架110、收放装置120、柔性连接件130及移位装置140。支架110固定在井口旁的地基上，支架110的上端设置有转向天轮112。柔性连接件130的一端与收放装置120连接，另一端绕过转向天轮112并连接抽油泵柱塞210。收放装置120用于收放柔性连接件130，从而将抽油泵柱塞210吊起或放下；并在移位装置140的带动下移动。
具体地，如图1，收放装置120包括机架122、卷筒124及原动机(图中未示出)，卷筒124与机架122转动连接，原动机与卷筒124连接。本实施例中原动机采用了电机及减速机，电机通过减速机等传动装置与卷筒124传动连接，从而驱动卷筒124转动。在其他实施例中，原动机可以采用内燃机等。
移位装置140包括导轨141及驱动机构，导轨141沿卷筒124的轴向延伸，驱动机构与收放装置120的机架122连接，从而驱动收放装置120整体沿导轨141移动。驱动机构与原动机传动连接，从而使得原动机将扭矩传递给驱动机构。具体地，原动机可以通过齿轮或链条与驱动机构连接；并且通过传动比的设计使得当柔性连接件130与卷筒124接触点在相对于卷筒124的移动速度与收放装置120整体沿导轨141的移动速度方向相反大小相等。
如图3，导轨141包括第一轨道1411及第二轨道1412，第一轨道1411与第二轨道1412相对间隔设置，第一轨道1411相对于第二轨道1412更靠近支架110。
具体的，第一轨道1411包括第一底板及立板，第一底板及立板均为条状结构，并且均沿卷筒在轴向延伸，立板垂直连接于底板。第二轨道1412包括第二底板及上板，上板与第二底板相对间隔设置并通过连接件连接。
机架122的靠近第一轨道1411的侧与第一底板及立板通过滚轮滚动配合，靠近第二轨道1412的一侧设置有定位条。定位条沿导轨141方向延伸，机架122通过定位条与第二底板及上板通过滚轮滚动配合。
本实施例中，机架122上设置有滚轮1221，机架122通过滚轮1221与第一轨道1411及第二轨道1412滚动配合。
柔性连接件130在张紧时，其给了收放装置120拉力及倾覆力矩。通过上述设计得到的第一轨道1411及第二轨道1412，第一轨道1411的立板限制了收放装置120朝向支架110的运动趋势，第二轨道1412的上板限制了机架122倾覆趋势。因此，上述第一导轨141及第二导轨141的结构使得收放装置120在移动时更加稳定。
本实施例中的紧凑型采油机构100的工作原理如下：
卷筒124在收放柔性连接件130时，柔性连接件130与卷筒124的接触点在卷筒124上移动，移位装置140带动收放装置120反向运动，使得接触点相对于地面静止，从而能够使得柔性连接件130与卷筒124的轴向始终保持垂直或近似垂直。即柔性连接件130与参考平面夹角始终小于预设角度。本实施例中预设角度为0.5°。在其他实施例中，预设角度可以是2°以下。
本公开内容所称的"参考平面"指垂直于转向天轮转轴的方向并通过所述转轴的中心确定的平面。
上述设计减小了柔性连接件130的附加应力，提高了其使用寿命，降低了整个紧凑型采油机构100的维护成本。
为了使得柔性连接件130与参考平面的夹角尽量小，通常情况下，可以尽量增大收放装置120与支架110的距离。但是，这必然导致整个紧凑型采油机构100占地面积增大。
本实施例中，由于采用了移位装置140，使得收放装置120与支架110的距离可以大大缩短，并且不会导致由于距离缩短带来的柔性连接件130与参考平面角度过大。
实施例2：
本实施例提供了另外一种紧凑型采油机构100，其与实施例1中的紧凑型采油机构100基本类似；区别在于，本移位装置140的驱动机构包括电机。
如图4，本实施例中的紧凑型采油机构100还包括了控制器150、第一检测元件160及第二检测元件170，控制器150分别与第一检测元件及第二检测元件电连接。
第一检测元件及第二检测元件分别设置在导轨141的两端，用于检测收放装置120是否到位；控制器150能够控制驱动机构换向。
当柔性连接件130比较长时，其在卷筒124通常是缠绕多层，而不只是一层。此时，卷筒124在收放柔性连接件130的时候，柔性连接件130与卷筒124的切点在卷筒124上做往复运动；因此，需要收放装置120在导轨141上做往复运动。
通过合理地布置第一检测元件160及第二检测元件170在导轨141上的安装位置；第一检测元件160检测到收放装置120的机架122移动到位时，柔性连接件130与卷筒124的切点刚好移动到卷筒124的端部需要朝另一端移动。此时，第一检测元件160给控制器150信号，控制器150改变驱动机构电机的转向；使得收放装置120朝导轨141的另一端移动。
需要说明的是，在其它实施例中，移位装置140的驱动机构还可以采用液压系统；液压缸的活塞杆与收放装置120的机架122连接。在其它实施例中，收放装置120和移位装置140可以在地面和支架110相近，也可以在支架110内部下方，也可以在支架的顶部上方。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)
1.一种紧凑型采油机构，其特征在于，包括：
支架，所述支架的底端用于与地基连接，所述支架上设置有转向天轮，所述转向天轮通过转轴与所述支架转动连接，垂直于所述转轴的方向并通过所述转轴的中心确定一参考平面；
收放装置，所述收放装置包括机架、卷筒及原动机，所述卷筒与所述机架转动连接，所述原动机与所述卷筒通过减速机构连接；
柔性连接件，所述柔性连接件的一端与所述卷筒连接，并缠绕在卷筒上，另一端绕过所述转向天轮，用于吊挂抽油泵柱塞；
移位装置，所述移位装置包括导轨及驱动机构，所述导轨沿所述卷筒的轴向平行，所述导轨用于与地基固定；
所述机架与所述导轨配合，所述驱动机构与所述机架及所述导轨连接，用于驱动所述收放装置沿所述导轨运动，使得所述转向天轮与所述卷筒之间的柔性连接件与所述参考平面的角度始终小于预设角度。
2.根据权利要求1所述的紧凑型采油机构，其特征在于，所述机架上设置有滚轮，所述滚轮与所述机架转动连接；
所述滚轮与所述导轨滚动配合，所述机架及所述导轨与所述驱动机构传动连接。
3.根据权利要求1所述的紧凑型采油机构，其特征在于，所述导轨包括第一轨道及第二轨道，所述第一轨道与所述第二轨道相对间隔设置，所述第一轨道相对于所述第二轨道更靠近所述支架；
所述第一轨道包括第一底板及立板，所述第一底板及立板均为条状结构，并且均沿所述卷筒在轴向延伸，所述立板垂直连接于所述底板；
所述机架与所述第一底板及所述立板通过滚轮滚动配合；
所述第二轨道包括第二底板及上板，所述上板与所述第二底板相对间隔设置并通过连接件连接，所述机架与所述第二底板及所述上板通过滚轮滚动配合。
4.根据权利要求1所述的紧凑型采油机构，其特征在于，
所述紧凑型采油机构还包括控制器和检测元件；所述控制器与所述检测元件电连接；
所述检测元件用于检测所述收放装置是否到位；控制器控制收放装置换向，所述驱动机构同步换向。
5.根据权利要求1所述的紧凑型采油机构，其特征在于，
所述驱动机构与所述收放装置的转动机构通过齿轮连接或通过链条连接，和收放装置的转动保持同步性。
6.根据权利要求1所述的紧凑型采油机构，其特征在于，
所述机架与所述导轨通过滚轮滚动配合，所述驱动机构与所述机架和导轨连接，用于驱动所述机架沿着所述导轨运动；
所述紧凑型采油机构还包括齿轮和齿条，
所述齿条固定在所述导轨上，所述齿轮连接在机架上，所述齿轮为收放装置的转动机构所驱动，所述齿轮和所述齿条啮合。
7.一种紧凑型采油系统，其特征在于，所述紧凑型采油系统包括抽油泵柱塞及权利要求1至6任一项所述的紧凑型采油机构，所述抽油泵柱塞与所述柔性连接件的自由端连接。
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