CN108119101A - 一种碰泵装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碰泵装置及方法，涉及抽油机辅助作业技术领域。所述碰泵装置包括：游梁、设置在所述游梁端部的驴头，所述驴头可沿所述游梁上下移动；所述碰泵装置还包括：控制装置，用于控制所述驴头的所述上下移动。通过可沿游梁上下移动的驴头带动抽油光杆以及抽油泵柱塞上行或下行实现碰泵操作，当所述驴头下行至抽油泵柱塞与固定凡尔罩撞击时，达到碰泵效果。使用本发明所提供的碰泵装置进行操作时，无需反复开启抽油机，且操作简单，缩短了碰泵操作周期，提高油井生产时率。

Description

一种碰泵装置及方法

技术领域

本发明涉及抽油机辅助作业技术领域，特别涉及一种碰泵装置及方法。

背景技术

抽油泵漏失是影响泵效的主要因素之一，产生抽油泵漏失的主要原因是砂、蜡等固体或半固体物质粘附在抽油泵的凡尔球或凡尔座上，从而使凡尔关闭不严。因此对沙蜡等粘附物质的清理十分重要。

在采油生产中，当发现由于砂蜡等物质造成抽油泵漏失时，通常采用“人工碰泵”的方法来处理，即通过延长防冲距使得抽油泵柱塞下行时可与固定凡尔罩发生碰撞，从而使粘附在凡尔座上的砂、蜡等物质产生震动而脱落。该“人工碰泵”具体操作如下：

一、在驴头接近下死点时停止抽油机、刹紧刹车。

二、卸载荷，在盘根盒上方的抽油光杆上卡入卸载方卡子，开启抽油机，卸载方卡子随抽油光杆先上行后下行，当该卸载方卡子下行接近盘根盒时停止抽油机、刹紧刹车，在抽油机曲柄的惯性作用下，驴头下行至下死点。此时抽油光杆载荷从悬绳器转移到了卸载方卡子上，便于后续调整防冲距。

三、调整防冲距，在抽油光杆上、悬绳器上方的方卡子上平面对应的位置划线标记，之后沿抽油光杆向上大于防冲距10cm～20cm的地方再次划线标记；卸松悬绳器上方卡子使该方卡子落在悬绳器上表面上，缓慢松刹车使得悬绳器上行至悬绳器上方的发卡子上平面与上方的标记线对齐，刹紧刹车并固定悬绳器上方的方卡子。

四、缓慢松开刹车，此时载荷由卸载方卡子转移到悬绳器上，卸下卸载方卡子并开启抽油机，进行3～5次碰泵。

五、再次调整防冲距至原长度，使得悬绳器复位，恢复生产。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术中的碰泵操作过程繁复，需要反复开启抽油机，且操作周期长，影响油井生产时率。

发明内容

为了解决现有技术中碰泵操作过程繁复、操作周期长的问题，本发明实施例提供了一种碰泵装置及方法，所述技术方案如下：

一种碰泵装置，包括游梁、设置在所述游梁端部的驴头，所述驴头可沿所述游梁上下移动；所述碰泵装置还包括：控制装置，用于控制所述驴头的所述上下移动。

优选地，在所述游梁与所述驴头接触的端面上设置有上下连通的纵向滑轨槽；在所述驴头与所述游梁接触的端面上设置有与所述滑轨槽相适配的纵向滑轨。

优选地，在所述纵向滑轨的两个侧面上相对设置有纵向凹槽。

优选地，所述纵向滑轨包括固定在所述驴头端面上的第一纵向滑块，以及固定在所述第一纵向滑块远离所述驴头的端面上的第二纵向滑块；所述第一纵向滑块与所述第二纵向滑块的连接处构成所述纵向凹槽的槽底。

优选地，所述第一纵向滑块为等腰梯形台，所述第二纵向滑块为截平面平行于轴线的平面切割圆柱体；且所述第一纵向滑块的短底所在平面与所述第二纵向滑块的截平面连接。

优选地，所述控制装置包括固定在所述游梁的上表面上的控制元件、动力元件和传动元件；所述控制元件与所述动力元件电连接，用于控制所述动力元件的启闭；所述动力元件与所述传动元件连接，用于供给所述传动元件动力；所述传动元件与所述驴头活动连接，用于带动所述驴头上下移动。

优选地，所述控制元件与遥控器配合使用，且所述控制元件包括：用于接收遥控器所发出指令的接收器；用于识别所述接收器接收到的指令的处理器；根据所述处理器的识别结果对相应执行元件发送指令的发送器，所述发送器与所述动力元件电连接。

优选地，所述控制元件还包括太阳能电池板。

优选地，所述动力元件为能够正转和反转的直流电机；所述传动元件包括变速器、传动齿轮，所述变速器包括：通过输入轴与所述电机连接的主动轮；与所述主动轮连接的从动轮，一端套设在所述从动轮内环中的输出轴，以及用于限制所述主动轮和所述从动轮传动的自锁元件；所述输出轴的另一端套设在所述传动齿轮的内环中；所述游梁的端面上沿纵向设置有与所述传动齿轮相啮合的齿条。

优选地，所述齿条设置有两条，对称地设置在所述滑轨的两侧，且所述两条齿条之间的间距大于所述游梁的宽度。

一种利用上述碰泵装置进行碰泵的方法，所述方法包括：

步骤a、停抽抽油机，并使游梁位于水平位置，刹紧刹车；

步骤b、利用控制装置控制驴头沿所述游梁向下移动，进而带动与所述驴头连接的抽油光杆下行，待连接在所述抽油光杆下端的抽油泵柱塞与固定凡尔罩碰撞发出声响后，通过控制装置停止所述驴头下行；

步骤c、利用所述控制装置控制所述驴头沿所述游梁向上移动，使得所述抽油泵柱塞不再接触固定凡尔罩，完成一次碰泵操作；

重复上述步骤a～c，直至粘附在所述固定凡尔罩上的杂质被清除。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置控制装置，以控制沿游梁可向上或向下移动的驴头带动与驴头相连接的抽油光杆以及抽油泵柱塞上行或下行实现碰泵操作。当驴头下行至抽油泵柱塞与固定凡尔罩撞击时，达到碰泵效果。利用该碰泵装置进行碰泵操作，无需反复开启抽油机，且操作简单，缩短了操作周期，进而可提高油井生产时率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的一种碰泵装置示意图；

图2是本发明实施例提供的一种抽油机井驴头和游梁连接示意图。

附图中各个标记分别为：

1.游梁；11.滑轨槽；

2.驴头；

21.纵向滑轨；211.第一纵向滑块；212第二纵向滑块；

22.齿条；

3.控制装置；

31.控制元件；

32.动力元件；

33.传动元件；331.变速器；332.传动齿轮；

4.抽油光杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本发明实施例提供了一种碰泵装置，如附图1所示，该碰泵装置包括游梁1、设置在游梁1端部的驴头2，驴头2可沿游梁1上下移动。进一步地，该碰泵装置还包括：控制装置3，用于控制驴头2沿游梁1上下移动。

本发明实施例提供的碰泵装置通过设置控制装置3，以控制沿游梁1可向上或向下移动的驴头2带动与驴头2相连接的抽油光杆4以及抽油泵柱塞上行或下行，进而实现碰泵操作。当驴头2下行至抽油泵柱塞与固定凡尔罩撞击时，达到碰泵效果。

由于本发明实施例所提供的碰泵装置中驴头2可相对游梁1上下移动，因此在使用该碰泵装置时，利用控制装置3控制驴头2下行即可调整防冲距，满足抽油泵柱塞下行与固定凡尔罩碰撞的条件。所以在碰泵操作中无需通过反复开启抽油机来调整防冲距，简化操作流程。当碰泵完成后，通过控制装置3来使驴头2在游梁1上恢复并固定在原位，开启抽油机即可进行正常的抽油作业。可见，本发明实施例提供的碰泵装置不仅能省时省力地实现碰泵操作，并且还可方便地进行碰泵操作和正常抽油之间的切换，其操作简单，有效缩短碰泵操作周期，提高油井生产时率。

关于驴头2与游梁1的连接方式，优选驴头2与游梁1通过滑轨和滑轨槽嵌套连接，从而实现驴头2沿游梁1进行可控地上下移动(即保证驴头2在上下方向上的直线运动)。具体地，可在驴头2的端面上设置滑轨，在游梁1的端面上设置与滑轨相适配的滑轨槽；也可在驴头2的端面上设置滑轨槽，在游梁1的端面上设置与该滑轨槽相适配的滑轨。举例来说，作为本发明实施例的一种优选方式，如附图2所示，在游梁1与驴头2接触的端面上设置有上下连通的纵向滑轨槽11；在驴头2与游梁1接触的端面上设置有与滑轨槽11相适配的纵向滑轨21。通过纵向滑轨21沿滑轨槽11上下移动，使得驴头2沿游梁1上下移动。纵向滑轨21的结构与滑轨槽11的结构相适配，举例来说，纵向滑轨21可以为条块状、弧块状、梯块状等等，并且，为了使驴头2的上下移动更加顺畅，可以在纵向滑轨21的外表面以及滑轨槽11的内表面上均涂覆一层光滑镜面耐磨涂层。

进一步地，在纵向滑轨21的两个侧面上相对设置有纵向凹槽，用于限定驴头2在游梁1的长度方向上不会发生位移，使得驴头2的纵向滑轨21卡接在游梁1的滑轨槽11中，这样就能够保证正常抽油作业时，一旦驴头2转动至游梁1的下方，驴头2不会与游梁1分离。因此当采用本发明实施例所提供的碰泵装置在进行除碰泵操作外的常规操作时，即使游梁1处于驴头2的上方，同样可以使得驴头2与游梁1保持连接。该纵向凹槽相对于纵向滑轨21的侧面向内凹陷而形成，举例来说，其可以呈内凹的弧形槽、内凹的锥形槽、内凹的角槽等，可以理解的是，当纵向滑轨21上存在上述纵向凹槽时，滑轨槽11的内轮廓应当与纵向滑轨21的外轮廓相适配。

关于纵向滑轨21的结构，作为一种实施方式，如附图2所示，纵向滑轨21包括固定在驴头2端面上的第一纵向滑块211，以及固定在第一纵向滑块211远离驴头2的端面上的第二纵向滑块212；且第一纵向滑块211与第二纵向滑块212的连接处构成纵向凹槽的槽底。第一纵向滑块211和第二纵向滑块212的形状可以有多种，只要它们能配合形成纵向凹槽即可，举例来说，它们可以为长方体、圆柱体、梯形台等。并且，为了保证纵向滑轨21的耐用性，优选使第一纵向滑块211和第二纵向滑块212一体成型。

参见图2，优选第一纵向滑块211为等腰梯形台，同时第二纵向滑块212为截平面平行于轴线的平面切割圆柱体，且第一纵向滑块211的短底所在平面与第二纵向滑块212的截平面连接。可以理解的是，此时第一纵向滑块211的长底所在平面与驴头2的端面连接(即结合面积大)，由此可增强第一纵向滑块211与驴头2端面之间的结合牢靠度，进而提高整体设备的安全性能。其次，第一纵向滑块211的短底所在平面与第二纵向滑块212的截平面连接，由于第一纵向滑块211与第二纵向滑块212的连接处构成纵向凹槽的槽底，这意味着第一纵向滑块211的短底所在平面与第二纵向滑块212的截平面恰好对齐，而且，第二纵向滑块212的截平面外周为劣弧(劣弧所对应的圆心角可以为120°、150°等)，如此第一纵向滑块211与第二纵向滑块212连接起来自然形成了滑块两侧的纵向凹槽，且该纵向凹槽可有效限定驴头2在沿游梁1长度方向上的位移。此外，第二纵向滑块212为平面切割圆柱体，其弧形外表面能降低纵向滑块21沿滑轨槽11上下滑动时的滑动阻力，不仅便于驴头2上行、下行，而且能够有效减少设备之间的磨损，延长设备使用寿命。

关于控制装置3的结构，优选地，如附图1所示，该控制装置3包括固定在游梁1的上表面上的控制元件31、动力元件32和传动元件33；控制元件31与动力元件32电连接，用于控制动力元件32的启闭；动力元件32与传动元件33连接，用于供给传动元件33动力；传动元件33与驴头2活动连接，用于带动驴头2上下移动。由此，该控制装置3通过控制元件31控制动力元件32为传动元件33提供动力，从而带动驴头2沿游梁1上下移动。

具体地，控制元件31与遥控器配合使用，根据遥控器发出的指令进行后续操作。进一步地，控制元件31包括：用于接收遥控器所发出指令的接收器；用于识别接收器接收到的指令的处理器；根据处理器的识别结果对相应执行元件发送指令的发送器，且发送器与动力元件32电连接。不难看出，在使用本发明实施例所提供的碰泵装置时，作业人员可采用远程遥控的方式进行操作，因此避免了现有技术中繁琐的人工作业步骤，不仅大幅降低工人工作量，更能有效规避人工作业时的诸多安全隐患。并且，该控制元件31还包括太阳能电池板，通过利用太阳能为该控制元件31提供电力，避免不必要的资源浪费，绿色环保。

作为一种优选的实施方式，动力元件32优选为能够正转和反转的直流电机，进一步地，传动元件33包括变速器331、传动齿轮332，变速器331包括：通过输入轴与电机连接的主动轮；与主动轮连接的从动轮，一端套设在从动轮内环中的输出轴，以及用于限制变速器331中主动轮和从动轮传动的自锁元件；输出轴的另一端套设在传动齿轮332的内环中。并且游梁1的端面上沿纵向设置有与传动齿轮332相啮合的齿条22。该直流电机能够正转和反转，因此通过改变直流电机的转向可以控制传动元件33的运行方向，从而控制驴头2相对游梁1的运动方向，实现驴头2相对游梁1的向上或向下移动。本领域技术人员可以理解的是，变速器331为本领域所常见的，其所含的输入轴、主动轮、从动轮、输出轴及其连接关系也为本领域的现有技术，在本发明实施例中，变速器331还可以理解为减速器，主动轮的直径小于从动轮的直径，从而达到使直流电机的转速以降低的方式进行传递的目的。

以下将就该实施方式下的传动方式给予描述：变速器331通过直径较小的主动轮和直径较大的从动轮配合，降低直流电机的转速，并使得该转速适用于传动齿轮332与齿条22的啮合，进而通过齿轮332和齿条22啮合传动实现了驴头2沿游梁1进行稳定可控地上下移动。具体地，利用控制元件31开启直流电机使其正转(优选使用遥控器远程控制控制元件31)，直流电机的转子高速转动并带动变速器331的输入轴和主动轮转动，主动轮将该旋转力传递至从动轮使其低速转动，从动轮又带动输出轴转动，输出轴带动传动齿轮332正向转动(例如，将该正向转动的方向限定为沿逆时针方向)，此时传动齿轮332与齿条22啮合传动，使驴头2平行向下移动进行碰泵操作。碰泵后会发出声响，此时操作人员利用控制元件31控制直流电机反向转动，与上述传动过程类似，区别在于，变速器331此时将带动传动齿轮332沿相反的方向转动(例如，沿顺时针方向)，此时传动齿轮332与齿条22啮合传动，使驴头2平行向上移动，来为下次碰泵操作准备。

齿轮322和齿条22的配合还具有对驴头2的定位作用。具体地，当齿条22和齿轮332停止传动时，传动齿之间的啮合可限定驴头2在垂直于游梁1的方向上的运动，可以保证本发明实施例所提供的碰泵装置可以进行正常的油井生产。同时为了进一步加强对驴头2相对于游梁1的定位效果，在变速器331中还设置了自锁元件。当直流电机停转时，该自锁元件可以及时停止传动变速器331的传动，从而保证传动齿轮332和齿条22相对固定。例如在驴头2下行至抽油柱塞与井下的固定凡尔罩碰撞时，通过遥控停止直流电机工作，并在变速器331中的自锁元件的作用下，可及时停止驴头2的继续下行，避免出现设备之间过度碰撞引起的损坏。同时该自锁元件进一步保证了该碰泵装置在进行除碰泵操作外的常规操作时，驴头2相对游梁1固定。

关于设置在驴头2上的齿条22，优选齿条22设置有两条，且对称地设置在纵向滑轨21的两侧，且两条齿条22之间的间距大于游梁1的宽度。可以理解的是，此时驴头2上的齿条22对称分布在游梁1的两侧，由此保证了齿条22与齿轮332相互配合进行动力传动的时候不会阻碍驴头2相对游梁1的上下移动。同时两条齿条22有利于更稳定地控制驴头2相对游梁1的上下移动。

综上，本发明实施例所提供的碰泵装置，操作简单，无需人工调节防冲距，明显缩短作业流程，进而提高油井生产时效。同时该碰泵装置除了碰泵操作外还可进行其他正常生产作业。此外该碰泵装置采用远程遥控作业模式，不仅降低了工人作业量，也可避免作业人员受到人身伤害，提高设备使用安全性。

第二方面，本发明实施例还提供了一种利用上述第一方面所提供的碰泵装置进行碰泵的方法，该方法包括：

步骤a、停抽抽油机，并使游梁1位于水平位置，刹紧刹车。

步骤b、利用控制装置3控制驴头2沿游梁1向下移动，进而带动与驴头2连接的抽油光杆4下行，待连接在抽油光杆4下端的抽油泵柱塞与固定凡尔罩碰撞发出声响后，通过控制装置3停止驴头2下行。

步骤c、利用控制装置3控制驴头2沿游梁1向上移动，使得抽油泵柱塞不再接触固定凡尔罩，完成一次碰泵操作。

重复上述步骤a～c，至粘附在固定凡尔罩上的杂质被清除。

本发明实施例所提供的碰泵方法采用驴头2相对游梁1向下移动实现碰泵，不难看出，通过控制装置3控制驴头2下行即可调整防冲距。本方法简化了现有碰泵操作的流程，无需反复开启抽油机来调整防冲距，有效缩短碰泵操作周期，提高油井生产时率。

具体地，当需要进行碰泵操作时，将抽油机停抽在水平位置，刹紧刹车。之后通过遥控器发送信号给控制元件31，控制元件31接到指令后，控制动力元件32即直流电机运转。直流电机带动变速器331传动，并使得与变速器331的输出轴连接的传动齿轮332正向转动(例如传动齿轮332逆时针转动)，此时传动齿轮332与齿条22啮合传动使得驴头2向下移动。

当抽油泵柱塞与固定凡尔罩发生撞击时，通过控制元件31停止直流电机运转，此时触发变速器331中的自锁元件，传动元件3停止传动，驴头2不再下行。

之后通过控制元件31控制直流电机反方向运转，直流电机带动变速器331传动，并使得与变速器331的输出轴连接的传动齿轮332反向转动(例如传动齿轮332顺时针转动)，此时传动齿轮332与齿条22啮合传动使得驴头2向上移动。

由此完成一次碰泵操作，在实际使用过程中可以重复3到5次上述步骤a～c，至保证清理干净粘附在固定凡尔罩上的杂质。完成碰泵操作后通过控制元件331将驴头2移动到正常工作位置，停止直流电机运转，此时传动齿轮332与齿条22停止配合，并在变速器331中自锁元件的作用下使得驴头2固定在游梁1的端部，之后可以启动抽油机恢复正常油井生产。

以上仅为本发明的较佳实施例，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 (11)

1.一种碰泵装置，包括游梁(1)、设置在所述游梁(1)端部的驴头(2)，其特征在于，所述驴头(2)可沿所述游梁(1)上下移动；

所述碰泵装置还包括：控制装置(3)，用于控制所述驴头(2)的所述上下移动。

2.根据权利要求1所述的碰泵装置，其特征在于，在所述游梁(1)与所述驴头(2)接触的端面上设置有上下连通的纵向滑轨槽(11)；

在所述驴头(2)与所述游梁(1)接触的端面上设置有与所述滑轨槽(11)相适配的纵向滑轨(21)。

3.根据权利要求2所述的碰泵装置，其特征在于，在所述纵向滑轨(21)的两个侧面上相对设置有纵向凹槽。

4.根据权利要求3所述的碰泵装置，其特征在于，所述纵向滑轨(21)包括固定在所述驴头(2)端面上的第一纵向滑块(211)，以及固定在所述第一纵向滑块(211)远离所述驴头(2)的端面上的第二纵向滑块(212)；

所述第一纵向滑块(211)与所述第二纵向滑块(212)的连接处构成所述纵向凹槽的槽底。

5.根据权利要求4所述的碰泵装置，其特征在于，所述第一纵向滑块(211)为等腰梯形台，所述第二纵向滑块(212)为截平面平行于轴线的平面切割圆柱体；

且所述第一纵向滑块(211)的短底所在平面与所述第二纵向滑块(212)的截平面连接。

6.根据权利要求1所述的碰泵装置，其特征在于，所述控制装置(3)包括固定在所述游梁(1)的上表面上的控制元件(31)、动力元件(32)和传动元件(33)；

所述控制元件(31)与所述动力元件(32)电连接，用于控制所述动力元件(32)的启闭；

所述动力元件(32)与所述传动元件(33)连接，用于供给所述传动元件(33)动力；

所述传动元件(33)与所述驴头(2)活动连接，用于带动所述驴头(2)上下移动。

7.根据权利要求6所述的碰泵装置，其特征在于，所述控制元件(31)与遥控器配合使用，且所述控制元件(31)包括：用于接收遥控器所发出指令的接收器；用于识别所述接收器接收到的指令的处理器；根据所述处理器的识别结果对相应执行元件发送指令的发送器，所述发送器与所述动力元件(32)电连接。

8.根据权利要求7所述的碰泵装置，其特征在于，所述控制元件(31)还包括太阳能电池板。

9.根据权利要求6所述的碰泵装置，其特征在于，所述动力元件(32)为能够正转和反转的直流电机；

所述传动元件(33)包括变速器(331)、传动齿轮(332)，所述变速器(331)包括：通过输入轴与所述电机连接的主动轮；与所述主动轮连接的从动轮，一端套设在所述从动轮内环中的输出轴，以及用于限制所述主动轮和所述从动轮传动的自锁元件；

所述输出轴的另一端套设在所述传动齿轮(332)的内环中；

所述游梁(1)的端面上沿纵向设置有与所述传动齿轮(332)相啮合的齿条(22)。

10.根据权利要求9所述的碰泵装置，其特征在于，所述齿条(22)设置有两条，对称地设置在所述滑轨(21)的两侧，且所述两条齿条(22)之间的间距大于所述游梁(1)的宽度。

11.利用权利要求1～10中任一项所述的碰泵装置进行碰泵的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤a、停抽抽油机，并使游梁(1)位于水平位置，刹紧刹车；

步骤b、利用控制装置(3)控制驴头(2)沿所述游梁(1)向下移动，进而带动与所述驴头(2)连接的抽油光杆(4)下行，待连接在所述抽油光杆(4)下端的抽油泵柱塞与固定凡尔罩碰撞发出声响后，通过控制装置(3)停止所述驴头(2)下行；

步骤c、利用所述控制装置(3)控制所述驴头(2)沿所述游梁(1)向上移动，使得所述抽油泵柱塞不再接触固定凡尔罩，完成一次碰泵操作；

重复上述步骤a～c，直至粘附在所述固定凡尔罩上的杂质被清除。