CN110005375A - 无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机及其抽油方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，包含底座(7)，所述底座(7)上固定安装有电气控制系统(1)、电机驱动组件(2)和导轮支架组件(6)；所述电气控制系统(1)与电机驱动组件(2)之间通过铠装电缆传输信号，通过电气控制系统(1)来控制电机驱动组件(2)的正反转；所述电机驱动组件(2)上安装有卷绕筒(3)，所述卷绕筒(3)上卷绕有牵引绳(4)；所述导轮支架组件(6)上设置有导向轮(5)，牵引绳(4)通过导向轮(5)导向后其绳头与抽油杆(8)相连接；本发明结构紧凑，冲程长冲次低、设备低矮体型小方便维护、无机械平衡装置、能耗低、效率高。

Description

无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机及其抽油方法

技术领域

本发明涉及一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机及其抽油方法，属于陆上油田采油技术领域。

背景技术

陆地油田目前在用的大多为往复式深井泵抽油机，主要有游梁式和塔架式两种形式，无论上面哪种形式的抽油机，目前都存在着诸多问题，例如体型过大、能耗高、冲程短、冲次多。随着油田开发的进一步发展和需求，特别是低渗、难采储油的大幅开发，对抽油机的工作参数提出了新的要求，常规游梁式抽油机无法实现超低的冲次要求。塔架式抽油机由于其高大的身躯，无论是在设备的运行维护和安装运输等方面，也都存在着很多不足，对井道进行维护时，需对特定部件进行拆除后才能进行，重复的拆除再安装，增加了人员的劳动强度也降低了生产效率。特别是对于长冲程的要求，现行的往复式抽油机已无法更好地满足油田的实际需求。庞大的机构和高大的装置，无论是在能源消耗上和安全性上，都存在很大的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种结构紧凑，冲程长冲次低、设备低矮体型小方便维护、无机械平衡装置、能耗低、效率高的无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机及其抽油方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，包含底座，所述底座上固定安装有电气控制系统、电机驱动组件和导轮支架组件；所述电气控制系统与电机驱动组件之间通过铠装电缆传输信号，通过电气控制系统来控制电机驱动组件的正反转；所述电机驱动组件上安装有卷绕筒，所述卷绕筒上卷绕有牵引绳；所述导轮支架组件上设置有导向轮，牵引绳通过导向轮导向后其绳头与抽油杆相连接；

本发明一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，所述电机上设置有制动刹车，所述制动刹车在抽油机停止运作时锁死电机；

本发明一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，所述电机为永磁复合电机，所述永磁复合电机带动卷绕筒对牵引绳进行送放和收绕；

本发明一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，所述导轮支架组件包含两个铰接座，两个铰接座分别固定在底座上，两个铰接座位于同一直线上；支架臂与离井口较远的铰接座相铰接；支撑杆与另一个靠近井口的铰接座相铰接；所述支撑杆的长度大于两个铰接座之间的间距且小于支架臂的长度，支撑杆固定支撑支架臂；

本发明一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，上述支架臂包含横臂和竖臂，竖臂与铰接座相铰接，导向轮安装于横臂上，导向轮与横臂转动连接；所述横臂与竖臂之间设置有斜补强；

本发明一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，上述支架臂与支撑杆支撑固定的一侧面上固定安装有多个定位件，所述定位件上设置有销孔；所述支撑杆的自由端与定位件连接处设置有销孔；

本发明一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，所述牵引绳可以是钢丝绳、芳纶绳或其它可以穿过井口的圆柱形绳子；

本发明一种抽油方法，所述抽油方法基于上述无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机来实现，具体方法为：通过电器控制系统设定好工作参数，使电机驱动组件按照设定的参数运行；将导轮支架组件调整至工作角度并将支架固定；启动电机驱动组件，电机正反转带动牵引绳按照设定的速度曲线往复运动，实现抽油杆的上下往复运动进行抽油作业；关闭电机驱动组件，停止作业，将导轮支架组件拉至适当位置，进行井口处理；

结合一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，其抽油方法为：

步骤一、由电气控制系统控制电机驱动组件按照设定的转速曲线控制卷绕筒旋转运动，并通过导向轮带动牵引绳按照对应的速度曲线往复运动。牵引绳通过接头和油井中的抽油杆相连，最终实现抽油杆的上下往复运动，满足采油生产的需要；

步骤二、开始抽油前，通过支撑杆将支架臂固定在65度左右或最佳角度的正常工作状态；

步骤三、启动电机开始抽油，在抽油过程中利用永磁电机反向被动运行具有良好的发电特性，将抽油杆在下行过程中的位置势能转化为电能进行储存，在电机正向带动抽油杆上行时再次利用，从而取代机械平衡装置，实现无机械平衡装置进行采油；

步骤四、当油井需要作业时，抽油机处在停用位置，解除牵引绳和抽油杆的连接，通过卷绕筒和牵引绳，将支架臂拉到垂直位置或方便工作的位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过卷绕筒的往复运动和导向轮的导向，将牵引绳的横向往复运动调整为垂直的上下往复运动；利用牵引绳替代井口的光杆，在确保抽油机的有效工作冲程的同时，不增加抽油机的高度，在不改变原有的有杆泵工作方式的情况下，实现抽油机的低矮化和小型化，取消了游梁和塔架等高大的机械结构；将支架设置成可调节模式，可以根据不同的工况来调节冲程，同时也方便现场操作人员对井道的操作、维护，大幅提高设备运行的安全性；利用电气控制系统，实现重物势能和电能的转化和重复利用，取消抽油机的机械平衡装置。

附图说明

图1为本发明一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机的结构示意图。

其中：

电气控制系统1、电机驱动组件2、卷绕筒3、牵引绳4、导向轮5、导轮支架组件6、底座7、抽油杆8、制动刹车9；

铰接座6.1、支架臂6.2、支撑杆6.3、定位件6.4。

具体实施方式

参见图1，本发明涉及的一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机,包含底座7，所述底座7上固定安装有电气控制系统1、电机驱动组件2和导轮支架组件6；所述电气控制系统1与电机驱动组件2之间通过铠装电缆传输信号，通过电气控制系统1来控制电机驱动组件2的正反转；所述电机驱动组件2上安装有卷绕筒3，所述卷绕筒3上卷绕有牵引绳4；所述导轮支架组件6上设置有导向轮5，牵引绳4通过导向轮5导向后其绳头与抽油杆8相连接；

进一步的，所述电机驱动组件2包含电机和减速机，所述电机的驱动轴与减速机相连接；上述减速机的输出轴与带绳双用卷绕筒3固定连接；

进一步的，所述电机上设置有制动刹车9，所述制动刹车9在抽油机停止运作时锁死电机，防止误操作启动抽油机对人员造成伤害

优选的，所述电机为永磁复合电机，所述永磁复合电机带动卷绕筒3对牵引绳4进行送放和收绕；通过卷绕筒3的正反转运动和导向轮5导向，将牵引绳4的横向往复运动调整为垂直的上下往复运动，从而带动抽油杆8上下动作；

进一步的，所述导轮支架组件6包含两个铰接座6.1，两个铰接座6.1分别固定在底座7上，两个铰接座6.1位于同一直线上；支架臂6.2与离井口较远的铰接座6.1相铰接；支撑杆6.3与另一个靠近井口的铰接座6.1相铰接；所述支撑杆6.3的长度大于两个铰接座6.1之间的间距且小于支架臂6.2的长度；所述支架臂6.2调整好工作角度后，利用支撑杆6.3将支架臂6.2支撑固定，使其保持调整后的工作角度；

优选的，上述支架臂6.2包含横臂和竖臂，竖臂与铰接座6.1相铰接，导向轮5安装于横臂上，导向轮5与横臂转动连接；所述横臂与竖臂之间设置有斜补强，使整个支架臂6.2受力均匀，进一步提高其强度；

优选的，上述支架臂6.2与支撑杆6.3支撑固定的一侧面上固定安装有多个定位件6.4，所述定位件6.4上设置有销孔；所述支撑杆6.3的自由端与定位件6.4连接处设置有销孔；当调整好支架臂6.2的角度后，将支撑杆6.3的自由端与相应的定位件6.4通过销轴固定连接，用以固定支撑住支架臂6.2；

优选的，所述牵引绳4可以是钢丝绳、芳纶绳或其它可以穿过井口的圆柱形绳子；绳子表面进行光滑处理，确保井口密封的有效性；

一种抽油方法，所述抽油方法基于上述一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机来实现，具体方法为：通过电器控制系统1设定好工作参数，使电机驱动组件2按照设定的参数运行；将导轮支架组件6调整至工作角度并将支架固定；启动电机驱动组件2，电机正反转带动牵引绳4按照设定的速度曲线往复运动，实现抽油杆8的上下往复运动进行抽油作业；关闭电机驱动组件2，停止作业，将导轮支架组件6拉至适当位置，进行井口处理；

进一步的，结合一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，其抽油方法为：

步骤一、由电气控制系统1控制电机驱动组件2按照设定的转速曲线控制卷绕筒3旋转运动，并通过导向轮5带动牵引绳4按照对应的速度曲线往复运动。牵引绳4通过接头和油井中的抽油杆8相连，最终实现抽油杆8的上下往复运动，满足采油生产的需要；

步骤二、开始抽油前，通过支撑杆6.3将支架臂6.2固定在65度左右或最佳角度的正常工作状态；

步骤三、启动电机开始抽油，在抽油过程中利用永磁电机反向被动运行具有良好的发电特性，将抽油杆8在下行过程中的位置势能转化为电能进行储存，在电机正向带动抽油杆8上行时再次利用，从而取代机械平衡装置，实现无机械平衡装置进行采油；

步骤四、当油井需要作业时，抽油机处在停用位置，解除牵引绳4和抽油杆8的连接，通过卷绕筒3和牵引绳4，将支架臂6.2拉到垂直位置或方便工作的位置；

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，其特征在于：包含底座(7)，所述底座(7)上固定安装有电气控制系统(1)、电机驱动组件(2)和导轮支架组件(6)；所述电气控制系统(1)与电机驱动组件(2)之间通过铠装电缆传输信号，通过电气控制系统(1)来控制电机驱动组件(2)的正反转；所述电机驱动组件(2)上安装有卷绕筒(3)，所述卷绕筒(3)上卷绕有牵引绳(4)；所述导轮支架组件(6)上设置有导向轮(5)，牵引绳(4)通过导向轮(5)导向后其绳头与抽油杆(8)相连接。

2.如权利要求1所述的无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，其特征在于：所述电机上设置有制动刹车(9)，所述制动刹车(9)在抽油机停止运作时锁死电机。

3.如权利要求1所述的无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，其特征在于：所述电机为永磁复合电机，所述永磁复合电机带动卷绕筒(3)对牵引绳(4)进行送放和收绕。

4.如权利要求1所述的无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，其特征在于：所述导轮支架组件(6)包含两个铰接座(6.1)，两个铰接座(6.1)分别固定在底座(7)上，两个铰接座(6.1)位于同一直线上；支架臂(6.2)与离井口较远的铰接座(6.1)相铰接；支撑杆(6.3)与另一个靠近井口的铰接座(6.1)相铰接；所述支撑杆(6.3)的长度大于两个铰接座(6.1)之间的间距且小于支架臂(6.2)的长度，支撑杆(6.3)固定支撑支架臂(6.2)。

5.如权利要求4所述的无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，其特征在于：上述支架臂(6.2)包含横臂和竖臂，竖臂与铰接座(6.1)相铰接，导向轮(5)安装于横臂上，导向轮(5)与横臂转动连接；所述横臂与竖臂之间设置有斜补强。

6.如权利要求4所述的无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，其特征在于：上述支架臂(6.2)与支撑杆(6.3)支撑固定的一侧面上固定安装有多个定位件(6.4)，所述定位件(6.4)上设置有销孔；所述支撑杆(6.3)的自由端与定位件(6.4)连接处设置有销孔。

7.如权利要求1所述的无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机，其特征在于：所述牵引绳(4)可以是钢丝绳、芳纶绳或其它可以穿过井口的圆柱形绳子。

8.一种抽油方法，所述抽油方法基于上述一种无机械平衡低矮直驱长冲程抽油机来实现，其特征在于：所述方法步骤为：通过电器控制系统(1)设定好工作参数，使电机驱动组件(2)按照设定的参数运行；将导轮支架组件(6)调整至工作角度并将支架固定；启动电机驱动组件(2)，电机正反转带动牵引绳(4)按照设定的速度曲线往复运动，实现抽油杆(8)的上下往复运动进行抽油作业；关闭电机驱动组件(2)，停止作业，将导轮支架组件(6)拉至适当位置，进行井口处理。

9.如权利要求8所述的抽油方法，其特征在于：所述方法步骤为：

步骤一、由电气控制系统(1)控制电机驱动组件(2)按照设定的转速曲线控制卷绕筒(3)旋转运动，并通过导向轮(5)带动牵引绳(4)按照对应的速度曲线往复运动。牵引绳(4)通过接头和油井中的抽油杆(8)相连，最终实现抽油杆(8)的上下往复运动，满足采油生产的需要；

步骤二、开始抽油前，通过支撑杆(6.3)将支架臂(6.2)固定在65度左右或最佳角度的正常工作状态；

步骤三、启动电机开始抽油，在抽油过程中利用永磁电机反向被动运行具有良好的发电特性，将抽油杆(8)在下行过程中的位置势能转化为电能进行储存，在电机正向带动抽油杆(8)上行时再次利用，从而取代机械平衡装置，实现无机械平衡装置进行采油；

步骤四、当油井需要作业时，抽油机处在停用位置，解除牵引绳(4)和抽油杆(8)的连接，通过卷绕筒(3)和牵引绳(4)，将支架臂(6.2)拉到垂直位置或方便工作的位置。