CN110173237B - 一种修井导向滚筒让位机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于无游梁抽油机领域，尤其涉及一种修井导向滚筒让位机构，包括基座、塔身和驱动机构，所述的塔身为四根立柱的架式结构，塔身的四个底角处分别安装有轴承，塔身通过轴承可相对基座滑动，远离井口一端的基座上固定连接有丝杆牵引机，所述的丝杆牵引机中的丝杆前端与塔身连接；所述的平台上安装有卷扬机，卷扬机通过钢丝绳与配重块相连接；井口一侧塔身上端铰接有V型支撑架，所述的V型支撑架包括支架A和支架B，塔身上端与支架A的自由端相铰接，所述支架B的自由端与滑动架相铰接，滑动架下方的塔身上固定连接有丝杆升降机。本发明可在修井时移机让位，有效的提高作业工作效率。

Description

一种修井导向滚筒让位机构

技术领域

本发明属于无游梁抽油机领域，尤其涉及一种修井导向滚筒让位机构。

背景技术

在石油开采过程中，抽油机是一种最常用的采油设备，现有技术中使用的抽油机大多为游梁式抽油机，由于自身物理结构所限，这种抽油机的存在机械传动效率低、耗电量大、机械维护困难、机械故障率高等问题。为了解决这些问题，科研人员设计出了一类无游梁抽油机。

现有的无游梁抽油机通常包括基座、塔身和驱动机构，塔身安装在基座上，驱动机构安装在塔身顶部的平台上，驱动机构包括电机、滚筒、皮带和配重块，皮带的两端分别与抽油机的悬绳器和配重块连接，皮带从滚筒的上侧环绕在滚筒上，电机通过减速机构驱动滚筒旋转，滚筒的旋转运动使皮带两端的悬绳器和配重块在皮带的带动下上下平移，从而实现抽油机的抽油动作。然而，现有的塔身大多为双立柱结构，塔身的上端与基座之间连接有防护斜拉杆，防护斜拉杆的连接强度直接影响着塔身的稳定性，所以塔身的稳定性有待提高；另外，现有的塔身在修井时，并不能够整体移机让位，导致装、卸泵挂空间受限，不利于提高工作效率。

发明内容

为解决背景技术中塔身上的平台对作业时拆装泵挂产生阻碍的问题，本发明提供一种修井导向滚筒让位机构，本发明具备稳定性好、可自行泄掉井口载荷、可整体让位也可伸缩让位的特点。

本发明提供的技术方案是：一种修井导向滚筒让位机构，包括基座、塔身和驱动机构，所述的基座通过锚定螺栓安装在地面混凝土结构的地基上，所述的塔身安装在基座上，驱动机构安装在塔身顶部的平台上，驱动机构包括电机、减速机构、滚筒、皮带和配重块，皮带的两端分别与配重块和抽油机的悬绳器连接，皮带从滚筒的上侧环绕在滚筒上，电机通过减速机构驱动滚筒旋转，滚筒的旋转运动使皮带两端的悬绳器和配重块在皮带的带动下上下平移，从而实现抽油机的抽油动作，所述的塔身为四根立柱的架式结构，塔身的四个底角处分别安装有轴承，塔身通过轴承可相对基座滑动，塔身与基座通过固定螺栓实现紧固，基座上的固定螺栓孔为长形孔，远离井口一端的基座上固定连接有丝杆牵引机，所述的丝杆牵引机中的丝杆前端与塔身连接；所述的减速机构为行星齿轮减速机构，行星齿轮减速机构位于滚筒内，行星齿轮减速机构的高速输入轴位于滚筒的中央的，行星齿轮减速机构的低速输出轴为滚筒本身，所述的电机的输出轴通过联轴器与所述的高速输入轴连接，所述滚筒的两端设置有防尘密封盖；所述的平台上安装有卷扬机，卷扬机通过钢丝绳与配重块相连接；所述平台的水平方向的宽度与塔身一致，井口一侧塔身上端铰接有V型支撑架，所述的V型支撑架包括支架A和支架B，所述的支架A和支架B相铰接，塔身上端与支架A的自由端相铰接，井口一侧的塔身下部滑动连接有滑动架，所述的滑动架可相对塔身竖直方向滑动，所述支架B的自由端与滑动架相铰接，V型支撑架与塔身共同组成三角形支撑结构，与支架B相铰接的支架A一端固定连接有导向滚筒，滑动架下方的塔身上固定连接有丝杆升降机，丝杆升降机的上端抵在滑动架上。

所述的长形孔长度不小于1米；所述的联轴器为鼓形联轴器，联轴器外套有护罩；所述的丝杆牵引机和丝杆升降机的材质均为45号钢，并经过淬火处理；所述的滑动架包括竖向滑杆A、竖向滑杆B和横梁，所述的竖向滑杆A和竖向滑杆B相互平行，所述的横梁固定连接在竖向滑杆A和竖向滑杆B之间，竖向滑杆A和竖向滑杆B的横截面均为燕尾型，相对应的塔身为燕尾型凹槽，竖向滑杆A和竖向滑杆B可在燕尾型凹槽内滑动；所述的支架B的长度大于支架A的长度。

本发明的有益效果为：

1、本发明的塔身采用整体式四立柱架式结构，塔身的重心线与配重块的重心线基本重合，与现有技术中常用的带有斜拉杆的三角形塔身比较，具有更强的承载能力，更稳定的重心，使用过程中更加安全可靠。

2、本发明提供了两种让位方式：其一为整体式让位方式，当井口需要足够的操作空间时，本发明塔身通过底部的四口轴承与丝杆牵引机结合可进行整体移机让位，给井口地面提供充足的空间；其二为部分让位，因为塔身与井口已经存在一定的空间，当井口地面空间足够时，本发明在修井时只需要将上部(V型支撑架)的空间让出即可，每一种让位方式独立存在，根据实际需要进行选择其中一种或两种方式同时使用，两种让位方式给修井或大修井装、卸泵挂提供充足的空间，避免机械干涉，非常有利于提高作业工作效率。

3、本发明将减速机构内置在滚筒内，把滚筒和减速器整合在一起，滚筒既传递动力又调节速度，从而简化了设备结构。同时，与现有技术相比，上述结构具有两方面优点：一方面，将减速机构容纳在滚筒内的封闭空间中，可避免风沙、雨水、阳光等自然环境对减速结构的损坏，延长了减速机构的使用寿命和维护周期，提高了设备运行的稳定性；另一方面，与现有技术中的带传动减速机构相比，行星齿轮减速机构具有运行更稳定、运动精度更高、承受扭矩更大的特点。因此，与现有技术相比，本发明具有明显的优越性。

4、本发明在作业前，能够通过卷扬机将位于低点的配重块升起，将抽油机上全部的井口载荷转交到悬绳器挡卡上，然后卷扬机在将配重块下放，此过程中，不再需要专门的吊车帮助卸载荷，节省了吊车的费用，也杜绝了吊车使用过程中的安全隐患。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中平台以上的结构示意图。

图3是本发明中塔身下端轴承的剖视图。

图4是图1中A处的局部放大图。

图5是行星齿轮减速机构的结构示意图。

图中：1-地基，2-基座，3-卷扬机，4-电机，5-减速机构，6-皮带，7-塔身，8-配重块，9-滚筒，10-轴承，11-丝杆牵引机，12-导向滚筒，13-支架A，14-行星齿轮，15-齿轮架，16-中心齿轮，17-高速输入轴，18-长形孔，19-支架B，20-滑动架，21-丝杆升降机，22-V型支撑架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

结合附图，本实施例包括基座2、塔身7和驱动机构，所述的基座2通过锚定螺栓锚定安装在地面的混凝土结构的地基1上，所述的塔身7安装在基座2上，驱动机构安装在塔身7顶部的平台上，驱动机构包括电机4、减速机构5、滚筒9、皮带6和配重块8，皮带6的两端分别与配重块8和抽油机的悬绳器连接，皮带6从滚筒9的上侧环绕在滚筒9上，电机4通过减速机构5驱动滚筒9旋转，滚筒9的旋转运动使皮带6两端的悬绳器和配重块8在皮带6的带动下上下平移，从而实现抽油机的抽油动作，所述的平台周围安装围栏，所述的塔身7侧面安装爬梯。以上为现有技术中已经存在的结构，在此不再赘述。

本发明的创新点在于：所述的塔身7为四根立柱的架式结构，整个塔身7为一个整体，不需要组装，结构更加可靠。塔身7的重心线与配重块8的重心线基本重合，与现有技术中常用的带有斜拉杆的三角形塔身7比较，具有更强的承载能力，更稳定的重心，使用过程中更加安全可靠。塔身7的四个底角处分别安装有轴承10，塔身7通过轴承10可相对基座2滑动，塔身7与基座2通过固定螺栓实现紧固，固定螺栓紧固的状态下塔身7与基座2保持相对不动，基座2上的固定螺栓孔为长形孔18，长形孔18长度不小于1米，给装、卸泵挂让出足够的空间，远离井口一端的基座2上固定连接有丝杆牵引机11，丝杆牵引机11中丝杆的前端与塔身7相连接，丝杆可相对塔身7旋转，但塔身7限制丝杆的轴向位移，使丝杆的轴向运动与塔身7同步进行，通过操作丝杆牵引机11能够牵引或推动塔身7相对基座2移动，进而实现塔身7让位功能，需要说明的是在移机让位前，先将连接塔身7与基座2的固定螺栓旋松，但不取下，固定螺栓在基座2的长形孔18内滑动，对塔身7的移动起到导向作用，既能防止塔身7滑偏，又方便塔身7复位，使塔身7的移机让位在一个可控范围内，以上为本发明中的一种让位方式，该种让位方式为整机移动式，该种让位方式能够扩大井口到塔身7的距离，既能让出地面距离，又能让出空间距离。

所述的减速机构5为行星齿轮减速机构，行星齿轮减速机构位于滚筒9内，行星齿轮减速机构的高速输入轴17位于滚筒9的中央的，行星齿轮减速机构的低速输出轴为滚筒9本身，所述的电机4的输出轴通过联轴器与所述的高速输入轴17连接，所述滚筒9的两端设置有防尘密封盖；本发明将减速机构5内置在滚筒9内，把滚筒9和减速机构5整合在一起，滚筒9既传递动力又调节速度，从而简化了设备结构，所述的高速输入轴17上安装有电磁刹车器，能够实现任意点停车，方便更换盘根的操作。

行星齿轮减速机构是机械领域中常用的一类减速机构，在此仅以其中一种常见结构作为实施例进行简要描述：如图5所示，行星齿轮减速机构包括中心齿轮16了和行星齿轮14，中心齿轮16安装在高速输入轴17上，行星齿轮14固定安装在齿轮架15上，齿轮架15固定不动，滚筒9内侧设置有内齿圈。

本发明将减速机构5内置在滚筒9内，具有两方面优点：一方面，将减速机构5容纳在滚筒9内的封闭空间中，可避免风沙、雨水、阳光等自然环境对减速结构5的损坏，延长了减速机构5的使用寿命和维护周期，提高了设备运行的稳定性；另一方面，与现有技术中的带传动减速机构相比，行星齿轮减速机构具有运行更稳定、运动精度更高、承受扭矩更大的特点。因此，与现有技术相比，本发明具有明显的优越性。

需要说明的是，目前皮带摩擦式无游梁抽油机在作业前，泄掉井口载荷时，均需要吊车配合完成，吊车先将配重块8提起一定高度，配重块8升起时，光杆、抽油杆等井口载荷下行，在井口安装悬绳器挡卡，挡卡作用在井口与悬绳器之间，拆开抽油机皮带6与悬绳器的连接点，将井口全部载荷施加到悬绳器挡卡上，所以，每次作业前都需要吊车的配合，调用吊车需要一定的等待时间和使用成本，并且存在一定的安全隐患，不利于提高工作效率，为了克服以上问题，本发明在所述的平台上安装有卷扬机3，卷扬机3通过钢丝绳与配重块8相连接，本发明在作业前，能够通过卷扬机3将位于低点的配重块8升起，将抽油机上全部的井口载荷转交到悬绳器挡卡上，然后卷扬机3在将配重块8下放，不再需要专门的吊车到场帮助卸载荷，节省了使用吊车的费用，也杜绝了吊车使用过程中的安全隐患。

所述平台的水平方向的宽度与塔身7一致，与常规的无游梁抽油机相比较，避免在装、卸泵挂时发生机械干涉，有利于提高作业工作效率。井口一侧塔身7上端铰接有V型支撑架22，所述的V型支撑架22包括支架A13和支架B19，所述的支架A13和支架B19相铰接，塔身7上端与支架A13的自由端相铰接，井口一侧的塔身7下部滑动连接有滑动架20，所述的滑动架20可相对塔身7竖直方向滑动，所述支架B19的自由端与滑动架20相铰接，V型支撑架22与塔身7共同组成三角形支撑结构，三角形具有稳定性，此结构的稳定性能够承担重量较大的泵挂重量，与支架B19相铰接的支架A13一端固定连接有导向滚筒12，使用时，导向滚筒12上支撑有皮带，V型支撑架22以及导向滚筒12将皮带支撑离开塔身7一定距离，使皮带能够与井口在同一个垂直方向上，滑动架20下方的塔身7上固定连接有丝杆升降机21，丝杆升降机21的上端抵在滑动架20上，丝杆升降机21可以为手动式，也可以为电动式，丝杆升降机21可将滑动架20举升或降下，从而实现了滑动架20的升降，从而改变了V型支撑架22的伸缩，实现导向滚筒12伸出距离可调。在抽油阶段，V型支撑架22处于伸出状态，在作业状态时，将V型支撑架22通过丝杆升降机21收缩即可，以上为本发明的第二种让位方式，此种让位方式不能增加井口到塔身7的距离，只能让出塔身7到井口的空间距离。

所述的联轴器为鼓形齿式联轴器，与常见的法兰联轴器不同，鼓形齿式联轴器具有径向、轴向和角向等轴线偏差补偿能力，具有结构紧凑、回转半径小、承载能力大、传动效率高、噪声低及维修周期长等优点，尤其适用于无游梁抽油机复杂的使用工况。联轴器外套有护罩，护罩能够避免风沙的侵入，利于延长联轴器的使用寿命。

为了充分保证使用过程中丝杆牵引机11和丝杆升降机21不发生变形或不断裂，所述的丝杆牵引机11和丝杆升降机21的材质均为45号钢，并经过淬火处理。

所述的滑动架20包括竖向滑杆A、竖向滑杆B和横梁，所述的竖向滑杆A和竖向滑杆B相互平行，所述的横梁固定连接在竖向滑杆A和竖向滑杆B之间，竖向滑杆A和竖向滑杆B的横截面均为燕尾型，相对应的塔身7为燕尾型凹槽，竖向滑杆A和竖向滑杆B可在燕尾型凹槽内滑动。

所述的支架B19的长度大于支架A13的长度，从受力分析角度出发，滑动架20对支架B19施加向上的力，当支架B19的长度大于支架A13的长度时，支架B19与塔身7之间的夹角更小，支架B19受到的斜向上的分力更大，更有利于将V型支撑架22伸出。

本发明提供了两种修井让位方式，每一种让位方式独立存在，第一种让位方式可实现整机移位，第二种让位方式可实现空中让位，两种让位方式可单独选择，可也以全选用，根据实际使用选择即可。

Claims (1)

1.一种修井导向滚筒让位机构，包括基座（2）、塔身（7）和驱动机构，所述的基座（2）通过锚定螺栓安装在地面混凝土结构的地基（1）上，所述的塔身（7）安装在基座（2）上，驱动机构安装在塔身（7）顶部的平台上，驱动机构包括电机（4）、减速机构（5）、滚筒（9）、皮带（6）和配重块（8），皮带（6）的两端分别与配重块（8）和抽油机的悬绳器连接，皮带（6）从滚筒（9）的上侧环绕在滚筒（9）上，电机（4）通过减速机构（5）驱动滚筒（9）旋转，滚筒（9）的旋转运动使皮带（6）两端的悬绳器和配重块（8）在皮带（6）的带动下上下平移，从而实现抽油机的抽油动作，其特征在于：所述的塔身（7）为四根立柱的架式结构，塔身（7）的四个底角处分别安装有轴承（10），塔身（7）通过轴承（10）可相对基座（2）滑动，塔身（7）与基座（2）通过固定螺栓实现紧固，基座（2）上的固定螺栓孔为长形孔（18），远离井口一端的基座（2）上固定连接有丝杆牵引机（11），所述的丝杆牵引机（11）中丝杆的前端与塔身（7）相连接；所述的减速机构（5）为行星齿轮减速机构，行星齿轮减速机构位于滚筒（9）内，行星齿轮减速机构的高速输入轴（17）位于滚筒（9）的中央，行星齿轮减速机构的低速输出轴为滚筒（9）本身，所述的电机（4）的输出轴通过联轴器与所述的高速输入轴（17）连接，所述滚筒（9）的两端设置有防尘密封盖；所述的平台上安装有卷扬机（3），卷扬机（3）通过钢丝绳与配重块（8）相连接；所述平台的水平方向的宽度与塔身（7）一致，井口一侧塔身（7）上端铰接有V型支撑架（22），所述的V型支撑架（22）包括支架A（13）和支架B（19），所述的支架A（13）的一个端部和支架B（19）的一个端部相铰接，并且支架A（13）和支架B（19）相铰接一端设置有导向滚筒（12），支架A（13）的另一个端部铰接在塔身（7）上端，井口一侧的塔身（7）下部滑动连接有滑动架（20），所述的滑动架（20）可相对塔身（7）竖直方向滑动，支架B（19）的另一个端部铰接在滑动架（20）上，从而V型支撑架（22）与塔身（7）共同组成三角形支撑结构，滑动架（20）下方的塔身（7）上固定连接有丝杆升降机（21），丝杆升降机（21）的上端抵在滑动架（20）上；

所述的长形孔（18）长度不小于1米；

所述的联轴器为鼓形联轴器，联轴器外套有护罩；

所述的丝杆牵引机（11）和丝杆升降机（21）的材质均为45号钢，并经过淬火处理；

所述的滑动架（20）包括竖向滑杆A、竖向滑杆B和横梁，所述的竖向滑杆A和竖向滑杆B相互平行，所述的横梁固定连接在竖向滑杆A和竖向滑杆B之间，竖向滑杆A和竖向滑杆B的横截面均为燕尾型，相对应的塔身（7）为燕尾型凹槽，竖向滑杆A和竖向滑杆B可在燕尾型凹槽内滑动；

所述的支架B（19）的长度大于支架A（13）的长度。

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