CN110608016A - 一种游梁式平衡节能抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种游梁式平衡节能抽油机，包括底座，底座上方转动设置有用于提升或下降抽油杆的游梁，游梁由支架支撑安装在底座上，支架上设置有用于驱动游梁转动的驱动装置和用于随驱动装置工作时进行蓄能或放能的蓄能驱动装置，本发明彻底解决了动力传动系统的能源浪费根源，大大降低了成本，并且采用了液压油缸动力与氮气蓄能动力相结合的动力系统，与同型号常规游梁式抽油机相比节能70%以上；并且整体结构简单，运行自动化程度高，操作简便，运行可靠、稳定，具有安全环保的特点。

Description

一种游梁式平衡节能抽油机

技术领域

本发明涉及抽油机，具体的说，涉及一种质量轻、结构简单，操作简便，且能保证设备可靠运行、安全环保并可自动控制的游梁式平衡节能抽油机，属于采油机械设备技术领域。

背景技术

游梁式抽油机，也称梁式抽油机、游梁式曲柄平衡抽油机，指含有游梁，通过连杆机构换向，曲柄重块平衡的抽油机，广泛应用在石油开采中。

传统游梁式抽油机油井采液时抽油杆的上下运行载荷重量是不相等的，上行时是下行时的接近两倍，本身原型机的配重块和曲柄连杆机构，在绕减速机输出轴中心旋转中，配重量随抽油机运行角度变化而动态变化，无法从根本上解决传统抽油机的工作平衡问题。

并且传统抽油机中存在的减速机、曲柄、连杆安装座、曲柄、连杆、电机、传送带、配重块、横梁等复杂的机械结构在一定程度上影响着动力传动系统的能量传递效率。

为了解决上述技术问题，市面上出现了一种抽油机，如专利号为：200710016704.8，公开了一种游梁式液压节能抽油机，包括以常规游梁式抽油机为基础，在游梁的尾部再安装一套驴头，其下方吊装一个圆柱形中空的水泥预制罐状平衡桶；在其圆柱体上有一快速接头通过管线与其内胆相通，以便通过软管向胆内加装或抽取液体，达到不停机调平衡的目的；拆除原变速箱及驱动电机，在其位置上安装一套液压站，在其支架两侧及游梁上加装一对液压缸，通过管线与液压站相连，在液压作用下带动游梁及驴头上下运动作功。

上述该类抽油机虽然能够实现抽油机的平衡功能，但是整体结构复杂，并且采用双液压杆和液压站驱动游梁转动，进而大大提高能源消耗，完全不能实现节能问题，进而依然存在着在工作中不平衡的和节能效果不明显等问题。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种质量轻、结构简单，操作简便，且能保证设备可靠运行、安全环保并可自动控制的游梁式平衡节能抽油机。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种游梁式平衡节能抽油机，包括底座，底座上方转动设置有用于提升或下降抽油杆的游梁，游梁由支架支撑安装在底座上，支架上设置有用于驱动游梁转动的驱动装置和用于随驱动装置工作时进行蓄能或放能的蓄能驱动装置。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

所述驱动装置包括动力油缸，所述动力油缸的固定端转动安装在支架上，动力油缸的伸缩端转动安装在游梁上。

进一步优化：所述蓄能驱动装置包括与动力油缸对称设置的平衡气缸，平衡气缸的固定端转动安装在支架上，平衡气缸的伸缩端转动安装在游梁上。

进一步优化：所述平衡气缸连接有蓄能器，蓄能器内灌充有氮气。

进一步优化：所述动力油缸的伸缩端回缩驱动游梁下行，游梁带动平衡气缸伸缩端伸出引起平衡气缸内腔室的空腔减小压缩气体膨胀增大气体压力，高压气体进入蓄能器，蓄能器进行蓄能。

进一步优化：所述动力油缸的伸缩端伸出驱动游梁上行，游梁带动平衡气缸伸缩端回缩引起平衡气缸内腔室的空腔增大，蓄能器放能用于配合动力油缸同步驱动游梁带动抽油杆提升动作。

进一步优化：所述动力油缸和游梁连接处到游梁的支点距离与平衡气缸和游梁连接处到游梁支点的距离相等。

进一步优化：所述动力油缸由动力系统驱动运动，动力系统包括液压站，液压站内设置有液压泵，液压泵的输出口通过导流管连接至电磁换向阀的P口，电磁换向阀的A口、B口通过导流管连接至动力油缸的下油腔和上油腔。

进一步优化：所述游梁的一端固定安装有驴头，驴头上设置有悬挂点，悬挂点上连接有钢丝绳，钢丝绳下端通过连接器与抽油杆固定连接。

进一步优化：所述游梁上远离驴头的一端固定连接有平衡块。

本发明采用上述技术方案，在使用时，首先启动运动控制系统中的电机，液压泵输出动力对液压站内的液压油加压并通过单向阀达电磁换向阀的P口，此时电磁换向阀的右侧电磁铁得电，压力油同时到达电磁换向阀的A口、B口，然通过导流管引导进动力油缸内，此时动力油缸差动快速伸出，完成抽油杆上行动作。

此时蓄能器放能，使平衡气缸与动力油缸同时作用驱动抽油上行动作。

当油缸上升到指定位置后，电磁换向阀换向，右侧电磁铁失电，左侧电磁铁得电，压力油经过电磁换向阀的P口进入电磁换向阀的B口，然后通过导流管引导进动力油缸的活塞杆上油腔，使动力油缸缩回，动力油缸回缩时下油腔内的油经过电磁换向阀的A口流向T口，再通过回油过滤器流回液压站，完成抽油杆的下行。

此时平衡气缸伸缩端伸出，蓄能器同时进行储能，进而实现抽油杆的上下运动，完成抽油工作。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，完全去掉了原型机的减速机、曲柄、连杆安装座、曲柄、连杆、电机、传送带、配重块、横梁等机构，从而省除了原型机接近三分之一的重量，彻底解决了动力传动系统的能源浪费根源，大大降低了成本；

采用了液压油缸动力与氮气蓄能动力相结合的动力系统，总动力电机功率3-4KW,与同型号常规游梁式抽油机相比，节能70%以上；

并且平衡气缸和蓄能器还能够使游梁自动平衡，使抽油机从装机启动到作业停机再启动，不需外援吊装设备的辅助，使用方便；

并且整体结构简单，运行自动化程度高，操作简便，运行可靠、稳定，具有安全环保的特点，完全避免了漏气、漏水、漏电、漏油问题，整体结构方便维护。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图；

图2为本发明实施例中动力系统的结构示意图；

图3为本发明实施例的总体尺寸示意图。

图中：1-底座；2-抽油杆；3-游梁；31-驴头；32-钢丝绳；33-连接器；34-平衡块；4-支架；41-支撑座；42-机座；43-支撑平台；5-油井；51-采油树；52-密封器；6-动力油缸；7-平衡气缸；8-蓄能器；9-液压站；91-液压泵；92-电磁换向阀；93-过滤器；94-压力表；95-温度计；96-液位计。

具体实施方式

实施例：如图1-2所示，一种游梁式平衡节能抽油机，包括底座1，所述底座1上方转动设置有用于提升或下降抽油杆2的游梁3，所述游梁3由支架4支撑安装在底座1上，所述支架4上设置有用于驱动游梁3转动的驱动装置和用于随驱动装置工作时进行蓄能或放能的蓄能驱动装置。

所述支架4上固定设置有用于支撑游梁3转动的支撑座41，所述支架4的下方固定设置有机座42，所述支架4通过机座42固定安装在底座1上。

这样设计，可以通过支撑座41，用于安装和支撑游梁3转动，进而方便的实现提升或下降抽油杆2，通过机座42，可以通加强支架4与底座1的连接稳定性，进而提高支架4的稳定性。

所述游梁3靠近油井5的一端固定安装有驴头31，所述驴头31为现有技术。

所述驴头31上靠近中部的位置设置有悬挂点，所述悬挂点上连接有钢丝绳32，所述钢丝绳32下端通过连接器33与抽油杆2固定连接。

所述抽油杆2的下端能够随游梁3带动驴头31运行时进行上行、下行，进而实现伸入或提出地面上的油井5内，进而实现采油。

所述驴头31靠近钢丝绳32的一侧面为弧形面，这样设计，可以保证游梁3带动驴头31运行过程中抽油杆2不会因为驴头运行角度的变化而偏离油井5。

所述油井5的井口上固定设置有采油树51，所述采油树51的上方与抽油杆2的连接处设置有用于提高采油树51与抽油杆2连接密封性的密封器52。

所述支架4上位于支撑座41的下方固定设置有用于安装驱动装置和蓄能驱动装置的支撑平台43。

所述驱动装置包括动力油缸6，所述动力油缸6的固定端转动安装在支撑平台43上，所述动力油缸6的伸缩端转动安装在游梁3上靠近驴头31的一侧。

所述动力油缸6输出动力驱动伸缩端伸出或回缩时，带动游梁3沿支撑座41转动，进而带动驴头31运动实现提升或下降抽油杆2。

所述动力油缸6的固定端和伸缩端分别通过轴承支撑座与支撑平台43和游梁3转动连接。

所述蓄能驱动装置包括与动力油缸6对称设置的平衡气缸7，所述平衡气缸7的固定端转动安装在支撑平台43上，所述平衡气缸7的伸缩端转动安装在游梁3上远离驴头31的一侧。

所述平衡气缸7连接有蓄能器8，所述蓄能器8内灌充有氮气，所述蓄能器8固定安装在支架4的支撑平台43上。

所述动力油缸6的伸缩端回缩驱动游梁3带动驴头31和抽油杆2下降时，游梁3带动平衡气缸7伸缩端伸出引起平衡气缸7内腔室的空腔减小压缩气体膨胀增大气体压力，高压气体进蓄能器8，蓄能器8进行蓄能。

所述动力油缸6的伸缩端伸出驱动游梁3带动驴头31和抽油杆2提升时，游梁3带动平衡气缸7伸缩端回缩引起平衡气缸7内腔室的空腔增大，蓄能器8放能用于配合动力油缸6驱动游梁3带动抽油杆2提升动作。

这样设计，可通过平衡气缸7和蓄能器8对抽油杆2下降时进行蓄能，当动力油缸6驱动游梁3带动驴头31和抽油杆2提升时蓄能器8放能，使平衡气缸7配合动力油缸6同时驱动游梁3带动驴头31和抽油杆2提升，实现压油缸动力与氮气储能动力相结合的动力系统，进而可大大降低动力油缸6所需油液压力，降低总动力电机功率，使总动力电机功率在3-4KW，与同型号常规游梁式抽油机相比，节能70%以上。

所述游梁3上远离驴头31的一端固定连接有平衡块34，所述平衡块34用于精 确调平衡游梁3。

所述动力油缸6由动力系统提液压作用力，所述动力油缸6在液压作用下带动游梁3及驴头31上下运动作功。

所述动力系统包括液压站9，所述液压站9内设置有液压泵91，液压泵91由电机驱动，液压泵91的输出口通过导流管连接电磁换向阀92的P口，电磁换向阀92的A口、B口通过导流管连接至动力油缸6的下油腔和上油腔，所述电磁换向阀92的T口通过过滤器93与液压站9连通。

所述电磁换向阀92为三位四通电磁换向阀。

所述电磁换向阀92的P与液压站9之间的导流管上设置有单向阀。

工作时，电机驱动液压泵91输出动力对液压站9内的液压油加压并通过单向阀达电磁换向阀92的P口，此时电磁换向阀92的右侧电磁铁得电压力油同时到达电磁换向阀92的A口、B口，然通过导流管引导进动力油缸6内，此时动力油缸6差动快速伸出，完成抽油杆2上行动作。

此时蓄能器8放能，使平衡气缸7与动力油缸6同时作用驱动抽油2上行动作。

当油缸上升到指定位置后，电磁换向阀92换向，右侧电磁铁失电，左侧电磁铁得电，压力油经过电磁换向阀92的P口进入电磁换向阀92的B口，然后通过导流管引导进动力油缸6的活塞杆上油腔，使动力油缸6缩回，动力油缸6回缩时下油腔内的油经过电磁换向阀92的A口流向T口，再通过回油过滤器93流回液压站9，完成抽油杆2的下行。

此时平衡气缸7伸缩端伸出，蓄能器8同时进行储能，进而实现抽油杆2的上下运动，完成抽油工作。

所述电磁换向阀92的A口、B口的出口处分别连接有压力表94，用于时刻监测电磁换向阀92的A口、B口内的油液压力。

所述液压站9上还设置有温度计95，用于时刻监测液压站9内的液压油温度。

所述液压站9上还设置有液位计96，用于时刻监测液压站9内的液压的液位高度。

如图1-3所示，现有技术中游梁式抽油机按常规现场工作状态来说，不管那种机型，上行载荷与下行载荷的比率大都是：5:3。

在实施例中，该游梁式平衡节能抽油机是常规10型游梁式抽油机，上行载荷S1=5t；下行载荷是S2=3t；冲程=2.5～3.0m。

所述驴头31悬挂点到游梁3支点（游梁3与支撑座41的连接处）的距离L1为3480mm，所述平衡块34的重力点到游梁3支点的距离L2为3250mm；

所述动力油缸6与游梁3连接处的支点到游梁3支点的距离L3=1000mm；

所述平衡气缸7与游梁3连接处的支点到游梁3支点的距离L4=1000mm；

所述平衡块的重量P2为3t。

所述根据以上参数计算：（1）抽油杆2上行时，动力油缸6的顶力为：

(L1xS1-L2xP2)/L3=(3480x5-3150x3)/1000=7.95t。

所述动力油缸6与平衡气缸7平分后都等于7.95t/2=3.975t。

因此抽油杆2上行时，动力油缸6的顶力为3.975t。

（2）抽油杆2下行时，动力油缸6的拉力为：

(L1-L2)*3/L3=(3480-3150)*3/1000=0.99t；

所述动力油缸6最大推力为10t，平衡气缸7最大拉力为15t，所述柱塞行程为500mm，系统压力为12MPa；具有冲程、冲次任意调整功能。

在使用时，首先启动运动控制系统中的电机，液压泵91输出动力对液压站9内的液压油加压并通过单向阀达电磁换向阀92的P口，此时电磁换向阀92的右侧电磁铁得电，压力油同时到达电磁换向阀92的A口、B口，然通过导流管引导进动力油缸6内，此时动力油缸6差动快速伸出，完成抽油杆2上行动作。

此时蓄能器8放能，使平衡气缸7与动力油缸6同时作用驱动抽油2上行动作。

当油缸上升到指定位置后，电磁换向阀92换向，右侧电磁铁失电，左侧电磁铁得电，压力油经过电磁换向阀92的P口进入电磁换向阀92的B口，然后通过导流管引导进动力油缸6的活塞杆上油腔，使动力油缸6缩回，动力油缸6回缩时下油腔内的油经过电磁换向阀92的A口流向T口，再通过回油过滤器93流回液压站9，完成抽油杆2的下行。

此时平衡气缸7伸缩端伸出，蓄能器8同时进行储能，进而实现抽油杆2的上下运动，完成抽油工作。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种游梁式平衡节能抽油机，包括底座（1），底座（1）上方转动设置有用于提升或下降抽油杆（2）的游梁（3），其特征在于：游梁（3）由支架（4）支撑安装在底座（1）上，支架（4）上设置有用于驱动游梁（3）转动的驱动装置和用于随驱动装置工作时进行蓄能或放能的蓄能驱动装置。

2.根据权利要求1所述的一种游梁式平衡节能抽油机，其特征在于：所述驱动装置包括动力油缸（6），所述动力油缸（6）的固定端转动安装在支架（4）上，动力油缸（6）的伸缩端转动安装在游梁（3）上。

3.根据权利要求2所述的一种游梁式平衡节能抽油机，其特征在于：所述蓄能驱动装置包括与动力油缸（6）对称设置的平衡气缸（7），平衡气缸（7）的固定端转动安装在支架（4）上，平衡气缸（7）的伸缩端转动安装在游梁（3）上。

4.根据权利要求3所述的一种游梁式平衡节能抽油机，其特征在于：所述平衡气缸（7）连接有蓄能器（8），蓄能器（8）内灌充有氮气。

5.根据权利要求4所述的一种游梁式平衡节能抽油机，其特征在于：所述动力油缸（6）的伸缩端回缩驱动游梁（3）下行，游梁（3）带动平衡气缸（7）伸缩端伸出引起平衡气缸（7）内腔室的空腔减小压缩气体膨胀增大气体压力，高压气体进入蓄能器（8），蓄能器（8）进行蓄能。

6.根据权利要求5所述的一种游梁式平衡节能抽油机，其特征在于：所述动力油缸（6）的伸缩端伸出驱动游梁（3）上行，游梁（3）带动平衡气缸（7）伸缩端回缩引起平衡气缸（7）内腔室的空腔增大，蓄能器（8）放能用于配合动力油缸（6）同步驱动游梁（3）带动抽油杆（2）提升动作。

7.根据权利要求6所述的一种游梁式平衡节能抽油机，其特征在于：所述动力油缸（6）和游梁（3）连接处到游梁（3）的支点距离与平衡气缸（7）和游梁（3）连接处到游梁（3）支点的距离相等。

8.根据权利要求7所述的一种游梁式平衡节能抽油机，其特征在于：所述动力油缸（6）由动力系统驱动运动，动力系统包括液压站（9），液压站（9）内设置有液压泵（91），液压泵（91）的输出口通过导流管连接至电磁换向阀（92）的P口，电磁换向阀（92）的A口、B口通过导流管连接至动力油缸（6）的下油腔和上油腔。

9.根据权利要求8所述的一种游梁式平衡节能抽油机，其特征在于：所述游梁（3）的一端固定安装有驴头（31），驴头（31）上设置有悬挂点，悬挂点上连接有钢丝绳（32），钢丝绳（32）下端通过连接器（33）与抽油杆（2）固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种游梁式平衡节能抽油机，其特征在于：所述游梁（3）上远离驴头（31）的一端固定连接有平衡块（34）。