CN113153225B - 一种单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，涉及石油开采设备，包括：机架；备用载荷机构，设置在机架上，通过配重块的往复运动模拟载荷；动力柔绳控制机构，与单机多井抽油机的动力柔绳滑动连接，在动力柔绳失去井口载荷后，固定在动力柔绳上的限位块与动力柔绳控制机构接触，中止滑动连接状态；载荷转换机构，连接动力柔绳控制机构和备用载荷机构，在动力柔绳失去井口载荷后，带动动力柔绳控制机构挂靠至备用载荷机构，以使动力柔绳带动配重块做往复运动。解决单井故障停抽导致的影响系统正常工作、影响运行时率等问题。

Description

一种单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置

技术领域

本发明涉及石油开采设备，具体而言，涉及一种单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置。

背景技术

近年来油价低迷，油田开采效益逐年变差，国内外油田现有抽油井200万口以上，多数都是抽油机抽油，由于抽油机发展近百年，能耗大、体积大、重量大，抽油效率效益较低，因此，一机抽多井技术成为新的发展方向，单机多井抽油机通过主机的单动力驱动多口井往复抽油，但是单井故障时容易导致整个单机多井抽油机系统停抽，制约多井机运行时率，影响生产效率，且主机与单井动力传送结构复杂。因此，如何降低单井停机对整个多井机系统的影响，成为需要解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提供了一种单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，解决单井故障停抽导致的影响系统正常工作、影响运行时率的问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现：一种单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，包括：机架；备用载荷机构，设置在机架上，通过配重块的往复运动模拟载荷；动力柔绳控制机构，与单机多井抽油机的动力柔绳滑动连接，在动力柔绳失去井口载荷后，固定在动力柔绳上的限位块与动力柔绳控制机构接触，中止滑动连接状态；载荷转换机构，连接动力柔绳控制机构和备用载荷机构，在动力柔绳失去井口载荷后，带动动力柔绳控制机构挂靠至备用载荷机构，以使动力柔绳带动配重块做往复运动。

在该实施例中，多井抽油机通过减速机带动双曲柄机构提供动力输出，每一个曲柄连接多根钢缆绳，对称设置在减速机转轴两端的两个曲柄绕减速机转轴做圆周运动，两根同步运动的钢缆绳归拢归一作为一组动力柔绳，每一组动力柔绳驱动一口抽油井。多组动力柔绳通过万向滑轮约束动力输出方向，使得曲柄机构在做圆周运动时受力均衡，降低负载荷。为减少井口故障带来的载荷不平衡现象，通过载荷转换机构和动力柔绳控制机构之间的配合将故障井口的动力柔绳自动挂靠至备用载荷机构，实现抽油机系统的载荷平衡，保障运行效率。

根据本发明提供的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，优选地，还包括：调向滑轮，固定在机架上，用于引入动力柔绳并调整动力柔绳的运动方向。

根据本发明提供的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，优选地，调向滑轮有多组，分别对应连接多路动力柔绳，每一路动力柔绳包括两根钢缆绳，每根钢缆绳连接一个曲柄，两个曲柄对称固定在抽油机的减速机输出轴两端。

根据本发明提供的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，优选地，备用载荷机构具体包括配重块、平衡绳和平衡绳换向滑轮，平衡绳换向滑轮固定在机架上，平衡绳经过平衡绳换向滑轮连接配重块，平衡绳的一部分用于连接动力柔绳控制机构，以便于动力柔绳控制机构将配重块提供的载荷挂靠到动力柔绳上。

根据本发明提供的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，优选地，动力柔绳控制机构具体包括动力柔绳滑套和限位块，动力柔绳滑套与动力柔绳滑动连接，动力柔绳穿过动力柔绳滑套后选取一定长度安装限位块，动力柔绳带动井口载荷运行时，限位块与动力柔绳滑套处于分离状态。

根据本发明提供的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，优选地，机架靠近配重块处设有滑槽，配重块两侧嵌入滑槽。

根据本发明提供的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，优选地，载荷转换机构具体包括连接绳、连接绳滑轮和平衡绳对接钩，连接绳的一端与动力柔绳滑套连接，连接绳的另一端经过连接绳滑轮后与平衡绳对接钩连接，在动力柔绳失去井口提供的载荷后，平衡绳对接钩依靠自身重力下落并钩住平衡绳，以将配重块提供的载荷转换到连接绳上，连接绳带动动力柔绳滑套运动，限位块接触动力柔绳滑套，中止滑动连接状态，将配重块提供的载荷加载到动力柔绳上。

根据本发明提供的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，优选地，还包括：对接钩滑轨，固定在机架上，平衡绳对接钩设置在对接钩滑轨中。

根据本发明提供的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，优选地，还包括：配重块行程调节组件，连接至平衡绳，用于改变平衡绳的有效长度，以调整配重块的行程。

本发明取得的有益效果至少包括：在多井机系统中单井出现故障停抽时，载荷转换机构将动力柔绳连接到备用载荷机构上，使单机多井抽油机的载荷处于正常工作水平，不影响系统的正常工作。在修井完成后，快速切断备用载荷，转换回单井载荷，抽油系统恢复正常工作。此外，通过调向滑轮(例如，万向滑轮组)将抽油机双曲柄机构引出的不同方向，不同平面的动力柔绳聚拢归一，再向不同方向的油井传输出去，能够简化单机多井抽油机的动力传输结构。本装置在保证单井故障停抽不影响系统正常工作的基础上通过万向定滑轮组调节动力传递方向，把动力合理地传递到各口被驱动的单井往复抽油，简化了动力传送结构。本装置对于多井机系统平稳工作，保证运行时率有着显著的效果。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置的整体结构示意图。

图2示出了根据本发明实施例的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置的局部放大示意图。

图3示出了根据本发明实施例的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置的载荷转换原理图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图3所示，本发明公开的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，包括：机架1；备用载荷机构，设置在机架上，通过配重块2的往复运动模拟载荷；动力柔绳控制机构，与单机多井抽油机的动力柔绳滑动连接，在动力柔绳失去井口载荷后，固定在动力柔绳3上的限位块4与动力柔绳控制机构接触，中止滑动连接状态；载荷转换机构，连接动力柔绳控制机构和备用载荷机构，在动力柔绳失去井口载荷后，带动动力柔绳控制机构挂靠至备用载荷机构，以使动力柔绳带动配重块做往复运动。

根据上述实施例，优选地，还包括：调向滑轮5，固定在机架上，用于引入动力柔绳并调整动力柔绳的运动方向；调向滑轮有多组，分别对应连接多路动力柔绳，每一路动力柔绳包括两根钢缆绳，每根钢缆绳连接一个曲柄6，两个曲柄对称固定在抽油机的减速机输出轴两端。

根据上述实施例，优选地，备用载荷机构具体包括配重块、平衡绳7和平衡绳换向滑轮8，平衡绳换向滑轮固定在机架上，平衡绳经过平衡绳换向滑轮连接配重块，平衡绳的一部分用于连接动力柔绳控制机构，以便于动力柔绳控制机构将配重块提供的载荷挂靠到动力柔绳上。

根据上述实施例，优选地，动力柔绳控制机构具体包括动力柔绳滑套9和限位块，动力柔绳滑套与动力柔绳滑动连接，动力柔绳穿过动力柔绳滑套后选取一定长度安装限位块，动力柔绳带动井口载荷运行时，限位块与动力柔绳滑套处于分离状态。

根据上述实施例，优选地，机架靠近配重块处设有滑槽10，配重块两侧嵌入滑槽。

根据上述实施例，优选地，载荷转换机构具体包括连接绳11、连接绳滑轮12和平衡绳对接钩13，连接绳的一端与动力柔绳滑套连接，连接绳的另一端经过连接绳滑轮后与平衡绳对接钩连接，在动力柔绳失去井口提供的载荷后，平衡绳对接钩依靠自身重力下落并钩住平衡绳，以将配重块提供的载荷转换到连接绳上，连接绳带动动力柔绳滑套运动，限位块接触动力柔绳滑套，中止滑动连接状态，将配重块提供的载荷加载到动力柔绳上。

如图3所示，单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置的载荷转换工作原理包括：抽油机减速驱动曲柄机构6，曲柄机构连接动力柔绳3，动力柔绳在主机圆盘架体上通过调向滑轮改变一次方向后，再经调向滑轮5连接抽油井井口组件；井口组件故障造成井口侧的动力柔绳失去载荷时，限位块4与动力柔绳滑套9接触，平衡绳对接钩13依靠自身重力下行钩住平衡绳7；曲柄机构侧的动力柔绳通过限位块与连接绳11完成对接，动力柔绳、连接绳和平衡绳组成的系统驱动配重块2做往复运动。

根据上述实施例，优选地，还包括：对接钩滑轨14，固定在机架上，平衡绳对接钩设置在对接钩滑轨中。

如图2所示，本发明的另一个实施例还公开了单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置的一种具体实施方式：在多井机系统正常工作时主机部分22伸出的主机动力传输绳通过安装在支撑支架23上的U型万向滑轮组25将不同方向的主机动力传输绳于U型万向滑轮上归于一处，然后穿过柔绳控制滑套26去往不同位置的油井端驱动单井往复抽油，实现动力输出的万向角度转换。通过柔绳控制滑套后的动力传输绳上限定一段长度安装限位块。柔绳控制滑套上安装有钢丝绳，钢丝绳通过固定于支撑支架3上的两组U型定向滑轮29与平衡绳对接钩21连接，平衡绳对接钩安装在固定于支撑支架23的滑轨28上。配重箱24以如图所示的方式悬挂在支撑支架两侧。当多井机系统出现单井故障停抽时，单井端钢丝绳上的过载离合器脱开单井载荷。此时平衡绳对接钩受自身重力，顺着滑轨向下滑动直到与连接配重箱的平衡绳27对接，限位块与柔绳控制滑套接触，限定钢丝绳长度，此时成功将主机部分伸出的动力传输绳连接到备用平衡载荷配重箱上，实现了单井停抽时的临时平衡补偿。

本装置与抽油机主机结合后，抽油机主机作为中间部分，本装置对称分布在抽油机主机两侧，主机部分伸出的动力传输绳通过支撑支架上的U型万向滑轮组调整传输方向，统一穿过一组柔绳控制滑套。动力传输绳穿过柔绳控制滑套后，选取一段长度安装限位块。柔绳控制滑套安装有钢丝绳，该钢丝绳通过两U型定向滑轮组与平衡绳对接钩连接，平衡绳对接钩安装在滑轨上，滑轨安装在支撑支架上。在支撑支架两侧安装两配重箱，两配重箱通过一钢丝绳连接，该钢丝绳作为平衡绳通过U型定向滑轮改变方向穿过滑轨下方。

本装置有两个平衡单元(配重单元)，由平衡绳对接钩的自身重力控制其连接平衡绳为第一个平衡单元，平衡绳对接钩质量较轻仅用来控制对接，使用配重箱作为单井停抽时临时的备用载荷为第二个平衡单元，配重箱质量较大用来代替故障油井的载荷。在多井机系统单井出现故障停抽时，过载离合器将主机连接单井的动力传输绳分离，动力传输绳失去载荷。第一平衡单元平衡绳对接钩受自身重力顺着滑轨向下滑动，柔绳控制滑套受平衡绳对接钩带动相对于动力传输绳进行移动，直到平衡绳对接钩与连接第二平衡单元配重箱的平衡绳对接，柔绳控制滑套相对于动力传输绳的移动到达指定长度，动力传输绳上的限位块与柔绳控制滑套接触。此时故障单井的载荷转换为备用平衡载荷，实现单井停抽临时平衡补偿。

本装置上安装有万向定滑轮组，通过万向定滑轮将主机伸出的多根不同平面，不同角度的动力传输绳收拢归一。然后动力传输绳再通过万向定滑轮改变方向，传输向处于不同位置的多个油井，实现了多井机系统的动力传输绳的万向转换。简化了多井机系统动力传输结构，调节主机动力向单井传送角度准确转变，把主机动力合理的传递到各口不同位置的被驱动的单井往复抽油。

本装置的不停机备用载荷转换的轨道，平衡绳对接钩，平衡箱等结构与主机动力传输绳万向角度转换的万向定滑轮组等结构，都安装在主机两侧的支撑支架内，实现了不停机备用载荷转换和动力传输绳万向角度转换的一体化。并且平衡箱滑动的轨道取代了支撑支架外侧的立柱，该轨道同时发挥着平衡箱的导向作用和装置整体的支撑作用，降低耗材，简化结构。

综上所述，在单机多井抽油机系统中，单井故障停抽时通过本装置将故障井载荷转换为备用载荷，避免影响系统正常工作、影响多井机运行时率等。本装置简化了多井机系统动力传输结构，采用万向定滑轮将主机不同方向的动力传输绳收拢归一，再通过万向定滑轮把主机动力传输绳传递到各口不同位置被驱动的单井，进行往复抽油。在多井机系统单井故障修复完毕后，快速脱接备用载荷转回已修复单井，恢复其正常工作。在一个支撑支架上实现了不停机备用载荷转换和动力传输绳万向角度转换的一体化，简化结构、节约空间、降低耗材。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (6)

1.一种单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，其特征在于，包括：

机架；

备用载荷机构，设置在所述机架上，通过配重块的往复运动模拟载荷，所述备用载荷机构具体包括所述配重块、平衡绳和平衡绳换向滑轮，所述平衡绳换向滑轮固定在所述机架上，所述平衡绳经过所述平衡绳换向滑轮连接所述配重块，所述平衡绳的一部分用于连接所述动力柔绳控制机构，以便于所述动力柔绳控制机构将所述配重块提供的载荷挂靠到所述动力柔绳上；

动力柔绳控制机构，与单机多井抽油机的动力柔绳滑动连接，在所述动力柔绳失去井口载荷后，固定在所述动力柔绳上的限位块与所述动力柔绳控制机构接触，终止滑动连接状态；

载荷转换机构，连接所述动力柔绳控制机构和所述备用载荷机构，在所述动力柔绳失去井口载荷后，带动所述动力柔绳控制机构挂靠至所述备用载荷机构，以使所述动力柔绳带动所述配重块做往复运动；

调向滑轮，固定在所述机架上，用于引入所述动力柔绳并调整所述动力柔绳的运动方向；

所述调向滑轮有多组，分别对应连接多路所述动力柔绳，每一路动力柔绳包括两根钢缆绳，每根钢缆绳连接一个曲柄，两个曲柄对称固定在抽油机的减速机输出轴两端。

2.根据权利要求1所述的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，其特征在于，所述动力柔绳控制机构具体包括动力柔绳滑套和所述限位块，所述动力柔绳滑套与所述动力柔绳滑动连接，所述动力柔绳穿过所述动力柔绳滑套后选取一定长度安装所述限位块，所述动力柔绳带动井口载荷运行时，所述限位块与所述动力柔绳滑套处于分离状态。

3.根据权利要求1所述的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，其特征在于，所述机架靠近所述配重块处设有滑槽，所述配重块两侧嵌入所述滑槽。

4.根据权利要求2所述的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，其特征在于，所述载荷转换机构具体包括连接绳、连接绳滑轮和平衡绳对接钩，所述连接绳的一端与所述动力柔绳滑套连接，所述连接绳的另一端经过所述连接绳滑轮后与所述平衡绳对接钩连接，在所述动力柔绳失去井口提供的载荷后，所述平衡绳对接钩依靠自身重力下落并钩住平衡绳，以将所述配重块提供的载荷转换到所述连接绳上，所述连接绳带动所述动力柔绳滑套运动，所述限位块接触所述动力柔绳滑套，中止滑动连接状态，将配重块提供的载荷加载到所述动力柔绳上。

5.根据权利要求4所述的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，其特征在于，还包括：对接钩滑轨，固定在所述机架上，所述平衡绳对接钩设置在所述对接钩滑轨中。

6.根据权利要求1所述的单机多井抽油机不停机备用载荷转换装置，其特征在于，还包括：配重块行程调节组件，连接至所述平衡绳，用于改变所述平衡绳的有效长度，以调整所述配重块的行程。

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