CN113846997A - 螺杆驱动游梁式抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺杆驱动游梁式抽油机，包括游梁系统、螺杆驱动系统和底盘支架系统，所述螺杆驱动系统包括驴头、游梁，所述螺杆驱动系统包括螺杆、电机、电机同步带轮、同步带、螺杆同步带轮，所述电机通过所述电机驱动带轮、所述同步带和所述螺杆同步带轮驱动所述螺杆，所述螺杆连接所述游梁的一端，所述游梁的另一端连接所述驴头。本发明通过使用电机螺杆驱动装置代替传统的电机减速箱曲柄驱动装置，有效减少减速传动部件对能源的损耗，减小维护保养工作量，螺杆驱动装置可根据工况调整抽油机运行参数，从而具有参数调节的便利性，从而达到节能环保，提升生产效益的目的。

Description

螺杆驱动游梁式抽油机

技术领域

本发明涉及一种抽油机，尤其涉及一种采用螺杆驱动的游梁式抽油机。

背景技术

游梁式抽油机属于有杆采油系统的地面驱动设备，指游梁式曲柄平衡抽油机，广泛应用在油层能量不足以自喷的油井开采中。游梁机基本特点是结构简单，制造容易，使用方便，特别是它可以长期在野外全天候运转，经久耐用，是目前应用最广泛的抽油机。

游梁式抽油机是油田目前主要使用的抽油机类型之一，主要由驴头—游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备四大部分组成。

工作时，电动机的转动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。

目前应用的游梁式抽油机主要有以下两类：一类是传统的电机减速箱驱动曲柄平衡的常规游梁式抽油机(为降冲次节能，部分安装有变频调速系统)，另一类是变频调速不带减速箱的游梁式抽油机。另外还有一些液体或气体做传动部件的抽油机，使用效果都不理想。

但游梁式抽油机具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点。技术参数符合中华人民共和国行业标准SY/T 5044《游梁式抽油机》和美国石油协会API标准，技术成熟。

主要特点：

1、整机结构合理、工作平稳、噪音小、操作维护方便；

2、游梁选用箱式或工字钢结构，强度高、刚性好、承载能力大；

3、减速器采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮，加工精度高、承载能力强，使用寿命长；

4、驴头可采用上翻、上挂或侧转三种形式之一；

5、刹车采用外抱式结构，配有保险装置，操作灵活、制动迅速、安全可靠；

6、底座采用地脚螺栓连接或压杠连接两种方式之一。

目前，游梁式抽油机均采用的电机减速箱驱动、曲柄平衡、四连杆换向装置在能源的转换和传递上效率较低，冲次冲程平衡度等参数的调节工作量和难度较大。变频调速(或其它电子调速)不带减速箱的游梁式抽油机，虽然调节冲程冲次等参数非常方便，但由于野外气候问题，在使用几年后，调速系统的电子元器件会老化导致故障增多，而变频系统技术含量高，一般职工不能解决，只能求助于厂家或专业维修人员，维修费用较高，耽误时间较长而导致推广不理想。

1、常规游梁式抽油机均采用电机减速箱、曲柄平衡、四连杆换向装置，在能源的转换和传递上效率较低，耗能较大不利于节能环保要求。

2、现有游梁式抽油机冲次冲程等参数根据生产需要调节，频次较高工作量较大，运行参数变化平衡度需要重新调整，消耗大量时间、物力和人力成本，影响生产效率。

3、变频(电子)调速的游梁式抽油机很难适合野外生产环境，变频(电子)调速中控制系统的核心是集成电路板，电路板上的电子元器件多，结构复杂，在夏季高温下容易老化，导致电子元器件出现故障，使得控制系统出现问题，影响抽油机的运行，不适合长期野外生产运行需要。

因此，本领域需要螺杆驱动游梁式抽油机，驱动系统采用滚珠丝杠副和简单电路控制组合驱动，有效减少减速传动部件对能源的损耗，减小维护保养费用和工作量，从而达到节能环保，提升生产效益的目的。

发明内容

本发明设计了一种螺杆驱动装置，通过改变能量转换传动部件，实现对抽油机能源转换环节的精简，有效提高能源转换传递效率，减小维护保养工作量。本发明没有采用集成电路和复杂控制系统，减少了电子元器件老化导致的故障隐患，大幅提高抽油机运行时率，延长了抽油机的使用寿命；旋转部件封闭在抽油机内部，全面提升游梁式抽油机本质安全水平，带来巨大的经济效益和良好的社会效益。

螺杆驱动游梁式抽油机，主要由游梁系统、螺杆驱动系统、底盘支架系统三部分组成。通过适当选取参数和配件，冲次可以低到0.1-0.2次/分钟。不需要过多电子元器件和复杂控制系统，机械降速可以达到变频(电子)降速的冲次水平，实现节能。

螺杆驱动游梁式抽油机，是由电机通过同步带带动螺杆做自转运动，螺杆自转带动螺母做升降运动，螺母的升降运动带动连杆、游梁和驴头做上下往复运动，实现螺杆驱动游梁式抽油机对原油的开采。

本发明通过使用电机螺杆驱动装置代替传统的电机减速箱曲柄驱动装置，有效减少减速传动部件对能源的损耗，减小维护保养工作量，螺杆驱动装置可根据工况调整抽油机运行参数，从而具有参数调节的便利性，从而达到节能环保，提升生产效益的目的。

附图说明

附图1为本发明所述螺杆驱动游梁式抽油机的一个实施例的结构示意图。

附图标记如下：

游梁系统(1、驴头，2、游梁，3、中央轴承座，6、配重箱)、螺杆驱动系统(7、连杆，8、螺杆稳定架，9、螺杆，10、螺母，11、电机，12、电机同步带轮，13、同步带，14、螺杆同步带轮，15、润滑油箱，16、控制柜)、底盘支架系统(4、支架，5、底座)。

具体实施方式

实施例1：

参见附图1，螺杆驱动游梁式抽油机的优选实施例。抽油机包括驴头、游梁、支架、中央轴承座、连杆、配重箱、减速箱、底座、螺杆稳定架和螺杆驱动装置，游梁通过中央轴承座设在支架的顶端，支架安装在底座上，游梁的前端设置有驴头，另一端设置有配重箱，其下部通过铰链与连杆上端连接，连杆下端通过铰链与螺杆驱动装置连接，螺杆稳定架分别与支架和底座连接，驱动装置为滚珠丝杠副和简单电路控制组合驱动装置，驱动装置的下端安装于底座上，上端与螺杆稳定架连接。

螺杆驱动装置由滚珠丝杠副和简单电路控制组合而成，包括一控制柜、一电机、一电机同步带轮、一同步带、一螺杆同步带轮、一螺杆、一配重箱、一润滑油箱，螺杆和电机固定于底座上，电机同步带轮安装在电机轴上，螺杆同步带轮安装在螺杆底端。电机通过电机同步带轮、同步带、螺杆同步带轮带动螺杆自转，螺杆自转带动配重箱沿着螺杆升降，配重箱通过链轮链条带动抽油杆做上下往复运动，完成石油的开采。

本发明通过使用螺杆驱动装置代替传统的减速箱曲柄驱动装置，应用螺杆驱动装置可根据工况调整抽油机参数，从而参数调节的便利性。

在本申请中，螺杆仅仅起到调节的作用，相对与油田抽吸量程的需要，螺杆的长度往往不足。因此，将螺杆与连杆、螺母相连，通过螺母在抽油机工作时随着螺杆上下移动，实现螺杆的调节作用。同时，加长的连杆也增加了抽吸的距离，满足了不同油井环境的需要。在这种情况下，需要通过连杆限制螺母的自转。连杆上设有限位装置，限位装置包括上限位装置和下限位装置，其中上限位装置用于限制螺母相对于螺杆上升的最高位置，下限位装置用于限制螺母相对于螺杆下降的最低位置。

支架底部安装在底座上，游梁通过中央轴承座架设在支架的顶端，游梁的前端设置有驴头，另一端设置有配重箱，其下部与连杆上端相接，连杆下端连接螺母，螺杆稳定架分别与支架和底座连接，电机通过电机同步带轮、同步带、螺杆同步带轮带动螺杆自转实现螺母沿着螺杆升降，螺母升降带动连杆、游梁和驴头做上下往复运动。驴头摆动后带动抽油杆在油井中提升或者下降，以此完成石油的开采。

在实际生产中，申请人发现这种螺杆驱动的方式，其作用力较大，对系统的刚性要求很高。抽油机整体框架很容易变形，破坏系统的正常工作。因此，在有需要的情况下，可以在支架和螺杆之间设置螺纹钢螺杆稳定架。通过实际应用，上述螺杆稳定架可以很好的保证系统的刚性，发生变形的抽油机在设置在螺杆稳定架后，全部实现的正常开采。

实施例2：

本实施例为传统游梁式抽油机改造为螺杆驱动游梁式抽油机的具体实施方式。

螺杆驱动游梁式抽油机的另一个优选实施例。抽油机包括驴头、游梁、支架、中央轴承座、连杆、配重箱、减速箱、底座、螺杆稳定架和螺杆驱动装置，游梁通过中央轴承座设在支架的顶端，支架安装在底座上，游梁的前端设置有驴头，另一端设置有配重箱，其下部通过铰链与连杆上端连接，连杆下端通过铰链与螺杆驱动装置连接，螺杆稳定架分别与支架和底座连接，驱动装置为滚珠丝杠副和简单电路控制组合驱动装置，驱动装置的下端安装于底座上，上端与螺杆稳定架连接。其中的驴头、游梁、支架、中央轴承座、连杆、配重箱、减速箱、底座、螺杆稳定架均为游梁式采油机的现有设备，无需专门配置或者经简单调整就可以应用。

螺杆驱动装置由滚珠丝杠副和简单电路控制组合而成，包括控制柜、电机、电机同步带轮、同步带、螺杆同步带轮、螺杆、配重箱、润滑油箱，螺杆和电机固定于底座上，电机同步带轮安装在电机轴上，螺杆同步带轮安装在螺杆底端。电机通过电机同步带轮、同步带、螺杆同步带轮带动螺杆自转，螺杆自转带动配重箱沿着螺杆升降，配重箱通过链轮链条带动抽油杆做上下往复运动，完成石油的开采。

在本申请中，螺杆仅仅起到调节的作用，相对与油田抽吸量程的需要，螺杆的长度往往不足。因此，将螺杆与连杆、螺母相连，通过螺母在抽油机工作时随着螺杆上下移动，实现螺杆的调节作用。同时，加长的连杆也增加了抽吸的距离，满足了不同油井环境的需要。只有螺母的移动，也可以提高系统的运动精度。但螺母如果自由移动的话，很容易滑出其运动轨道，这样，需要通过连杆限制螺母的自转范围。连杆上设置限位装置，限位装置包括上限位装置和下限位装置，其中上限位装置用于限制螺母相对于螺杆上升的最高位置，下限位装置用于限制螺母相对于螺杆下降的最低位置。在本实施例中，限位装置选用的插销式限位器。可以理解的是，也可以采用其他合适的限位装置。

支架安装在底座上，游梁通过中央轴承座架设在支架的顶端，游梁的前端设置有驴头，另一端设置有配重箱，其下部与连杆上端相接，连杆下端连接螺母，螺杆稳定架分别与支架和底座连接，电机通过电机同步带轮、同步带、螺杆同步带轮带动螺杆自转实现螺母沿着螺杆升降，螺母升降带动连杆、游梁和驴头做上下往复运动。驴头摆动后带动抽油杆在油井中提升或者下降，以此完成石油的开采。上述设备都是采油设备中必有的设备，在进行设备改进时，仅仅进行简单的调整就可以在传统采油工艺中采用本发明所述的螺杆驱动式抽油机。通过本实施例中的改进，老式游梁抽油机也可以采用螺杆驱动，本分明所述的设备就可以进行大范围的推广应用。

以上，仅是本发明的部分较佳实施例。任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的实施方式加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的实施方式所进行的任何简单修改或等同置换，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.螺杆驱动游梁式抽油机，其特征在于：包括游梁系统、螺杆驱动系统和底盘支架系统，所述螺杆驱动系统包括驴头、游梁，所述螺杆驱动系统包括螺杆、电机、电机同步带轮、同步带、螺杆同步带轮，所述电机通过所述电机驱动带轮、所述同步带和所述螺杆同步带轮驱动所述螺杆，所述螺杆连接所述游梁的一端，所述游梁的另一端连接所述驴头。

2.如权利要求1所述的螺杆驱动游梁式抽油机，其特征在于：所述螺杆驱动系统还包括螺母，所述螺母与所述螺杆配合。

3.如权利要求1或2所述的螺杆驱动游梁式抽油机，其特征在于：所述螺杆驱动系统还包括润滑油箱，所述螺杆的一端置于所述润滑油箱中。

4.如权利要求3所述的螺杆驱动游梁式抽油机，其特征在于：所述螺杆驱动系统还包括配重箱，所述配重箱安装于所述游梁上，且位于螺杆一侧。

5.如权利要求1-4任一所述的螺杆驱动游梁式抽油机，其特征在于：所述支架和所述螺杆之间，设置有螺杆稳定架。

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