CN114427526A

CN114427526A - 齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置

Info

Publication number: CN114427526A
Application number: CN202010999534.5A
Authority: CN
Inventors: 于学信; 叶金胜; 周承诗; 姜国良; 孙骞; 曹雪梅; 闫红军; 辛林涛; 杨洁; 王芳
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering Shengli Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering Shengli Co
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2022-05-03

Abstract

本发明公开了齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，包括机架、往复运动机构、传动系统、举升滑动组件；所述往复运动机构、传动系统均固定在机架上，且往复运动机构与传动系统配合，将往复运动传递给举升滑动组件；所述举升滑动组件连接在传动系统上，并跟随传动系统上下移动。本发明解决了采用现有液压驱动的有杆泵举升模拟试验装置结构及控制系统较复杂，设备整体较高，冲程一般较小，同时加工成本相对较高的问题。

Description

齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置

技术领域

本发明涉及有杆泵性能试验装置技术领域，具体地说是齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置。

背景技术

有杆泵采油结构简单、适应性强、维修管理方便，是目前国内外应用最广泛的机械采油方式。然而，随着油田开发的不断深入，含水率上升，深井、超深井数量越来越多，井下条件日趋苛刻，不同结构、功能的特种抽油泵逐渐增多。然而大多数抽油泵结构设计都是建立在理论计算上，抽油泵的使用性能并没有进行系统的室内试验。特别是对于疏松砂岩油藏，抽油泵需经受携砂生产的考验，如何根据不同区块出砂情况和不同生产阶段出砂特征，合理选择抽油泵配合间隙，优选出携砂生产条件下的高效抽油泵，需要通过系统的室内试验来完成。而进行有杆泵性能室内试验，需要室内举升设备，而现有的有杆泵举升模拟试验装置，大多是采用液压驱动的，需要配套液压泵站及控制管线及阀件等，控制系统较复杂，成本较高。

公开(公告)号：CN102094803B，公开(公告)日：2013-03-27提供一种多功能有杆泵举升模拟试验系统，该系统包括：电液比例提升驱动控制系统、倾角模拟系统、机械连接系统、循环流程系统和数据采集及控制系统。通过本发明实施例，可以克服现有试验系统的缺陷，能够对直井、斜井、定向井和水平井的有杆泵进行性能测试，满足油田有杆泵的性能测试需求，对新下井的有杆泵提供科学的检测数据。

公开(公告)号：CN202866776U，公开(公告)日：2013-04-10一种稠油井筒举升降粘模拟装置，该装置包括：井筒模拟系统具有模拟井筒，模拟井筒中设有模拟举升管柱，模拟举升管柱的进液口与出液口之间连接有压差传感器；加药系统与井筒模拟系统相连，加药系统具有多个加药活塞容器，多个加药活塞容器连接一伸入模拟井筒底部的加药管；供液系统与井筒模拟系统相连，供液系统具有供液活塞容器，供液活塞容器连接有供液恒温油浴，供液恒温油浴通过输送管与模拟井筒的底部相连通；监测控制系统与模拟举升管柱的出液口相连，监测控制系统具有多个相连接的监测恒温水浴。本实用新型可模拟降粘剂和稠油在井筒举升过程中的动态混合降粘过程，实时监测混合液沿模拟井筒举升过程中动态粘度的变化。

公开(公告)号：CN108457850A，公开(公告)日：2018-08-28公开了一种柱塞举升检测实验装置及检测实验方法，包括油管柱，油管柱的侧壁上设有多个柱塞到达传感器，多个柱塞到达传感器按照设定距离沿油管柱的长度方向排列，油管柱的底端设有油管三通管件，油管三通管件的第一接口与油管柱的底端连接，第二接口通过气体管道与高压气源装置连接，第三接口通过液体管道与漏失液体储液罐连接，液体管道上连接有第二控制阀；井口柱塞防喷管总成的其中一个接口连接进液管线，另一个接口连接出液管线，出液管线上连接有第一控制阀，出液管线的出口端与排出液体储液罐连接。本发明的柱塞举升检测实验装置及检测实验方法可真实模拟柱塞举升工艺过程，检测柱塞举升系统的工作性能，为柱塞举升优化设计提供依据。

总之，以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷而提供齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，解决了采用现有液压驱动的有杆泵举升模拟试验装置结构及控制系统较复杂，设备整体较高，冲程一般较小，同时加工成本相对较高的问题。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：

齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，包括机架、往复运动机构、传动系统、举升滑动组件；

所述往复运动机构、传动系统均固定在机架上，且往复运动机构与传动系统配合；

所述举升滑动组件连接在传动系统上，并跟随传动系统上下移动。

进一步地，所述传动系统包括左链条链轮传动机构、右链条链轮传动机构，所述左链条链轮传动机构、右链条链轮传动机构结构相同并对称设置。

进一步地，所述左链条链轮传动机构或右链条链轮传动机构包括上从动链轮、链条、下从动链轮、主动链轮；

所述上从动链轮、下从动链轮、主动链轮均固定在机架上，所述上从动链轮位于下从动链轮的正上方，所述主动链轮位于下从动链轮的正前方。

进一步地，所述左链条链轮传动机构或右链条链轮传动机构还包括张紧链轮、调整底座、顶丝；

所述调整底座固定在机架上，所述张紧链轮通过底部轴承座连接滑轨组件，滑轨组件滑行在调整底座滑槽上，所述调整底座上安装顶丝，顶丝顶住底部滑轨组件，能前后调节张紧链轮的张紧度。

进一步地，所述举升滑动组件包括链连接上板、举升滑动组件框架、配重箱、链连接下板、下接头；

所述配重箱端部连接举升滑动组件框架，并且配重箱位于上从动链轮、下从动链轮之间；

所述链连接上板、链连接下板均固定在举升滑动组件框架上；并且所述链连接上板、链连接下板同时与链条连接；

所述下接头设置在配重箱下表面，下接头用于连接有杆泵的柱塞。

进一步地，所述机架上还固定有第一导轨，所述举升滑动组件框架上设置滚轮，滚轮滑行在第一导轨内。

进一步地，所述往复运动机构包括销轮架、动力齿轮、滑块、销轮、联轴器、减速器、电机、光轴、齿条；

所述电机连接减速器，减速器通过联轴器连接动力齿轮，所述减速器固定在机架上；

所述销轮置于销轮架内部，销轮采用上下两端为半环形、两侧为垂直的设计结构，动力齿轮与销轮相啮合；

所述光轴设置两根，两根光轴横置在销轮架内部上端部和下端部，所述滑块上下各配置两个，四个滑块各自滑行式装配在各自的光轴上，所述销轮上端外侧面和下端外侧面分别与上下滑块连接；

所述齿条纵向安装在销轮架的背部，齿条与传动齿轮啮合，传动齿轮安装在传动轴上，传动轴与主动链轮连接。

进一步地，所述销轮架两侧设置往复滑槽，往复滑槽内安装滚动导轨块，所述机架上设置有能与往复滑槽相配合运行的第二导轨。

进一步地，所述销轮架内部开设限位槽，动力齿轮的中轴插入并运行于限位槽内。

进一步地，所述限位槽为上下两端为半环形、两侧为垂直的限位槽，动力齿轮的中轴插入并运行于限位槽内，用于销轮和动力齿轮啮合时限位，使销轮和动力齿轮始终沿着限位槽相对移动，能将动力齿轮的转动转换成销轮的上下及左右移动，实现销轮架的上下往复运动。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

该装置的往复运动机构采用齿销传动，与曲柄传动机构相比力传递平稳，在同等工作载荷条件下，需要电机功率更小；销轮采用上下半圆中间直线设计，因此上下冲程过度为圆弧过度，换向平稳，冲击小。

该装置传动系统起到了增程的作用，因此，往复运动机构可以设计的更加小巧。

该装置采用电驱动，与液压驱动相比，控制简单，同时，装置整体结构简单、紧凑，在实验室条件下可实现较长冲程。

附图说明

图1是齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置结构立体图。

图2是齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置局部立体图。

图3是齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置的往复运动机构立体图。

图4是齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置的举升滑动组件立体图。

图中：机架1、上从动链轮2、链条3、举升滑动组件4、下从动链轮5、轴承座6、主动链轮7、L型导轨8、张紧链轮9、调整底座10、顶丝11、往复运动机构12、T型导轨13、传动齿轮14、传动轴15、链连接上板4-1、举升滑动组件框架4-2、配重箱4-3、链连接下板4-4、滚轮4-5、下接头4-6、销轮架12-1、滚动导轨块12-2、动力齿轮12-3、滑块12-4、销轮12-5、联轴器12-6、减速器12-7、电机12-8、光轴12-9、限位槽12-10、齿条12-11。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：

齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，包括机架1、往复运动机构12、传动系统、举升滑动组件4；

进一步地，所述左链条链轮传动机构或右链条链轮传动机构包括上从动链轮2、链条3、下从动链轮5、主动链轮7；

进一步地，所述左链条链轮传动机构或右链条链轮传动机构还包括张紧链轮9、调整底座10、顶丝11；

进一步地，所述举升滑动组件包括链连接上板4-1、举升滑动组件框架4-2、配重箱4-3、链连接下板4-4、下接头4-6；

进一步地，所述机架上还固定有第一导轨，所述举升滑动组件框架上设置滚轮4-5，滚轮滑行在第一导轨内。

进一步地，所述往复运动机构包括销轮架12-1、动力齿轮12-3、滑块12-4、销轮12-5、联轴器12-6、减速器12-7、电机12-8、光轴12-9、齿条12-11；

所述电机连接减速器，减速器通过联轴器连接动力齿轮12-3，所述减速器固定在机架上；

进一步地，所述销轮架两侧设置往复滑槽，往复滑槽内安装滚动导轨块12-2，所述机架上设置有能与往复滑槽相配合运行的第二导轨。

进一步地，所述销轮架内部开设限位槽12-10，动力齿轮的中轴插入并运行于限位槽内。

机架1主要由矩形空心钢、方形空心钢和钢板等焊接而成。用于安装往复运动机构12、传动系统、T型导轨13及L型导轨8等。

往复运动机构12由电机12-8、减速器12-7、动力齿轮12-3、销轮12-5、销轮架12-1、齿条12-11等组成。电机12-8与减速机12-7连接后整体安装在机架1上，动力齿轮12-3通过联轴器12-6与减速机12-7输出轴连接。动力齿轮12-3与销轮12-5配合，用于将动力齿轮12-3的转动转变为销轮12-5的上下及左右移动。销轮12-5上下通过螺栓、螺母安装滑块12-4，滑块12-4套装到安装在销轮架12-1上下的光轴12-9上，使销轮12-5可以沿着光轴12-9左右移动，销轮架12-1外面两侧的开有凹槽、凹槽上下的底面和侧面都安装有滚动导轨块12-2。销轮架12-1内部底面开有上下半环形、两侧垂直的限位槽12-10，用于销轮12-5和动力齿轮12-3啮合时限位，使销轮12-5和动力齿轮12-3始终沿着限位槽12-10相对移动。因此，可以将动力齿轮12-3的转动转换成销轮12-5的上下及左右移动，从而实现销轮架12-1的上下往复运动。齿条12-11安装在销轮架12-1背面，通过螺栓螺母与销轮架12-1固定。销轮架12-1凹槽位置的滚动导轨块12-2与安装在机架上1的T型导轨13相配合，使销轮架12-1可以沿着T型导轨13上下移动。

所述传动系统由传动齿轮14、传动轴15、主动链轮7、上从动链轮2、下从动链轮5、张紧链轮9、链条3、轴承座6等组成。传动齿轮14安装在传动轴15上，与销轮架12-1上的齿条12-11相啮合。传动轴15两侧对称位置各安装有一个主动链轮7，传动轴15靠安装在机架1上的主动链轮7两侧的轴承座及内部轴承支撑及转动，上从动链轮2和下从动链轮7各两个，分别在机架1两侧的上、下位置对称布置，上动链轮和下从动链轮分别安装在转轴上，同样靠转轴两侧安装在机架1上的轴承座及内部轴承支撑及转动。调整底座10安装在往复运动机构12位置的机架1上面，在两侧各布置两个，调整底座10上部开有T型槽，轴承座安装在调整底座10上的T型槽位置，通过螺栓螺母固定，并可沿着T型槽移动，张紧链轮9通过中间的转轴支撑在两侧轴承座及内部轴承上，调整底座10上安装顶丝，用于张紧链轮9位置调整后的防松定位。链条3为开式链，分别与主动链轮7、下从动链轮5、上从动链轮2和张紧链轮9相配合，两头开放端分别与举升滑动组件4的框架4-1上的链连接上板4-1和链连接下板4-4连接固定。由于传动系统中主动链轮7的直径要大于传动齿轮14，因此，传动系统的主要作用是将往复运动机构12的往复运动通过齿条、齿轮及链轮传动增程后传递给举升滑动组件4，大大增加了举升滑动组件4的上下行程。

所述举升滑动组件4由框架4-2、配重箱4-3、链连接上板4-1、链连接下板4-4、滚轮4-5、下接头4-6组成。配重箱4-3布置在框架1内部。框架1两侧上、下各焊接两个链连接上板4-1和链连接下板4-4，用于与传动系统的链条3连接固定。框架4-2两侧上下及前后对称位置安装滚轮4-5。举升滑动组件4通过框架4-2上的滚轮4-5与机架1上安装的L型导轨8配合，可以沿着L型导轨8上下移动。

工作时，电机12-8的旋转运动及扭矩通过减速器12-7、联轴器12-6传递给动力齿轮12-3，动力齿轮12-3与销轮12-5相配合，将动力齿轮12-3的转动转变为销轮12-5的上下及左右移动，从而带动销轮架12-1及销轮架12-1上的齿条12-11做上下往复运动，并通过齿条12-11与传动齿轮14传动转化成主动链轮7的正反转动，并通过链条3、下从动链轮5、上从动链轮2、张紧链轮9传动，带动举升滑动组件4作上下往复运动，从而可以实现有杆泵上下抽油动作。

实施例2：

请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：

所述销轮置于销轮架内部，动力齿轮与销轮相啮合；

实施例3：

请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：

进一步地，所述往复运动机构包括销轮架12-1、动力齿轮12-3、销轮12-5、联轴器12-6、减速器12-7、电机12-8、齿条12-11；

所述销轮置于销轮架内部，动力齿轮与销轮相啮合；

虽然以上所有的实施例均使用图1至图4，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中拿掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的本发明目的，所以所有这些变形实施例都在本发明的保护范围内。

本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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

1.齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，包括机架、往复运动机构、传动系统、举升滑动组件；

2.根据权利要求1所述的齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，所述传动系统包括左链条链轮传动机构、右链条链轮传动机构，所述左链条链轮传动机构、右链条链轮传动机构结构相同并对称设置。

3.根据权利要求2所述的齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，所述左链条链轮传动机构或右链条链轮传动机构包括上从动链轮、链条、下从动链轮、主动链轮；

所述上从动链轮、下从动链轮、主动链轮均固定在机架上，所述上从动链轮位于下从动链轮的正上方。

4.根据权利要求3所述的齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，所述左链条链轮传动机构或右链条链轮传动机构还包括张紧链轮、调整底座、顶丝；

5.根据权利要求3或4所述的齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，所述举升滑动组件包括链连接上板、举升滑动组件框架、配重箱、链连接下板、下接头；

6.根据权利要求5所述的齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，所述机架上还固定有第一导轨，所述举升滑动组件框架上设置滚轮，滚轮滑行在第一导轨内。

7.根据权利要求5所述的齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，所述往复运动机构包括销轮架、动力齿轮、滑块、销轮、联轴器、减速器、电机、光轴、齿条；

所述销轮置于销轮架内部，采用上下两端为半环形、两侧为垂直的设计结构，动力齿轮与销轮相啮合；

8.根据权利要求7所述的齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，所述销轮架两侧设置往复滑槽，往复滑槽内安装滚动导轨块，所述机架上设置有能与往复滑槽相配合运行的第二导轨。

9.根据权利要求7或8所述的齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，所述销轮架内部开设限位槽，动力齿轮的中轴插入并运行于限位槽内。

10.根据权利要求9所述的齿销齿条传动有杆泵举升模拟试验装置，其特征在于，所述限位槽为上下两端为半环形、两侧为垂直的限位槽，动力齿轮的中轴插入并运行于限位槽内，用于销轮和动力齿轮啮合时限位，使销轮和动力齿轮始终沿着限位槽相对移动，能将动力齿轮的转动转换成销轮的上下及左右移动，实现销轮架的上下往复运动。