CN1195148C - 丛式多井互动自平衡机电一体化智能抽油机 - Google Patents

Abstract

一种丛式多井互动自平衡机电一体化智能抽油机，由电机、制动器，减速器、组合卷筒、绳索、导向轮、调节底座、过载保护装置、抽油杆井下密封装置、机座、平衡装置、控制柜、限位器和换向器组成，调速换向电机的动力经减速器驱动组合卷筒，经绳索和多个导向轮带动连接在井下密封装置的抽油杆作上下往复运动，分别对多口油井进行抽油。并且作用在驱动轴上的力系达到尽可能互相平衡，以满足系统总力矩为最小的目的，采用抽油杆(刚性或柔性)井下密封技术，既可实现超长冲程抽油，又可满足柔性传动抽油的技术要求；极大地简化了机械结构，降低制造成本，提高机械效率，节能降耗，方便维修和管理，大幅度提高采油经济效益，是一种全新的新型高效节能多井抽油机。

Description

丛式多井互动自平衡机电一体化智能抽油机

技术领域    本发明涉及一种用于油田丛式井开发的丛式多井互动自平衡机电一体化智能抽油机，属于石油采油机械类。

背景技术    以往的油井原油举升设备，绝大多数采用一井一机配置，不仅动用了大量的技术装备，而且耗费了大量能源，增大了采油成本，降低了经济效益。部分抽油机也采用一机多井配置，但是，这些抽油机对于各井之间的井距和可以带动的井数有特殊的要求，运转过程中，负载平衡效果不理想，动载荷大，不能实现某部分井停产作业，另一部分井仍正常生产，设备寿命较低。

发明内容    本发明的目的在于提供一种丛式多井互动自平衡机电一体化智能抽油机，基于各抽油井生产过程中力的变化规律，可使作用在驱动轴上的力系达到尽可能互相平衡，以满足系统总力矩为最小的目的，系统总力矩由调速换向电机提供，彻底改变了地面抽油机的设计概念、原理和方法，极大地简化了机械结构，降低制造成本，提高机械效率，节能降耗，同时井下密封装置使钢性或柔性抽油杆达到较好的密封效果。

本发明的目的是这样实现的，它由电机、制动器，减速器、组合卷筒、绳索、导向轮、调节底座、过载保护装置、抽油杆井下密封装置、机座、平衡装置、控制柜、限位器和换向器组成，控制柜与电机、制动器，减速器、组合卷筒依次连接，组合卷筒上的多组绳索两端分别经过导向轮与抽油杆井下密封装置连接，其中一组绳索两端分别连接平衡装置，导向轮、限位器和换向器装在调节底座上，其中限位器和换向器与电机控制系统连接，调节底座座在机座上，在井口上方绳索处还接有过载保护装置。

同时，抽油杆井下密封装置包括光杆、绳杆连接器、扶正器、高分子强力绳、密封器调节杆、密封器悬挂头、密封器外管、密封器内管、密封件、预紧弹簧、密封器座组成，高分子强力绳经绳杆连接器与光杆连接，高分子强力绳上有扶正器，密封器调节杆挂在密封器悬挂头内，密封器悬挂头固定在三通上，密封器调节杆下部依次接有密封器内管、密封器座、直至密封器外管下部，密封器外管下接油管，在抽油杆与密封器内管间装有密封件、预紧弹簧。

工作时，调速换向电机的动力经减速器驱动组合卷筒，经绳索和多个导向轮带动连接在井下密封装置的抽油杆作上下往复运动，分别对多口油井进行抽油。制动器的制动原理采用常开式制动，主要起着保护系统安全的功能，即抽油机停机或系统出现故障时，制动主动轮，避免平衡装置、抽油杆上下运动。冲程、冲次的调整主要由控制柜的控制面板来设定，调整时只要输入相应的数据即可，无级调节，方便可靠。

同时抽油杆作上下往复运动时，抽油杆井下密封装置既能密封光杆，也能密封柔杆，以适应超长冲程抽油技术的要求。通过抽油杆的级配，实现深抽技术的要求。

本发明由于采用了调速换向电机的动力经减速器驱动组合卷筒，经绳索和多个导向轮带动连接在井下密封装置中的抽油杆作上下往复运动，分别对多口油井进行抽油，系统总力矩由调速换向电机提供，彻底改变了地面抽油机的设计概念、原理和方法，极大地简化了机械结构，降低制造成本，提高机械效率，节能降耗，同时井下密封装置使钢性或柔性抽油杆达到较好的密封效果。安全可靠，易于调整工作参数，操作简易，是一种高效节能型采油设备。

附图说明    图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的俯视图；图3为抽油杆井下密封装置结构示意图。以下结合附图对本发明的实施做进一步说明。

具体实施方式    如图1、图2所示，本发明由电机1、制动器2，减速器3、组合卷筒4、绳索5、导向轮6、调节底座7、过载保护装置8、抽油杆井下密封装置9、机座10、平衡装置11、控制柜12、限位器13和换向器14组成，其中，绳索是LJZ高强度绳索、钢丝绳，井口对中是依靠调节底座7进行调整的，同时调节底座7还能实现调节各导向轮高度的功能。

本发明的平衡配重主要方式是：利用多口井上下行程悬点负荷的差值进行力矩平衡。即一部分井的下行程悬点负荷为另一部分井上行程的平衡重，如何将多口井进行分类，可以根据各井的示功图确定。为使主轴上的力矩尽可能小，可计算各井上下行程悬点载荷并选择相应的卷筒直径，最后由平衡装置11平衡剩余力矩，以保证设备均衡运转。

换向器14是调速换向电机1正反转换向的控制器，即控制抽油机冲程和冲次。而限位器13则是一种安全装置，用以防止冲程越位而引起的事故。

过载保护装置8是机架、抽油杆等设备的过载保护装置。有时因卡泵等原因使悬点载荷突然增大，过载保护装置设定一个安全载荷，若悬点载荷超过该值，过载保护装置就断裂，释放悬点载荷，保证机架和抽油杆等设备的安全。

如图3所示，抽油杆井下密封装置包括光杆15、绳杆连接器16、扶正器17、高分子强力绳18、密封器调节杆20、密封器悬挂头21、密封器外管27、密封器内管28、密封件29、预紧弹簧30、密封器座31组成，采用抽油杆(刚性或柔性)井下密封技术，既可实现超长冲程抽油，又可满足柔性传动抽油的技术要求。

对于各井工况相差较大情况下，比如下泵深度，油井产量，油品性质等，如何实现多口油井使用一台抽油机正常作业的问题。解决方法有三种：(1)采用“比例配泵法”，即根据不同的井况，在保证相同冲程和冲次下，按比例搭配泵径；(2)采用不同直径组合卷筒，即根据不同的工况，在保证泵径，冲次相同的情况下，按比例调整不同的卷筒直径加以组合，实现冲程的变化；(3)同时采用“比例配泵法”和不同直径组合卷筒法，实现多井正常生产。

Claims (2)

1、一种丛式多井互动自平衡机电一体化智能抽油机，它由电机(1)、制动器(2)，减速器(3)、调节底座(7)、过载保护装置(8)、机座(10)、平衡装置(11)、控制柜(12)组成，其特征在于：它还包括组合卷筒(4)、绳索(5)、导向轮(6)、抽油杆井下密封装置(9)、限位器(13)和换向器(14)，其中控制柜(12)与电机(1)、制动器(2)，减速器(3)、组合卷筒(4)依次连接，组合卷筒(4)上的多组绳索(5)两端分别经过导向轮(6)与抽油杆井下密封装置(9)连接，其中一组绳索(5)两端分别连接平衡装置(11)，导向轮(6)、限位器(13)和换向器(14)装在调节底座(7)上，其中限位器(13)和换向器(14)与电机控制系统连接，调节底座(7)座在机座(10)上，在井口上方绳索(5)处还接有过载保护装置(8)。

2、根据权利要求1所述的丛式多井互动自平衡机电一体化智能抽油机，其特征在于：抽油杆井下密封装置包括光杆(15)、绳杆连接器(16)、扶正器(17)、高分子强力绳(18)、密封器调节杆(20)、密封器悬挂头(21)、密封器外管(27)、密封器内管(28)、密封件(29)、预紧弹簧(30)、密封器座(31)组成，高分子强力绳(18)经绳杆连接器(16)与光杆(15)连接，高分子强力绳(18)上有扶正器(17)，密封器调节杆(20)挂在密封器悬挂头(21)内，密封器悬挂头(21)固定在三通(22)上，密封器调节杆(20)下部依次接有密封器内管(28)、密封器座(31)、直至密封器外管(27)下部，密封器外管(27)下接油管(33)在抽油杆(32)与密封器内管(28)间装有密封件(29)、预紧弹簧(30)。

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