CN1391028A - 三折游梁抽油机 - Google Patents

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    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121—Lifting well fluids
    • E21B43/126—Adaptations of down-hole pump systems powered by drives outside the borehole, e.g. by a rotary or oscillating drive
    • E21B43/127—Adaptations of walking-beam pump systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明是涉及油田的一种三折游梁平衡游梁式抽油机产品，简称三折游梁抽油机。三折游梁抽油机，包括底座、电动机，减速器与曲柄连杆组件、曲柄平衡重、支架、悬绳器组件、驴头、支架轴承组件、游梁组件、尾轴承组件等；游梁尾部制成向下曲折形状，尾轴承组件装在游梁尾部上侧面，在游梁尾部下侧安装游梁平衡重。不仅保留了常规机可靠、耐用等特点，而且由于其游梁平衡的作用，使曲柄连杆、尾轴承组件，减速器等受力大大减小，可靠、耐用性进一步提高。同时，减速器输出净扭矩的波动明显减小，达到较好的节能效果。其复合平衡扭矩，能较好地与载荷扭矩相平衡，降低输出净扭矩的峰值、平缓其谷值(消除负扭矩)。

Description

三折游梁抽油机
技术领域
本发明是涉及油田的一种三折游梁平衡游梁式抽油机产品，简称三折游梁抽油机。
现有技术
随着油田的开发，油层能量的降低，机械采油所占的比重越来越大。游梁式抽油机，通常由底座、电动机，减速器与曲柄连杆组件、曲柄平衡重、支架、悬绳器组件、驴头、支架轴承组件、游梁组件、尾轴承组件等功能部分组装构成；这种抽油机由于可靠性、结构简单等，越来越受到人们的重视，尽管常规游梁式抽油机(简称常规机)存在着平衡效果差、减速其输出净扭矩波动大、能耗高等缺点，以及近些年来又有许多新型节能型抽油机问世，但在机械采油领域，常规机一直占据绝对的统治地位。国外更是如此。其根本原因在于，常规机工作可靠性高、结构简单、坚固耐用、维护操作方便等。因为，抽油机常年工作在野外，工作中又无人监视，它的工作可靠性直接影响采油生产效率。为此，油田对抽油机的要求首先是可靠性、耐用性，其次才是工作平稳、节能效果等锦上添花的一些性能。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处，而提供一种既具有高可靠性、耐用性，又具有节能效果的三折游梁抽油机产品。
可采取以下技术方案实现目的。
三折游梁抽油机，包括底座、电动机，减速器与曲柄连杆组件、  曲柄平衡重、支架、悬绳器组件、驴头、支架轴承组件、游梁组件、尾轴承组件等；游梁尾部制成向下曲折形状，尾轴承组件装在游梁尾部上侧面，在游梁尾部下侧安装游梁平衡重。
本技术方案相对现有技术具有如下优点和效果。
三折游梁抽油机，不仅保留了常规机可靠、耐用等特点，而且由于其游梁平衡的作用，使曲柄连杆、尾轴承组件，减速器等受力大大减小，使其可靠、耐用性进一步提高。同时，由于平衡重的作用，使三折游梁抽油机减速器输出净扭矩的波动明显减小，达到较好的节能效果。其复合平衡扭矩，能较好地与载荷扭矩相平衡，从而降低输出净扭矩的峰值、平缓其谷值(消除负扭矩)减小其波动性，如附图4中的″M″曲线所示，达到节能效果。
附图说明
图1是三折游梁抽油机的一种结构示意图；
图2是非杠铃的一种结构示意图；
图3是常规机曲柄平衡重对曲柄轴所产生的平衡扭矩图；
图4是本抽油机曲柄平衡重对曲柄轴所产生的平衡扭矩图。
图中：底座1、电动机2、皮带3、减速器4、曲柄连杆组件5、游梁平衡重6、横梁组件8、支架9、曲柄平衡重14。
实施例1、三折游梁抽油机，游梁尾部制成向下曲折形状，尾轴承组件装在游梁尾部上侧面，在游梁尾部下侧安装游梁平衡重。
实施例2、三折游梁抽油机，在实施例1基础上，游梁组件用钢板焊成，其横断面形状制成箱体结构或工字钢结构。
实施例3、三折游梁抽油机，在实施例1基础上，游梁平衡重制成杠铃结构挂在游梁尾部下端或非杠铃式结构，固定在游梁组件的尾端。如附图2所示。
实施例4、三折游梁抽油机，在实施例1基础上，游梁平衡重可用铸铁、钢板或其它材料制造，其形状可以制成如同杠铃的圆盘形状，也可制成方形、矩形等非圆形状，其重量大小通过多片(多块)结构及每片(块)的大小调整。
实施例5、三折游梁抽油机，在实施例1基础上，尾轴承组件用螺栓紧固在游梁尾部的上侧面。
本技术抽油机，相当于将常规机游梁尾部的上侧面下移，将原来安装在游梁下侧面的尾轴承组件改变为安装在游梁尾部的上侧面，将原来处于游梁下方的横梁组件改移到游梁上方，并在游梁尾部的下侧面增加了一组游梁平衡重6，其余全部保留了常规机结构。因此，三折游梁抽油机不仅保留了常规机可靠、耐用等特点，而且由于其游梁平衡重的作用，使曲柄连杆组件、尾轴承组件、减速器等受力大大减小、使其可靠耐用性进一步提高，同时，由于游梁平衡重6的作用，使三折游梁式抽油机减速器输出净扭矩的波动明显减小，达到较好的节能效果。
本抽油机工作时，由电机通过皮带拖动减速器运转，减速输出轴通过曲柄连杆组件带动游梁运动，将曲柄轴的连续圆周运动变成游梁的往复摆动，游梁通过安装在其前端的驴头，将其往复摆动变成悬绳及悬绳器的往复直线运动，从而使通过抽油杆挂在悬绳器上的往复式抽油泵工作。悬绳器向上运动时，要提起抽油杆、油泵柱塞、注塞以上的液柱以及惯性载荷、摩擦阻力载荷等而作功。此过程同常规机抽油是一样的，二者不同的是：
常规机在工作时，为了减小悬绳器在上、下行程中动力机作功的不均匀性，在曲柄上加装了曲柄平衡重。当抽油机下行程时动力机、抽油杆柱自重等共同对曲柄平衡重作功，将其提高；在上行程时，曲柄平衡重的下落与动力机共同对悬绳器所挂重物即悬点做功，将其提起。曲柄平衡重对曲柄轴所产生的平衡扭矩，是按正弦规律变化的，如图3中的″M1″曲线所示；由于曲柄连杆所组成的四杆机构不能做到象理想模型那样“曲柄无限短、连杆无限长”等，再加上悬点负荷运动惯性载荷的影响，致使悬点负荷对曲柄轴所产生载荷扭矩，其变化规律偏离了正弦规律，而在90度前出现正的峰值、在270度以后再出现负的蜂值，如图3中的″M2″曲线所示。由于两者不能较好的平衡，因而使曲柄轴输出净扭矩仍有较大的峰值、较深的谷值(负扭矩)，波动较大、能耗也大，如图3中的″M″曲线所示。
三折游梁抽油机为了克服常规机平衡效果差的不足，在保留曲柄平衡的基础上，通过在游梁尾部的下侧加装游梁平衡重的方式，实现复合平衡。由于游梁平衡重装在游梁尾部、向下偏移了一定距离(角度)，使其相对于游梁摆动中心即支架轴承组件14的平衡力矩，在悬点载荷位于行程的最下点平衡力矩较大，随着悬点向上运动，平衡力矩在逐渐减小，其折合到曲柄轴的平衡力矩，使其正、负峰值分别大于270度和小于90度方向偏移，如图4中的″M3″曲线所示；它与原曲柄平衡力矩(如图4中的″M1″曲线所示)叠加后，在曲柄轴上所形成的复合力矩如图4中的″MC″曲线所示，其变化规律与载荷扭矩如图4中的″M2″曲线比较接近，能较好地与载荷扭矩相平衡，从而降低曲柄输出净扭矩的峰值、平缓其谷值(消除负扭矩)，减小其波动性，如图4中的″M″曲线所示，达到节能效果。
采用本专利制造的抽油机，在同等工况(如同井、同泵、同泵挂、同冲程冲次等)下进行对比，其节能效果明显。如选常用的4.8米冲程、12型的三折游梁抽油机与常规机在某种工况下进行对比(如下表所示)。从对比参数可以看出，三折游梁抽油机在该工况下自身节能达25％。若考虑到三折游梁抽油机所用的电机功率减小而带来的节能因素，该节能值将会大于30％。当然抽油机型号不同、工况不同，节能情况也将有所变化。另外，常规抽油机制造时冲程长度一般都比较小，而三折游梁抽油机制造时，可以将其冲程长度做得大一些，使得三折游梁抽油机在长冲程方面所获得的节能效果，也是一个不可忽视的数字。
本发明所述的三折游梁抽油机，可以用于新抽油机的制造，也可用于对现有在用常规机进行改造。目前，我国每年平均需要新增抽油机5000～7000台，现有在用常规机不下75000台。可见，无论是制造新机，还是改造旧机，都有比较广阔的市场前景。
附表  三折游梁抽油机与常规机同工况参数对比表
抽油机型号     CYJZ12-4.8-53f      CYJ12-4.8-73HB
               三折游梁抽油机      常规抽油机泵径(mm)           56                  56杆径(mm)           22                  22泵径(m)            1580                1580冲程(m)            4.8                 4.8冲次(min-1)       6                   6减速器额定扭矩     53                  73(kN.m)电动机额定功率(kW) 30                  55静载荷(Kn)         75.2                75.2最大载荷(kn)       85.5                86最小载荷(kn)       37.2                37.1输出最大扭矩(kn.m) 48.9                66.7均方根扭矩(k.m)    30.13               40瞬时最大扭矩(Kn.m) 30.7                41.9均方根功率(kw)           18.9             25.2平衡指数(ITE)            53.6％           39.4％日产液量(m3/d)          82.2             82增产量(m3/d)            0.2节能(与常规抽油机        25％(不含电动机、线路损相比)                    耗减小等节能因素)

Claims (5)

1、一种三折游梁抽油机，包括底座、电动机，减速器与曲柄连杆组件、曲柄平衡重、支架、悬绳器组件、驴头、支架轴承组件、游梁组件、尾轴承组件等，其特征在于：游梁尾部制成向下曲折形状，尾轴承组件装在游梁尾部上侧面，在游梁尾部下侧安装游梁平衡重。
2、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于游梁组件用钢板焊成，其横断面形状制成箱体结构或工字钢结构。
3、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于：游梁平衡重制成杠铃结构挂在游梁尾部下端或非杠铃式结构，固定在游梁组件的尾端。
4、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于：游梁平衡重用铸铁、钢板或其它材料，制成如杠铃的圆盘形状，或制成方形、矩形非圆形状，其重量大小通过多片结构及每片的大小调整。
5、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于：尾轴承组件用螺栓紧固在游梁尾部的上侧面。
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