CN1654781A - 塔式液压长冲程抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明为机电一体化产品，用于采油。包括底座(1)，机架(2)，伸缩油缸、机头(5)，液压站(15)，电器控制部分；特征在于：缸筒(3)装于机架(2)内、底座(1)上；活塞杆(4)从缸筒(3)上伸出；动滑轮(9)固定于活塞杆(4)上；机头(5)安装于(2)机架上，其上固定中滑轮(8)、后滑轮组(10)；横梁(6)以活动连接于机头(5)的上方；钢丝绳A(11)一端绕过前滑轮组(7)连接在与抽油杆(17)相连的牛轭(13)，另一端绕过后滑轮组(10)连接配重篮(14)；钢丝绳B(12)的近油井端绕过前滑轮组(7)连接牛轭(13)，另一端绕过中滑轮(8)及动滑轮(9)固定在底座(1)上。本发明效率高、重量轻，结构简单。

Description

塔式液压长冲程抽油机

技术领域：

一种涉及机械、液压、电器控制的机电一体化产品，用于油田采油的长冲程有杆抽油设备。

背景技术：

目前，油田普遍使用“三抽”(抽油泵、抽油杆、抽油机)方式进行采油作业，所用抽油机多为游梁式抽油机(磕头机)。

随着老油井液面的不断下降，以及深层油田、高粘度油田的开采，使得下泵深度和提升力越来越大。抽油钢杆是个弹性体，在自重和负载的联合作用下，会产生弹性伸长。该弹性伸长使得抽油机的有效冲程减少，泵油效率降低。下泵深度越大、负载越大，抽油杆的弹性伸长量越大，有效冲程越小，泵油效率越低。

其次，抽油杆是在交变载荷作用下工作的，其总寿命是一定的，其使用时间的长短与所经历的循环次数有关，故单位时间内的冲次越少，抽油杆的使用时间越长。

此外，抽油泵的行程多在5米以上，而现在的游梁式抽油机对其利用长度不到3米，磨损集中在一个较短的区域内，使得抽油泵过早失效。

鉴于以上问题，油田需要发展大悬点力、长冲程、低冲次的抽油机。

在游梁式抽油机的基础上，大悬点力不难实现。实现长冲程、低冲次，也并非不可能，但会使抽油机的高度、重量、占地面积都大大增加，能耗也大幅度增加。故人们设计了各种新型抽油机，以满足长冲程、低冲次的要求，如：兰州石油机械研究所的滚筒式长冲程液压抽油机(专利号90221112.9)，北京机械工业自动化研究所的长冲程液压抽油机(专利号89219025.6)，首钢长白机械厂生产的CGC型长冲程抽油机，北京天志德高科技公司生产的天轮式抽油机等，其中一些已在油田试运行，取得了一定的成功，但多数都因结构复杂，维修不便，寿命短，不节能等原因，未能得到大范围推广使用。

发明内容：

本发明旨在给出一种效率高、重量轻，结构简单、性能可靠、悬点力大的长冲程液压抽油机。

本发明提供了一种塔式液压长冲程抽油机，如图1所示，其整体结构包括六大部分：底座1，机架2，包括缸筒3及活塞杆4的伸缩油缸、机头5，液压站15，外加电器控制部分；底座1固定于地面；机架2与液压站15安装于底座1的上方；其特征在于：伸缩油缸的缸筒3安装于机架2内部、底座1上面；伸缩油缸的活塞杆4从伸缩油缸的缸筒3的上面伸出；动滑轮9固定于伸缩油缸的活塞杆4的上方；机头5安装于机架2的上方，其前后相对于机架2伸出，成悬臂梁状；机头5上面中部固定安装有中滑轮8、远离油井的一端安装有滑轮组10；横梁6以活动连接方式安装于机头5的上方、近油井一端，松开活动连接后，可以向机架2方向缩回；前滑轮组7固定在横梁6上；钢丝绳A11的近油井端绕过前滑轮组7垂下，连接在与抽油杆17相连的牛轭13上面，另一端绕过后滑轮组10垂下，连接在配重篮14上；钢丝绳B12的近油井端绕过前滑轮组7垂下，连接在牛轭13上面，另一端先绕过中滑轮8，然后绕过动滑轮9垂下，固定在底座1上。

本发明中所用液压站15中的液压回路，附图2所示，为一闭环液压系统，为常规设计；其特征在于，各液压元件间的连接关系在于，油泵18的出油口连接溢流阀19的入口、高压蓄能器23和三位三通阀20的一个左下油口；油泵18的进油口连接溢流阀19的出口、低压蓄能器24、三位三通阀20的一个右下油口、单向阀25的一端；单向阀25的另一端连接补油箱26；三位三通换向阀20的上部出油口连接伸缩油缸的缸筒3的下腔。

本发明中电器控制部分为常规设计，其特征在于，包括常规的电动机启动、停止电路、抽油机停止运行电路，上限位开关21，下限位开关22，及三位三通换向阀20的两个电磁线圈27、28。

为调整缸筒3的安装高度，可在机架2和缸筒3之间加一高度调整垫16。

附图说明：

图1(a)为塔式液压长冲程抽油机结构示意(b)为图(a)的A-A剖视图

1--机座  2--机架  3--缸筒  4--活塞杆  5--机头  6--横梁7--前滑轮组  8--中滑轮  9--动滑轮  10--后滑轮组  11--钢丝绳A  12--钢丝绳B  13--牛轭  14--重篮  15--液压站  16--高度调整垫  17--抽油杆

图2：本发明中所用液压站15中的液压回路

18-油泵  19-溢流阀  20-三位三通换向阀  21-上限位开关22-下限位开关   23-高压蓄能器  24-低压蓄能器  25-单向阀26-补油箱   27-左电磁线圈   28-右电磁线圈

具体实施方式

工字钢焊成底座1，平面尺寸约为1.5×3平方米。角钢焊成方箱型中空机架2，尺寸约为1.5米×1.5米×10米，可分成数节制造，机架2用螺栓固定安装于底座1之上。机头5也用工字钢焊成，长约5米，宽约1.5米，高约1.3米，用螺栓固定在机架2的上方。中滑轮8和後滑轮10安装在机架5的上方。横梁6用螺栓固定于机头前伸悬臂的端点上方，拆下螺栓后，可以向机架方向缩回约1.5米，以为修井让出空间。动滑轮9固定安装在活塞杆3的顶部。油缸缸筒3和活塞杆4用优质合金结构刚制造，活塞杆缩回时油缸约7米长，活塞杆伸出时油缸约12米长，行程约6米，经活塞杆顶端的动滑轮9放大后，可使牛轭13产生行程大于10米的上下往复运动。伸缩油缸的缸筒3固定于或铰支于底座1上方，其内腔横截面积与工作油压的乘积应能产生20吨以上的推力。用钢板、工字钢、角钢焊成牛轭13和配重篮14。外购标准液压元件安装组合成液压站，固定安装于底座上方。用钢丝绳绕过相关的滑轮连接牛轭、配重篮、底座。上、下限位开关21、22安装于机架2的内侧面，以反映活塞杆的行程位置，与三位三通换向阀20两端的电磁线圈27、28配合，控制着活塞杆4的行程长短及换向位置。

整个塔式液压长冲程抽油机的工作过程如下：

三位三通换向阀20处于中位时，缸筒3的进油口被封闭，可使活塞杆4停于任意位置，也即可使抽油杆17停在任意位置；三位三通换向阀20处于左位时，高压油进入缸筒3的下腔，推动活塞杆4伸出，活塞杆4带动位于其头部的动滑轮9向上运动，通过钢丝绳B12、牛轭13带动抽油杆17上升，完成抽油作业，形成抽油杆17的上升半周期。活塞杆4上升至上限点时，上限位开关21发出信号，右电磁线圈28动作，三位三通换向阀20换至右位，液压油从缸筒3的下腔流出，抽油杆17在自重作用下下降，同时将活塞杆4压回缸筒3内并将配重篮14升起。配重篮14及其内含物所蓄积的势能将在下一个上升半周内协助油缸将抽油杆17提起。当活塞杆4下降至下限点时，下限位开关22发出信号，左电磁线圈27动作，使三位三通换向阀20换至左位，压力油再次进入缸筒3的下腔，推动活塞杆4伸出，活塞杆4的推力加上配重篮14的重力将抽油杆17向上提起，开始下一个工作循环。

该机的性能特点是：

1，悬点力大(16吨)，冲程长(10米以上)，冲次低(每分钟约两次)，冲程无级可调。

2，无论是机械部分还是液压部分都具有简单的结构，工作可靠，易于维修。

3，通过横梁的缩回为修井让出空间，修井时不需整机移动。

4，通过向配重箱内增加或减少水泥快，可随意调整配重重量，以最大限度地与抽油杆的重量相平衡。

5，在抽油杆下降的半周期内，油泵排出的高压油蓄积在高压蓄能器内，使得电机在正负半周的输出功率近似相等。

6，在抽油杆下降的半周期内，缸筒下腔排出的液压油部分蓄积在低压蓄能器内，一方面可减缓抽油杆下降速度，改善换向冲击；另一方面可进一步利用抽油杆下降的重力势能。

7，配用电机功率小(悬点力14吨，冲程5米的游梁机，配用电机功率在50千瓦以上；本机悬点力16吨，冲程10米以上，配用电机功率小于35千瓦)，能耗低。

8，重量轻(小于15吨。悬点力14吨，冲程5米的游梁机重量将近30吨)，高度低(约12米)，占地面积小(2×4平方米)。

Claims (4)

1、一种塔式液压长冲程抽油机，其整体结构包括六大部分：底座(1)，机架(2)，包括缸筒(3)及活塞杆(4)的伸缩油缸、机头(5)，液压站(15)，外加电器控制部分；底座(1)固定于地面；机架(2)与液压站(15)安装于底座(1)的上方；其特征在于：伸缩油缸的缸筒(3)安装于机架(2)内部、底座(1)上面；伸缩油缸的活塞杆(4)从伸缩油缸的缸筒(3)的上面伸出；动滑轮(9)固定于伸缩油缸的活塞杆(4)的上方；机头(5)安装于(2)机架的上方，其前后相对于机架(2)伸出，成悬臂梁状；机头(5)上面中部固定安装有中滑轮(8)、远离油井的一端安装有滑轮组(10)；横梁(6)以活动连接方式安装于机头(5)的上方、近油井一端，松开活动连接后，可以向机架(2)方向缩回；前滑轮组(7)固定在横梁(6)上；钢丝绳(11)的近油井端绕过前滑轮组(7)垂下，连接在与抽油杆(17)相连的牛轭(13)上面，另一端绕过后滑轮组(10)垂下，连接在配重篮(14)上；钢丝绳(12)的近油井端绕过前滑轮组(7)垂下，连接在牛轭(13)上面，另一端先绕过中滑轮(8)，然后绕过动滑轮(9)垂下，固定在底座(1)上。

2、根据权利要求1所述的塔式液压长冲程抽油机，其中液压站(15)的液压回路，为一闭环液压系统，各液压元件间的连接关系为：油泵(18)的出油口连接溢流阀(19)的入口、高压蓄能器(23)和三位三通阀(20)的一个左下油口；油泵(18)的进油口连接溢流阀(19)的出口、低压蓄能器(24)、三位三通阀(20)的一个右下油口、单向阀(25)的一端；单向阀(25)的另一端连接补油箱(26)；三位三通换向阀(20)的上部出油口连接伸缩油缸的缸筒(3)的下腔。

3、根据权利要求1所述的塔式液压长冲程抽油机，其中电器控制部分包括常规的电动机启动、停止电路、抽油机停止运行电路，上限位开关(21)，下限位开关(22)，及三位三通换向阀(20)的左电磁线圈(27)、右电磁线圈(28)。

4、根据权利要求1所述的塔式液压长冲程抽油机，在机架(2)和缸筒(3)之间加一用于调整缸筒(3)的安装高度高度调整垫(16)。

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