CN201963268U - 抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种抽油机，包括主框架(9)，抽油杆(1)，配重体(11)，设在该主框架顶部的平台(8)，布置在该平台(8)上的电机(27)、减速器(6)、导向轮(4)和天轮(5)，该电机通过该减速器(6)与该天轮(5)相连接来驱动天轮，从所述天轮(5)主体引出的配重体牵引绳(10)与该配重体(11)上的紧固器(16)相连接构成配重运行牵引系统；从所述天轮(5)主体引出的抽油杆悬绳(2)经过该导向轮(4)并通过牵引器(3)与该抽油杆(1)相连接构成抽油杆运行牵引系统，其特征是，还包括导向轮支架(20)，该导向轮支架(20)一端可枢转地安装在该平台上，另一端悬臂伸出该平台(8)外并装有该导向轮，通过所述天轮(5)的转动来驱动该导向轮支架(20)和该导向轮(4)在与该平台(8)所在平面垂直的平面内相对该平台(8)向上枢转。这种抽油机的结构简单，方便修井以及维护。

Description

抽油机

技术领域

本发明涉及抽油机领域，尤其涉及一种便于修井的轮筒式抽油机。

背景技术

非自喷井采油广泛使用游梁式曲柄平衡抽油机。这种类型的抽油机抽油方式已有百年历史，其用电能耗高，工况效率低，机械冲击力强，水泥和钢材用量大。为了降低采油成本，节能降耗减排已成为世界采油业当前如何增效的重大课题。

中国专利申请200310100186.X号公开了一种新颖的抽油修井机，它包括天轮轴、减速器、大齿轮、小齿轮、电动机、天轮卷扬绳、配重体、配重架、导向钢丝绳、抽油光杆、主框架、支架平台、和天轮(牵引轮)，其中大齿轮和天轮相互固定，并通过天轮轴承安装在天轮轴上，天轮轴用天轮轴紧固器紧固在支架平台上，或者大齿轮和天轮与天轮轴相互固定，天轮轴的两端通过轴承紧固在支架平台上，减速器、电动机、制动器和过载保护器都安装在支架平台上，支架平台与主框架的顶部相连接，悬绳器一段连接抽油光杆，另一端通过悬绳器牵引绳连接在天轮的轮轴上，配重体通过配重架和挂绳器及配重体牵引绳紧固在天轮的轮周上，电动机经过制动器、联轴器与减速器连接，减速器输出轴与小齿轮连接，小齿轮与大齿轮啮合。与游梁式曲柄平衡抽油机相比，这种新颖的抽油修井机总效率有了显著的提高，同时它具有一些修井机的功能。但如果需要复杂的修井作业，可能需要专业修井机。在这种情况下，占据抽油杆上方空间的天轮和主体构件需要整机移位，造成诸多不便。此外，由于要作修井机之用，对电动机、传动装置等要作适应性的变化。因而所选择的参数对抽油作业来说不是最佳的。

在中国发明专利申请03102663.X中公开了一种双拖动抽油机，其中支架顶部设有一个或多个上导向轮，并且在支架的底部还设有下导向轮。上导向轮固定安装在支架上，位于支架侧的上导向轮占据了抽油杆上方的空间，因此在进行修井作业时，需要将上导向轮拆走才有可能让出抽油杆上方的空间，这种导向轮的拆卸费时费力。在有些情况下，即使将上导向轮拆走，也很难让出修井所需的空间。因此，在修井时需要将抽油机整机移走。

因此，当前对便于修井、维护方便的抽油机存在需要。

发明内容

本发明的一个目的是克服现有技术的不足，提供一种方便修井和维护的抽油机。

因此，本实用新型提供一种抽油机，其包括主框架，抽油杆，配重体，设在主框架顶部的平台，布置在平台上的电机、减速器、导向轮和天轮，该电机通过减速器与该天轮相连接来驱动该天轮，从所述天轮引出的配重体牵引绳与该配重体上的紧固器相连接构成配重运行牵引系统；从所述天轮引出的抽油杆悬绳经过导向轮并通过牵引器与该抽油杆相连接构成抽油杆运行牵引系统，其中还包括导向轮支架，该导向轮支架一端可枢转地安装在该平台上，另一端悬臂伸出该平台外并装有该导向轮，通过所述天轮的转动来驱动该导向轮支架和该导向轮在与该平台所在平面垂直的平面内相对平台向上枢转。

在本实用新型中，导向轮能通过天轮的转动相对平台向上枢转是有利的，这样一来，可以避免人工手动操作移动导向轮。在一个方案中，设有在需要向上枢转导向轮时用于将该导向轮支架连接到天轮主体的连接机构，该连接机构包括布置在该导向轮支架上的第一连接部、设置该天轮上的第二连接部，和将该第一连接部和该第二连接部可分开地相连的连接绳，在天轮转动时由连接绳拉动导向轮支架向上枢转，进而拉动导向轮向上枢转。作为替代方案，上述连接机构包括布置在导向轮支架上连接部，用于在需要向上枢转导向轮时将抽油杆悬绳可松开地固定连接到导向轮支架来取代连接绳，从而在天轮转动时由抽油杆悬绳拉动导向轮支架向上枢转，进而拉动所述导向轮向上枢转。如此配置，使得在修井时，将抽油杆顶端换上修井机的作业牵引器后，通过电机驱动天轮，而天轮又带动导向轮相对平台向上枢转，抽油机的牵引器和抽油杆悬绳在导向轮内槽中一起被后拉上扬垂立，从而便捷地让出修井空间，而不需人工手动操作。

有利的是，本实用新型中的抽油机还包括靠近抽油杆布置在平台上的导向轮调整定位凸部，其构造成能与设置在导向轮支架上的凹部相配合来固定该导向轮并调整该导向轮相对该平台的仰角。由此一来，在修井完毕后，可以实现导向轮复位下放位置准确。在这里，调整定位凸部可以是螺纹安装在平台两侧的两个圆顶螺栓，所述凹部为设置在导向轮支架两侧的凹槽，通过旋拧螺栓可以调整导向轮的仰角，从而有利于导向轮向上枢转。按照本实用新型的一个优选方案，所述仰角为6度～12度，通过调整仰角还能起到对导向轮相对井口前、后位置的微调。另外，导向轮调整定位凸部和设置在其下方的凹部的相互配合还能防止导向轮左右偏移，从而提高了结构稳定性。

在本实用新型中，抽油机的主框架配置成立筒式主框架，其具有立筒腔室和门，用于控制电机的电控柜布置在立筒腔室内，并且配重体以及配重体牵引绳延伸入立筒腔室内。立筒式主框架的高度取决于抽油时抽油杆冲程的长度。立筒式主框架选用的钢材材质厚度应该适度考虑增强井架刚性强度，电控柜置于主框架开门的背面，属室内工况。改善了现有电控柜的野外工况环境，加强了防盗与安全。有利的是，电控柜的控制面板外挂布置在门外平视位置，从而便于操作人员操作。

另外，在本实用新型中，配重运行牵引系统的配重配置成略小于抽油杆运行牵引系统的重量。当抽油机正常生产工作时所述电机正、反转运行电流差优选在1-2安培之间。

和现有的抽油机相比，本实用新型的抽油机具有结构紧凑、并且方便修井以及维护的特点。

附图说明

本实用新型完整而能实现的内容，包括对本领域技术人员来说是最佳的实施方式，以下结合附图作了更详细的阐述，其中：

图1为根据本发明抽油机的一个实施例的侧视图，示出了处于工作位置和修井位置的导向轮；

图2为图1所示的抽油机在工作位置时的侧视图；

图3为图1所示抽油机的前视图；

图4为布置在复绕轮中的平面涡卷弹簧装置的示意图。

图5示出了抽油杆悬绳全绕在复绕轮上的示意图；

图6示出了配重体牵引绳全绕在复绕轮上的示意图；

图7为图1所示抽油机的工作平台的俯视图。

附图标记一览表

1-抽油杆，2-抽油杆悬绳，3-牵引器，4-导向轮，5-轮筒式天轮(复绕轮)，6-减速器，7-内齿圈，8-顶部支架平台，9-立筒式主框架，10-配重体牵引绳，11-配重体，12-控制柜，13-平面涡卷弹簧，14-电控室门，15-复绕轮支架，16-配重体牵引绳紧固器，17-配重体导轨孔，18-减速器输出轴，19-复绕轮轴，20-导向轮支架，21-导向轮轴承，22-导向轮调整定位凸部，5a-配重体牵引绳导孔，5b-悬绳导孔，24-抽油杆悬绳固定调节器，25-传感器，26-制动器，27-电机，28-联轴器，29-螺旋槽，30-顶部平台密封罩。

具体实施方式

图1至图3示出了本实用新型抽油机的一个优选实施例。参见图1，本实用新型中的抽油机为轮筒式抽油机，其主要包括立筒式主框架9，抽油杆1，配重体11，设在该主框架顶部的平台8，布置在该平台8上的电机27、多级减速器6、悬臂伸出平台的导向轮4和天轮5，该电机通过多级减速器6与该天轮5相连接来驱动天轮，有利的是，还设有顶部平台密封罩30，用于保护布置在平台上多个装置。在该实施例中，主框架配置成具有立筒腔室和门14的立筒式主框架，用于控制电机的控制柜12布置在该立筒腔室内，并且配重体11以及配重体牵引绳16延伸入该立筒腔室内。在这里，立筒式主框架9的高度取决于抽油时冲程的长度，抽油机的冲程增大，主框架的高度也相应增加。立筒式主框架9选用的钢材材质厚度应该适度考虑增强井架刚性强度，控制柜12置于主框架的门14的背面，属室内工况，这改善了现有控制柜的野外工况环境，加强了防盗与安全。更有利的是，控制柜的控制面板外挂布置在门14外操作人员平视位置，从而不需要进入立筒腔室内就能进行操作控制。

还可以想到，为了降低立筒式主框架9的高度，在该立筒腔室内与配重体相对的下方设有凹坑，使得配重体11在向下运行过程中，能延伸入凹坑内，从而在抽油杆冲程不变的情况下，可以在一定程度上降低立筒式主框架9的高度。

在本实用新型中，参见图1，示出了处于抽油机处于工作状态和修井状态时的导向轮的位置，导向轮4通过导向轮支架20可相对该平台8在垂直于平台的平面内向上枢转地安装在平台8上。具体来说，设有用于将导向轮支架20连接到天轮主体的连接机构，从而使导向轮4通过转动天轮5驱动能相对平台8向上枢转。在连接机构的一个方案中，在导向轮支架20和天轮5的筒体上分别设有连接部，例如挂钩或挂环，以及连接到其中之一的挂绳，在修井时需要向上向后扬起导向轮时，断开抽油杆悬绳和抽油杆之间的连接，将挂绳连接到导向轮支架或天轮筒体上，从而将两者相连接。这种配置使得通过电机27驱动天轮5转动，并通过挂绳拉动导向轮支架20向上枢转，进而使导向轮5能被后拉上扬，从而便捷地让出修井空间，而无需人工拆去或推动导向轮或者移走整机，大大节省了修井的费用和时间。在向上枢转导向轮5的过程中，优选通过点动控制电机驱动天轮转动。另外，还优选在平台上设有挡板(未示出)，用于限定导向轮向上枢转的角度。在连接结构的另一个实施例中，其包括布置在导向轮支架20上的连接部，该连接部能将抽油杆悬绳2可拆地固定到导向轮支架，从而在天轮5转动时由抽油杆悬绳2拉动导向轮支架20向上枢转，进而拉动导向轮4向上枢转。

另外，按照本实用新型的优选方案，参见图2，导向轮4通过导向轮轴承21安装在导向轮支架20上，在平台8的靠近抽油杆的一端还设有导向轮调整定位螺栓22，在这里该定位螺栓22是分别安装在平台8两侧，其与导向轮支架20两侧上的凹口或凹槽相配合将导向轮4固定就位，并能防止导向轮支架20左右偏移，增强了结构稳定性。通过旋拧螺栓，可以调整螺栓的高度，从而调整导向轮4相对平台8的仰角。将导向轮4布置成相对平台8成一定的仰角，能使导向轮更容易地向上枢转。在本实用新型中，仰角例如为6度～12度，优选为8～10度，另外通过调整仰角的大小，还可以调整导向轮与井口的相对位置。

在一个优选实施例中，天轮为轮筒式复绕轮，其配置成具有内齿圈7，该内齿圈7与具有第一传动比多级减速器6的输出齿轮轴18相啮合，形成齿圈和齿轮轴的第二传动比，参见图8，多级减速器6的输入端与通过联轴器28与电机27的输出轴相连，并且在联轴器28和多级减速器6的输入端之间配设有失电刹车盘，形成机械传动系统和电力传动系统。在这里，多级减速器6固定放置在立筒框架平台上，而电机27固定在位于平台上的电机支架上，与多级减速器联轴器水平对接锁定。

在一个优选的实施例中，参见图6和图7，分别示出了抽油杆悬绳全绕在轮筒式复绕轮上和配重体牵引绳全绕在轮筒式复绕轮上的示意图。从图6中还可以看出，复绕轮5的轮周上设有4个沿平行于复绕轮轴线的直线间隔排列的悬绳导孔5b，从悬绳导孔5b各引出一根抽油杆悬绳2，抽油杆悬绳2经过导向轮4并通过牵引器3与抽油杆1相连接构成抽油杆运行牵引系统。从图7中可以看出，轮筒式复绕轮5的轮周上还设有4个沿平行于复绕轮轴线的直线间隔排列的牵引绳导孔5a，从牵引绳导孔5a各引出一根配重体牵引绳10，配重体牵引绳10与该配重体11上的紧固器16相连接构成配重运行牵引系统。

参见图5和图6，四个牵引绳导孔5a和四个悬绳导孔5b沿轮筒式复绕轮的轴向和轴向错开布置。虽然，在图中示出的实施例中，牵引绳导孔5a比悬绳导孔5b更靠近轮筒的中间，但是悬绳导孔5b比牵引绳导孔5a更靠近轮筒的中间也在本实用新型的保护范围内。本领域技术人员应当理解，所述牵引绳导孔或悬绳导孔的数目可以为除4之外的偶数也落在本发明的范围内。上述配置大大提高了抽油杆和配重体的运行稳定性，在其中一根绳松弛时，松弛态会自我顺势调整，作用在一根母绳的所有受力均可在母绳上自我修正调节，不会影响配重体或抽油杆的运行。

在上述实施例中，复绕轮5具有沿其周向布置的16圈螺旋槽，其中一组8圈螺旋槽位于该复绕轮5的左半部分，而另一组8圈螺旋槽位于该复绕轮5的右半部分，并且这两组螺旋槽的旋向相反。在这个实施例中，位于复绕轮左半部分的螺旋槽左旋，而位于复绕轮右侧的螺旋槽右旋，并且四个牵引绳导孔5a分别布置在16个螺旋槽中的4个螺旋槽内，而4个悬绳导孔布置在所述16个螺旋槽中的另外4个螺旋槽内。如此设置，使得从所述牵引绳导孔5a出来的一组4根配重体牵引绳10和从所述悬绳导孔5b出来的一组4根抽油杆悬绳2在抽油机运行过程中互不干涉地容纳在相应的螺旋槽中，并且对所述复绕轮的力矩始终反向。也就是说，一组配重体牵引绳10和一组抽油杆悬绳2共用复绕轮5上的这些螺旋槽，配重体牵引绳离开螺旋槽时，抽油杆悬绳占据螺旋槽。如此设计，使得复绕轮的宽度大大减小，从而转动惯量大大减小，同时降低了抽油机的结构体积和用料。有利的是，为了防止配体牵引绳10和抽油杆悬绳2在运行过程中相互干涉，四个牵引绳导孔5a和四个悬绳导孔5b沿该复绕轮周向的夹角为110～142度，优选为120度。

在抽油机运行时，例如电机正转时带动轮筒式复绕轮5顺时针转动，四根抽油杆悬绳2盘绕到轮筒复绕轮上，由此拉动抽油杆1向上运动，此时盘绕在轮筒式复绕轮5上的螺旋槽内的配重体牵引绳10因配重体11的重力作用向下运动；在电机反转时，带动轮筒式复绕轮5逆时针转动，配重体牵引绳10盘绕到轮筒式复绕轮5并拉动配重体11上行，而这时盘绕在轮筒式复绕轮5轮周上的悬绳2在抽油杆1的重力和电机27反转的合力作用而向下。

如此一来，电机27的正转、反转作功仅是改变抽油杆1与配重体11在相互重力场的作用下往复上下运动的上、下行方向，克服轮筒复绕轮5轮周与牵引绳和悬绳的摩擦力等因素，上、下行运动方向中的相互平稳对称均利用各自系统的自重落体产生的重力场势能，往复改变运行方向靠电机27的正、反电动势并利用自然引力作用和机械配重的对称性，在机械传动发明设计上充分利用势能与动能之间的互为转换紧密配合，加之电机数字化控制技术完成了数控技术对抽油机的冲次和冲程的精确度控制，平衡转矩与最大转矩之间的对负载(载荷)需求的转矩跟随控制。平衡转矩是常态工作时的工况，而最大转矩出现在修井时的卸载和装载工作的工况，及井下沙卡时克服沙卡而由电机跟随控制输出的最大转矩。这个转矩为配重体11单边被提起到装载位的1.5倍转矩。此时，配重体11方向向下的重力还未计在内。

在一个实施例中，在轮筒复绕轮的轮周内分别有配重体牵引钢丝绳紧固孔和抽油杆牵引钢丝绳固调节器24及过渡滑轮。配重体11中间由一根钢丝绳作为固定导向绳11’，两对上、下水平的滑轮浮悬于绳体的表面(未示出)，作用是配合配重体11的上行、下行“轨迹”，配重体11的上行、下行位置过超，受上、下行程限位开关控制和报警停车。

在抽油机的运行过程中，配重体运行牵引系统(参见图1)与抽油杆运行牵引系统(参见图2)呈自身动平衡态势。为了使多级减速器6和轮筒式复绕轮5的内嵌齿圈的第一传动和第二传动在运行与换向时，有更加平稳运行效果，在轮筒复绕轮5筒体内的两端分别装有一组平面涡卷弹簧13(参见图4)，在完成安装时，其中仅一组平面涡卷弹簧13处于储能状态，并且所述弹簧的伸展长度大于抽油杆的冲程。在复绕轮筒体内的两组平面涡卷弹簧反向安装，在电机正向转动时，其中一组弹簧储能，而另一组弹簧释能，从而产生作用与反作用力的力矩，大大改善换向冲击。涡面弹簧的设置有助于辅助电机27平滑换向，机械与电控相配柔性跟随。更加减少电机27频繁换向所产生的电损和机损(联轴器)效果更加节电，同时提高电机27、电控元件、机械部件耐用度等。

虽然上文中已经在一定程度上详细地对本实用新型的多个实施例进行了描述，应当理解，以上描述是示范性而非限制性的。在不背离本发明的精神或范围的情况下，本技术领域内的普通技术人员可以对这些公开的实施例做出多种改变。

Claims (10)

1.一种抽油机，其包括主框架(9)，抽油杆(1)，配重体(11)，设在该主框架顶部的平台(8)，布置在该平台(8)上的电机(27)、减速器(6)、导向轮(4)和天轮(5)，该电机通过该减速器(6)与该天轮(5)相连接来驱动天轮，从所述天轮(5)主体引出的配重体牵引绳(10)与该配重体(11)上的紧固器(16)相连接构成配重运行牵引系统；从所述天轮(5)主体引出的抽油杆悬绳(2)经过该导向轮(4)并通过牵引器(3)与该抽油杆(1)相连接构成抽油杆运行牵引系统，其特征是，还包括导向轮支架(20)，该导向轮支架(20)一端可枢转地安装在该平台上，另一端悬臂伸出该平台(8)外并装有该导向轮，通过所述天轮(5)的转动来驱动该导向轮支架(20)和该导向轮(4)在与该平台(8)所在平面垂直的平面内相对该平台(8)向上枢转。

2.根据权利要求1所述的抽油机，其特征是，还设有需要将该导向轮(4)向上枢转时用于将该导向轮支架(20)连接到天轮主体的连接机构，该连接机构包括布置在该导向轮支架(20)上的第一连接部、设置该天轮上的第二连接部，和能将该第一连接部和该第二连接部可松开地相连的连接绳，在天轮(5)转动时由所述连接绳拉动该导向轮支架(20)向上枢转，进而拉动所述导向轮(4)向上枢转。

3.根据权利要求1所述的抽油机，其特征是，还设有在需要该导向轮(4)向上枢转时用于将该导向轮支架(20)连接到该天轮主体的连接机构，该连接机构包括布置在该导向轮支架(20)上连接部，该连接部用于将所述抽油杆悬绳(2)可松开地固定连接到导向轮支架(20)，在天轮(5)转动时带动所述抽油杆悬绳(2)拉动该导向轮支架(20)向上枢转，进而拉动所述导向轮(4)向上枢转。

4.根据权利要求1至3之一所述的抽油机，其特征是，还包括靠近该抽油杆(1)布置在该平台(8)上的导向轮调整定位凸部(22)，其构造成能与设置在该导向轮支架(20)上的凹部相配合来固定该导向轮(4)并调整该导向轮(8)相对该平台的仰角。

5.根据权利要求4所述的抽油机，其特征是，所述导向轮调整定位凸部(22)为分别螺纹安装在所述平台(8)两侧的圆顶螺栓，所述凹部为设置在该导向轮支架两侧的凹槽，在导向轮处于工作状态时，所述圆顶螺栓位于相应的凹槽内。

6.根据权利要求5所述的抽油机，其特征是，所述仰角为6度～12度。

7.根据权利要求1所述的抽油机，其特征是，所述主框架(9)配置成立筒式主框架，其具有门(14)和立筒腔室，用于控制电机(27)的电控柜(12)布置在该立筒腔室内并且所述配重体(11)以及配重体牵引绳(10)延伸入该立筒腔室内。

8.根据权利要求7所述的抽油机，其特征是，所述电控柜(12)布置在该门(14)的背面并且该电控柜的控制面板被外挂在门外平视位置。

9.根据权利要求1所述的抽油机，其特征是，所述配重运行系统的配重略小于抽油杆运行牵引系统的重量。

10.根据权利要求1所述的抽油机，其特征是，所述配重设定为当抽油机工作时所述电机正、反转的电流差在1-2安培之间。

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