CN202866762U - 液压抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压抽油机，包括：滑差电机（1）；由滑差电机驱动的二次调节技术液压马达（2）；由二次调节技术液压马达控制的液压马达（3）；由液压马达驱动以带动抽油杆往复运动的液压绞车（4）；用于被触发以设定液压绞车的输出行程的传感器（5）；与滑差电机和二次调节技术液压马达传动连接以储存抽油杆下降产生的势能的蓄能器（6）；以及基于传感器的信号控制二次调节技术液压马达运转方式的控制阀（7），其中在抽油杆上升时，控制阀控制二次调节技术液压马达作为液压泵运转，在抽油杆下降时，控制阀控制二次调节技术液压马达作为液压马达运转。由于液压绞车适用于各种油井，本实用新型增强了液压抽油机的通用性。

Description

液压抽油机

技术领域

本实用新型涉及一种采油设备，特别涉及一种液压抽油机。 

背景技术

在目前的采油过程中，最常用的就是机械式抽油机，通常被称作“磕头机”，其由机械齿轮系统供能。但是，目前国内存在很多长行程油井，比如接近和大于8m的长行程，在这种油井中使用长行程泵来节能，但是针对这种油井的抽油机设备的重量大、高度高并且占据较大空间，成本很高。 

另外，本申请人已获授权的另一实用新型专利ZL201120342359.9提出了一种新型的节能液压抽油机，在此参考其整体内容。在该专利中，利用二次调节技术液压马达驱动液压油缸中的活塞杆带动井下泵的抽油杆抽油。在行程很长的情况下，活塞杆将很长，从而增大了设备的整体重量和高度，加大了成本。并且，对于不同的行程可能需要更换不同的活塞杆，灵活性很低。 

实用新型内容

考虑到现有技术的上述缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供一种节能并且通用性强的液压抽油机。 

根据本实用新型，提供了一种液压抽油机，该液压抽油机包括：滑差电机；由滑差电机驱动的二次调节技术液压马达；由二次调节技术液压马达控制的液压马达；由液压马达驱动以带动抽油杆往复运动的液压绞车；用于被触发以设定液压绞车的输出行程的传感器；与滑差电机和二次调节技术液压马达传动连接以储存抽油杆下降产生的势能的蓄能器；以及基于传感器的信号控制二次调节技术液压马达运转方式的控制阀，其中在抽油杆上升时，控制阀控制二次调节技术液压马达作为液压泵运转，在抽油杆下降时，控制阀控制二次调节技术液压马达作为液压马达运转。 

优选地，所述液压绞车包括卷筒，卷筒缠绕有能够带动抽油杆往复运 动的缆绳、链条或皮带。 

优选地，所述液压绞车还包括安装支架，该安装支架上设置用来引导从卷筒释放的缆绳、链条或皮带并改变其运动方向的换向装置。 

优选地，所述换向装置为滑轮组、链轮组或皮带轮组中的一种或多种组合。 

优选地，所述滑轮组包括两个并排设置的定滑轮。 

优选地，所述传感器是位移传感器。 

优选地，所述位移传感器为设置在液压马达的输出轴或液压绞车的传动轴上的编码器。 

优选地，所述位移传感器为分别设置在安装支架的上部和下部的上部接近开关和下部接近开关。 

优选地，所述二次调节技术液压马达是双向作用柱塞泵。 

优选地，所述控制阀是比例减压阀或比例换向阀，包括两个交替通电的电磁铁。 

优选地，所述蓄能器是飞轮。 

优选地，滑差电机、二次调节技术液压马达和蓄能器同轴布置。 

优选地，还包括通过控制阀向双向作用柱塞泵供给控制油的控制泵，所述控制泵与滑差电机、二次调节技术液压马达和蓄能器同轴布置。 

与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果是：通过利用液压绞车来抽油，可以适用于各种深度的油井，增强了液压抽油机的通用性和灵活性。 

附图说明

图1（a）示出了根据本实用新型的液压抽油机的总体控制框图； 

图1（b）示出了图1（a）中液压绞车的替代实施方案； 

图2（a）示出了根据本实用新型优选实施例的液压抽油机主要部分油路图； 

图2（b）示出了图2（a）中液压绞车的替代实施方案； 

图3（a）、3（b）分别示出了与图2（a）对应的液压抽油机结构的主视图和俯视图； 

图4（a）、4（b）和4（c）分别示出了与图2（b）对应的液压抽油机 结构的主视图、俯视图和侧视图。 

具体实施方式

现在参照附图描述本实用新型的实施例。 

本实用新型涉及一种液压抽油机，用于驱动井下泵的抽油杆抽油，其总体控制方式示意性地示出在图1（a）、1（b）中。 

如图1（a）所示，该液压抽油机包括滑差电机1、由滑差电机1驱动的二次调节技术液压马达2、由二次调节技术液压马达2控制的液压马达3、由液压马达3驱动以带动井下泵抽油杆往复运动的液压绞车4、用于被触发以设定液压绞车的输出行程的传感器5、与滑差电机1和二次调节技术液压马达2传动连接以储存抽油杆下降产生的势能的蓄能器6以及基于传感器5的信号控制二次调节技术液压马达2运转方式的控制阀7，其中在抽油杆上升时，控制阀7控制二次调节技术液压马达2作为液压泵运转，在抽油杆下降时，控制阀7控制二次调节技术液压马达2作为液压马达运转。 

由于与带活塞杆的油缸相比，液压绞车4的重量轻，从而减轻了整个液压抽油机的重量。另外，由于液压绞车的输出行程例如缆绳（通常为钢缆）的长度可以调节，从而可以适用于各种深度的油井，增强了液压抽油机的通用性和灵活性。 

所述液压绞车4包括缠绕有缆绳比如钢丝绳或缠绕有链条或皮带等的卷筒10（如图3（b）所示），该卷筒10优选与液压马达3同轴设置并由液压马达3驱动旋转。在液压绞车4如图1（b）所示设置了安装支架8的情况下，该安装支架8上设置换向装置11，其引导从卷筒10释放的缆绳、链条或皮带并改变缆绳、链条或皮带的运动方向。该换向装置11可以为具有一个或多个滑轮的滑轮组，也可以为链轮组或皮带轮组等，还可以为前述多种的组合。如图4（b）、4（c）所示，换向装置11包括两个并排设置的定滑轮，在缆绳、链条或皮带绕过两个定滑轮之后，优选将两个缆绳、链条或皮带连在一起并与抽油杆相连。 

传感器5优选为位移传感器，但也可以是其它用来测定液压绞车的输出行程例如缆绳、链条或皮带的线性位移的传感器，比如磁感应检测装置。 

所述位移传感器可以为通过感测液压马达3输出轴的转数或液压绞车4传动轴的转数来计算缆绳、链条或皮带位移的角度编码器或旋转编码器， 其设置在液压马达3输出轴或液压绞车4的传动轴比如卷筒转轴上。在液压绞车4如图1（b）所示设置了安装支架8的情况下，除了可以采用编码器之外，还可以采用设置在该安装支架8上部和下部的上部和下部接近开关5a、5b，以被触发来设定液压绞车4的输出行程。上部和下部接近开关5a、5b可以是常闭型，也可以是常开型。而且，该位移传感器并不限于开关量传感器，也可是模拟量传感器，从而可以在最大行程范围内的任何位置改变行程。 

优选地，二次调节技术液压马达2为双向作用柱塞泵，其摆角通过控制阀7来改变，在摆角为负时用作液压马达，而在摆角为正时用作液压泵。 

优选地，蓄能器6为飞轮，其将在抽油杆下降过程中产生的势能转化为自身的旋转动能。 

优选地，控制阀7为比例阀，比如比例减压阀、比例换向阀等，其具有两个交替通电的比例电磁铁7A、7B，基于传感器5的信号对不同的比例电磁铁7A、7B通电可以切换二次调节技术液压马达2的运转方式。并且，根据对比例电磁铁7A、7B通电的电流大小，能够改变双向作用柱塞泵的排量，从而改变液压马达3的输出速度来改变液压绞车4缆绳、链条或皮带的运动速度。 

另外，该液压抽油机还包括控制泵9，其通过控制阀7给二次调节技术液压马达2供给控制油，以改变二次调节技术液压马达2的运转方式。二次调节技术液压马达2以及控制泵9的输出端均连接泄压阀，防止泵内压力过高。 

优选地，滑差电机1、二次调节技术液压马达2以及蓄能器6同轴布置。更优选地，控制泵9与滑差电机1、二次调节技术液压马达2以及蓄能器6同轴布置，使得这些部件均由同一个电机供电，并且整个抽油机的结构紧凑。 

该液压抽油机通过将液压绞车4的缆绳与井下泵的抽油杆连接来带动抽油杆上下往复运动抽油，其一个工作循环如下： 

当液压绞车4的缆绳上升到达上止点时，抽油杆下一步将向下运动，传感器5此时被触发，基于传感器5的信号，控制阀7控制二次调节技术液压马达2操作用作马达，其将抽油杆下降产生的重力势能传递至蓄能器6储存起来。而当液压绞车4的缆绳下降到达下止点时，抽油杆下一步将向 上运动，传感器5此时再次被触发，基于传感器5的信号，控制阀7控制二次调节技术液压马达2操作用作泵，滑差电机1以及蓄能器6中储存的势能驱动二次调节技术液压马达2，进而驱动液压绞车4的缆绳带动抽油杆上升。由此完成一个抽油动作，如此周而复始，不断的从井下抽油。 

（优选实施例） 

图1（a）示出的液压绞车4适用于安装在海平面之上用于海底采油，其优选实施例的部分油路图示出在图2（a）中，与该实施例对应的液压抽油机的具体结构示出在图3（a）、3（b）中；与图1（a）不同的是，图1（b）示出的液压绞车4设置了安装支架8，用于在陆地采油，与图1（b）对应，图2（b）仅示出了该液压绞车4的部分油路，而其它部分的油路与图2（a）相同，并且与图2（b）对应的液压抽油机的具体结构示出在图4（a）、4（b）和4（c）中。在这两个实施例中，液压绞车4的缆绳均与井下泵抽油杆连接，以带动抽油杆上下往复运动。 

在图2（a）、2（b）所示的油路图中，二次调节技术液压马达2为双向作用柱塞泵，蓄能器6为飞轮，其将抽油杆的重力势能转化为自身的旋转动能。其中，滑差电机1、双向作用柱塞泵（即二次调节技术液压马达2）、飞轮（即蓄能器6）与控制泵9同轴布置。控制阀7为比例减压阀，传感器5为旋转编码器，其安装在液压绞车4的转轴或液压马达3的输出轴上，在图2（b）所示液压绞车4具有安装支架8的情况下，传感器5是设置在安装支架8上的常闭的上部和下部接近开关5a、5b。比例减压阀根据旋转编码器或接近开关给出的电信号来选择对比例电磁铁7A还是7B通电，从而控制双向作用柱塞泵的运转方式。根据该优选实施例的液压抽油机的工作原理如下： 

在液压绞车4的缆绳和抽油杆上下往复运动时，旋转编码器或者上部和下部接近开关5a、5b不断的感应缆绳的位置而发出信号，基于该信号，比例电磁铁7A和7B往复通电来控制双向柱塞泵的运转方式。 

当井下泵的抽油杆处于行程的最高点随后要开始下降时，抽油杆自重将带动缆绳向下运动，旋转编码器给出与抽油杆处于最高点对应的电流信号，或者上部接近开关5a断开，基于旋转编码器或者上部接近开关5a的信号，比例电磁铁7B通电，比例减压阀7将双向作用柱塞泵2改变为负摆角用作液压马达，驱动滑差电机1的轴以及与滑差电机1连接的飞轮加速 转动，从而抽油杆的势能被回收或存储在飞轮中。 

当井下泵的抽油杆到达行程的最低点随后要开始上升时，旋转编码器给出与抽油杆处于最低点对应的电流信号，或者下部接近开关5b断开，基于旋转编码器或者下部接近开关5b的信号，比例电磁铁7A通电，比例减压阀将双向作用柱塞泵改变为正摆角作为液压泵使用，滑差电机1与飞轮所储存的能量一起驱动双向作用柱塞泵打出压力油，控制液压马达3驱动液压绞车4的缆绳向上运动，从而带动井下泵的抽油杆上升抽油。 

根据本实用新型的液压抽油机具有以下优点： 

通过用比例减压阀控制双向作用柱塞泵,在控制当中保证了滑差电机1的运转方向固定，即始终沿同一个方向转动,飞轮储存了抽油杆下降过程传递过来的重力势能。由于飞轮（蓄能器）储存了抽油杆下降过程中的重力势能，并且在之后抽油时该重力势能得到释放被重新利用来驱动双向作用柱塞泵，因此，根据本实用新型的液压抽油机降低了电能损耗，从而可以使用功率较小的电机。 

另外，本实用新型将传统的带动抽油杆升降的油缸活塞杆替换为液压绞车，而液压绞车的缆绳行程可以根据油井的不同而任意改变，并且液压绞车的重量远远小于油缸及活塞杆的重量，因此，在降低整个液压抽油机重量的同时，增强了液压抽油机的通用性和灵活性。 

对于本领域技术人员而言，其它优点和变型是显而易见的。因此本实用新型就其更宽泛的意义而言不限于所示和所述的具体细节、代表性结构以及示例性示例。 

Claims (13)

1.一种液压抽油机，其特征在于，该液压抽油机包括：

滑差电机（1）；

由滑差电机（1）驱动的二次调节技术液压马达（2）；

由二次调节技术液压马达（2）控制的液压马达（3）；

由液压马达（3）驱动以带动抽油杆往复运动的液压绞车（4）；

用于被触发以设定液压绞车的输出行程的传感器（5）；

与滑差电机（1）和二次调节技术液压马达（2）传动连接以储存抽油杆下降产生的势能的蓄能器（6）；以及

基于传感器（5）的信号控制二次调节技术液压马达（2）在抽油杆上升时作为液压泵运转而在抽油杆下降时作为液压马达运转的控制阀（7）。

2.根据权利要求1所述的液压抽油机，其特征在于，所述液压绞车（4）包括卷筒（10），卷筒（10）缠绕有能够带动抽油杆往复运动的缆绳、链条或皮带。

3.根据权利要求2所述的液压抽油机，其特征在于，所述液压绞车（4）还包括安装支架（8），该安装支架（8）上设置用来引导从卷筒（10）释放的缆绳、链条或皮带并改变其运动方向的换向装置（11）。

4.根据权利要求3所述的液压抽油机，其特征在于，所述换向装置（11）为滑轮组、链轮组或皮带轮组中的一种或多种组合。

5.根据权利要求4所述的液压抽油机，其特征在于，所述滑轮组包括两个并排设置的定滑轮。

6.根据权利要求1-5任一项所述的液压抽油机，其特征在于，所述传感器（5）是位移传感器。

7.根据权利要求6所述的液压抽油机，其特征在于，所述位移传感器为设置在液压马达（3）的输出轴或液压绞车的传动轴上的编码器。

8.根据权利要求6所述的液压抽油机，其特征在于，所述位移传感器为分别设置在安装支架（8）的上部和下部的上部接近开关（5a）和下部接近开关（5b）。

9.根据权利要求1-5任一项所述的液压抽油机，其特征在于，所述二次调节技术液压马达（2）是双向作用柱塞泵。 

10.根据权利要求1-5任一项所述的液压抽油机，其特征在于，所述控制阀（7）是比例减压阀或比例换向阀，包括两个交替通电的电磁铁。

11.根据权利要求1-5任一项所述的液压抽油机，其特征在于，所述蓄能器（6）是飞轮。

12.根据权利要求1-5任一项所述的液压抽油机，其特征在于，滑差电机（1）、二次调节技术液压马达（2）和蓄能器（6）同轴布置。

13.根据权利要求9所述的液压抽油机，其特征在于，还包括通过控制阀（7）向双向作用柱塞泵供给控制油的控制泵（9），所述控制泵（9）与滑差电机（1）、二次调节技术液压马达（2）和蓄能器（6）同轴布置。 

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