CN204200185U - 采用助力油缸的液压抽油机 - Google Patents

Abstract

一种采用助力油缸的液压抽油机，包括主油泵、蓄能器、举升油缸和井口结构；助力油缸内安装一带活塞连杆的活塞体，并通过密封从而将油缸内腔依次分隔为上油腔、中上油腔、中下油腔和下油腔四个腔室，且各个腔室上分别设有油口；井口结构上部对称连接两个举升油缸，两个液缸的活塞连杆顶部与悬挂的光杆连接；主油泵与中上油腔、中下油腔通过换向阀连接形成封闭油路，上油腔与蓄能器相连接形成封闭油路；下油腔与举升油缸的油腔相连接形成封闭油路。本实用新型通过在油泵和举升液缸之间增加助力油缸，减少了油泵的排量，降低了能耗，同时蓄能器通过助力油缸与举升油缸间接连接，压力波动小，对油路的冲击较小，因此大大提高了液压系统的稳定性。

Description

采用助力油缸的液压抽油机

技术领域

本发明涉及一种油田用采油机械，特别是一种液压抽油机。

背景技术

目前，油田用的采油机械一般是游梁式抽油机，采用曲柄连杆机构，将电机的旋转运动减速后转化为驴头的上下往复运动，通过光杆、抽油杆带动井下抽油泵，将井液举升到地面。由于曲柄连杆机构的工作原理的能量转化效率较低。这种抽油机整机重量大，占地面积大，能耗高，效率低，同时存在调节冲程、冲次不方便等不足。随着举升载荷和冲次的增大，游梁式抽油机的自身体积与重量急剧增加，不便于运输和安装。

中国专利CN 203403865 U，CN201982065 U，CN203239662 U等公开了几种液压抽油机。这几种液压抽油机的油泵与举升油缸直接相连，油泵的排量较大，功耗高。同时，这几种液压抽油机采用飞轮蓄能或者蓄能器进行蓄能等方式，存在以下不足：高速旋转的飞轮存在安全隐患，蓄能效率低；蓄能器直接安装在举升油缸的油路上，释放能量时，压力波动较大，对油路的冲击较大的，系统不稳定。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种结构合理、操作方便、能耗低、效率高且压力波动小的采用助力油缸的液压抽油机。

本发明具体技术方案是：包括主油泵、蓄能器、助力油缸和井口结构；所述助力油缸内安装一带活塞连杆的活塞体，所述活塞体两端活塞与油缸内壁形成活塞密封，所述活塞连杆与助力油缸的中间密封圈形成柱塞密封，从而将油缸内腔依次分隔为上油腔、中上油腔、中下油腔和下油腔四个腔室，且各个腔室上分别设有油口；所述井口结构包括法兰底座以及其下部连接的井口大四通、上部对称连接的两个举升油缸，两个液缸的活塞连杆通过横梁连接在一起，且横梁的中部与其底部悬挂的光杆连接；所述主油泵与助力油缸的中上油腔、中下油腔通过换向阀连接形成封闭油路，所述助力油缸的上油腔与蓄能器相连接形成封闭油路；助力油缸的下油腔与举升油缸的油腔相连接形成封闭油路。

上述方案可进一步改进为：

所述横梁上加工由半圆弧槽且横梁体上加工由圆孔，所述的钢绳绕过半圆弧槽并穿过横梁体上的圆孔与悬绳器紧固；所述的光杆穿过悬绳器并用光杆卡子紧固。采用钢绳连接横梁和光杆，能够减少冲程换向时的冲击，便于调节。

所述液压抽油机还包括补油泵，所述补油泵的出口分别通过开关阀、单向阀与助力油缸的上油腔、中上油腔、中下油腔以及下油腔相连，所述补油泵的吸油口与油箱连接；所述各个封闭油路上均安装压力传感器，且所述压力传感器能够与所述补油泵联动控制补油。在工作过程中，油路不可避免的出现漏油现象。当相应的压力传感器测得的压力值低于规定值时，相应的开关阀动作，补油泵将液压油补充到相应的腔室。

所述助力油缸的上盖和下盖上分别安装用于检测油缸腔室内油量的位置传感器，并能够与所述补油泵联动控制补油。即安装在上盖上的上位置传感器和安装在下盖上的下位置传感器用于检测各腔室的高压油容量，当检测到其中的腔室缺油时，补油泵及时补充腔室的油量，一直达到规定值。

所述主油泵采用低压大流量油泵，补油泵采用高压小流量油泵；所述开关阀为电磁开关阀。

所述举升油缸的运动方向上分别设有上、下行程开关，且当举升油缸分别移动至上、下行程开关时，能够联动控制所述的换向阀进行换向动作。

所述主油泵与助力油缸的中上油腔、中下油腔的连接油路上分别安装单向节流阀和泄油阀；所述助力油缸的上油腔与蓄能器的连接油路上安装单向节流阀和泄油阀；所述助力油缸的下油腔与举升油缸的油腔相连接的油路上安装单向节流阀和泄油阀。单向节流阀防止各个油腔进出油流过大，泄油阀防止各个油腔压力超过标定值。

所述换向阀为三位四通换向阀，即通过三位四通阀完成换向动作来完成上、下冲程的转换。

接着提供应用上述液压抽油机的采油方法：

（1）、首先启动主油泵将助力油缸中上油腔的液压油泵入中下油腔时，中下油腔的压力升高；同时，蓄能器储存的气体势能释放，推动液压油流向助力油缸的上油腔，上油腔的压力升高；在中下油腔和上油腔液压油的压力作用下，助力油缸的活塞体下行，将助力油缸下油腔的液压油注入到举升油缸的油腔，克服井下载荷推动井口举升油缸的活塞连杆上行，从而进一步带动光杆上行实现上冲程；当举升油缸运动至上行程开关时，上行程开关向控制系统发出信号，联动控制换向阀进行换向动作，此时上冲程完成，准备进入下冲程；

（2）、换向后，主油泵从助力油缸中下油腔的液压油泵入中上油腔，中上油腔的压力升高；同时，井下载荷的重力势能拉动井口举升油缸的活塞连杆下行，使得举升油缸油腔的液压油流向助力油缸的下油腔，下油腔的压力升高；在中上油腔和下油腔液压油的压力作用下，助力油缸的活塞体上行，推动上油腔的液压油进入蓄能器，转化为蓄能器的气体的压力势能；当举升油缸移动至下行程开关时，下冲程开关向控制系统发出信号，联动控制换向阀进行换向动作，此时下冲程完成，准备进入下一抽油循环的上冲程。

上述采油方法还进一步包括：

当所述的压力传感器测得的压力值低于设定的规定值时，即向控制系统发出信号，联动控制补油泵启动向相应的腔室补油。

当所述的位置传感器测得的油量低于设定的规定值时，即向控制系统发出信号，联动控制补油泵启动向相应的腔室补油。

当各个封闭油路中的油压超过标定值时，打开泄油阀泄流。

本发明通过在油泵和举升液缸之间增加助力油缸，减少了油泵的排量，降低了能耗，同时蓄能器通过助力油缸与举升油缸间接连接，压力波动小，对油路的冲击较小，因此大大提高了液压系统的稳定性。

附图说明

图1是助力油缸的结构示意图；

图2是助力油缸的立体状态图（局部剖开）；

图3是井口结构的结构示意图；

图4是井口结构的立体状态图；

图5是的采用助力油缸的液压抽油机连接原理示意图；

图中，举升油缸1，井口大四通1.1，双头螺栓1.2，法兰底座1.3，液缸1.4，活塞连杆1.5，垫圈1.6，螺母1.7，钢绳1.8，横梁1.9，光杆卡子1.10，悬绳器1.11，光杆1.12，上行程开关2.1，下行程开关2.2，蓄能器3，压力传感器4.1-4.3，油箱5，泄压阀6.1-6.4，助力油缸7，上盖7.1，上缸体7.2，下缸体7.3，下盖7.4，下位置传感器7.5，下腔油口7.6，第一密封7.7、7.10、7.12，中下腔油口7.8，中上腔油口7.9，活塞体7.11，压盖7.13，上腔油口7.14，上位置传感器7.15，单向节流阀8.1-8.4，控制系统9，电磁开关阀10.1-10.4，单向阀11.1-11.3，电动机12.1-12.2，主油泵13.1，补油泵13.2，换向阀14，开关阀15.1-15.2。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的结构。

如图1-2所示，本发明所设计的助力油缸。

上盖7.1、上缸体7.2、下缸体7.3和下盖7.4用螺栓紧固在一起，组成油缸。活塞体7.11与压盖7.13用螺栓紧固在一起，并安装在油缸内。形成的活塞密封7.12、柱塞密封7.10和活塞密封7.7将油缸分隔为上油腔、中上油腔、中下油腔和下油腔，这四个腔室分别通过上腔油口7.14、中上腔油口7.9、中下腔油口7.8和下腔油口7.6与外油路相通。

当通过中下腔油口7.8向油缸的中下油腔注入高压油时，中下油腔的压力升高，推动活塞体下行。同理，通过上腔油口7.14向油缸的上油腔注入高压油时，上油腔的压力升高，推动活塞体下行。

反之，当通过中下腔油口7.9向油缸的中上油腔注入高压油时，中上油腔的压力升高，带动活塞体上行。同理，通过下腔油口7.6向油缸的下油腔注入高压油时，下油腔的压力升高，推动活塞体上行。

安装在上盖7.1上的上位置传感器7.15和安装在下盖7.4上的下位置传感器7.5用于检测各腔室的高压油容量，当检测到其中的腔室缺油时，补油泵及时补充腔室的油量，一直达到规定值。

如图3-4所示，本发明所设计液压抽油机井口结构示意图。

法兰底座1.3的下法兰面通过双头螺栓1.2紧固在井口大四通1.1的上法兰面上。两个相同的液缸1.4分别安装在法兰底座的上平面。两个液缸1.4的活塞连杆1.5通过横梁1.9连接在一起，并用紧固螺母1.7紧固。钢绳1.8绕过横梁1.9的半圆弧板，并穿过横梁上的两个圆孔，钢绳的两尾端通过悬绳器1.11紧固，油井的光杆1.12穿过悬绳器1.11，并用光杆卡子1.10紧固。采用钢绳1.8连接横梁和光杆，能够减少冲程换向时的冲击，便于调节。

当高压油注入液缸1.4的无杆油腔时，无杆油腔的压力升高，推动活塞下端面，克服由光杆1.12、钢绳1.8和横梁1.9传递来的井下载荷，当压力进一步升高，活塞连杆1.5带动光杆1.12上行，完成抽油机的上冲程。

当高压油从液缸1.4的无杆油腔回流时，无杆油腔的压力下降，由光杆1.12、钢绳1.8和横梁1.9传递来的井下载荷克服活塞下端面的压力，当压力进一步降低，活塞连杆1.5带动光杆1.12下行，完成抽油机的下冲程。

如图5所示，采用助力油缸的液压抽油机连接原理示意图。

助力油缸7的中上腔油口7.9和中下腔油口7.8通过换向阀14（三位四通换向阀）与主油泵13.1的出油口和回油口连接，为封闭油路。油路上安装单向节流阀8.2和单向节流阀8.3，防止中上油腔和中下油腔的进出油流过大。油路上安装泄油阀6.2和泄油阀6.4，防止主油泵13.1和助力油缸7的中上油腔和中下油腔压力超过标定值。

助力油缸7的上油腔与蓄能器3（差动活塞式蓄能器）相连接，为封闭油路。油路上安装单向节流阀8.4，防止上油腔和蓄能器3的进出油流过大。油路上安装泄油阀6.1，防止上油腔和蓄能器的压力超过标定值。

助力油缸7的下油腔与井口安装的举升油缸1的无杆油腔相连接,为封闭油路。油路上安装单向节流阀8.1，防止举升油缸1的无杆油腔流向下油腔的油流过大引起的光杆下降过快。油路上安装泄压阀6.3，防止下油腔和举升油缸1的压力超过标定值。

助力油缸7的上油腔、中上油腔、中下油腔、下油腔分别连接于补油泵13.2的出油口相连接，补油泵的吸油口与油箱5连接。油路上分别安装单向阀11.1、单向阀11.2和单向阀11.3，防止各腔室的高压油回流。油路上分别安装电磁开关阀10.1、电磁开关阀10.2和电磁开关阀10.3，用于控制补油泵13.2向助力油缸7.a的各腔室加油量。

工作过程：

当主油泵13.1把助力油缸7中上油腔的高压油泵入中下油腔时，中下油腔的压力升高。同时，蓄能器3储存的气体势能释放，储存在蓄能器里的气体势能推动液压油流向助力油缸7的上油腔，上油腔的压力升高。在中下油腔和上油腔压力油的压力作用下，助力油缸7的活塞体7.11下行，将助力油缸7下油腔的高压油注入到井口液缸1的无杆油腔，克服井下载荷（抽油杆重量+油管抽油杆环空液重量），推动井口举升油缸1的活塞连杆1.5上行，进行上冲程。当横梁接触上行程开关2.1，上行程开关2.1向控制系统发去信号，控制系统9控制换向阀14换向，上冲程完成，下冲程开始。

当主油泵13.1从助力油缸7中下油腔的高压油泵入中上油腔时，中上油腔的压力升高。同时，井下载荷（抽油杆重量+油管抽油杆环空液重量）的重力势能拉动井口举升油缸1的活塞连杆1.5下行，使得举升油缸1无杆油腔的高压油流向助力油缸7的下油腔，下油腔的压力升高。在中上油腔和下油腔液压油的压力作用下，助力油缸7的活塞体7.11上行，推动上油腔的液压油进入蓄能器3，转化为蓄能器的气体的压力势能，进行下冲程动作。当横梁接触下行程开关2.2，下冲程开关2.2向控制系统发出信号，控制系统9控制换向阀14换向，下冲程完成，上冲程开始。

在主油泵工作过程中，装置上安装安装的上位置传感器7.15、下传位置感器7.5、上行程开关2.1、下行程开关2.2定时采集信号，传送给控制系统。当控制系统检测到采集的数值超过标定值范围时，向电磁开关阀相应的电磁开关发出信号，确定各电磁开关的动作，对相应的腔室补油，保证液压系统的油量。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，有可能对局部结构做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种采用助力油缸的液压抽油机，其特征在于：包括主油泵、蓄能器、助力油缸和井口结构；所述助力油缸内安装一带活塞连杆的活塞体，所述活塞体两端活塞与油缸内壁形成活塞密封，所述活塞连杆与助力油缸的中间密封圈形成柱塞密封，从而将油缸内腔依次分隔为上油腔、中上油腔、中下油腔和下油腔四个腔室，且各个腔室上分别设有油口；所述井口结构包括法兰底座以及其下部连接的井口大四通、上部对称连接的两个举升油缸，两个液缸的活塞连杆通过横梁连接在一起，且横梁的中部与其底部悬挂的光杆连接；所述主油泵与助力油缸的中上油腔、中下油腔通过换向阀连接形成封闭油路，所述助力油缸的上油腔与蓄能器相连接形成封闭油路；助力油缸的下油腔与举升油缸的油腔相连接形成封闭油路。

2.根据权利要求1所述的采用助力油缸的液压抽油机，其特征在于：所述横梁上加工由半圆弧槽且横梁体上加工由圆孔，钢绳绕过半圆弧槽并穿过横梁体上的圆孔与悬绳器紧固；所述的光杆穿过悬绳器并用光杆卡子紧固。

3.根据权利要求1所述的采用助力油缸的液压抽油机，其特征在于：所述液压抽油机还包括补油泵，所述补油泵的出口分别通过开关阀、单向阀与助力油缸的上油腔、中上油腔、中下油腔以及下油腔相连，所述补油泵的吸油口与油箱连接；所述各个封闭油路上均安装压力传感器，且所述压力传感器能够与所述补油泵联动控制补油。

4.根据权利要求3所述的采用助力油缸的液压抽油机，其特征在于：所述助力油缸的上盖和下盖上分别安装用于检测油缸腔室内油量的位置传感器，并能够与所述补油泵联动控制补油。

5.根据权利要求3所述的采用助力油缸的液压抽油机，其特征在于：所述主油泵采用低压大流量油泵，补油泵采用高压小流量油泵；所述开关阀为电磁开关阀。

6.根据权利要求1所述的采用助力油缸的液压抽油机，其特征在于：所述举升油缸的运动方向上分别设有上、下行程开关，且当举升油缸分别移动至上、下行程开关时，能够联动控制所述的换向阀进行换向动作。

7.根据权利要求1所述的采用助力油缸的液压抽油机，其特征在于：所述主油泵与助力油缸的中上油腔、中下油腔的连接油路上分别安装单向节流阀和泄油阀；所述助力油缸的上油腔与蓄能器的连接油路上安装单向节流阀和泄油阀；所述助力油缸的下油腔与举升油缸的油腔相连接的油路上安装单向节流阀和泄油阀。

8.根据权利要求1所述的采用助力油缸的液压抽油机，其特征在于：所述换向阀为三位四通换向阀。