CN205297492U - 直线电机驱动液压传动式采油用抽油机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，包括井口装置、油管、电控设备、直线电机、液压动力系统和采油泵；所述井口装置通过所述油管连接所述直线电机，所述电控设备用于控制所述直线电机并为其供电，所述直线电机设置在井内，所述直线电机为所述液压动力系统提供动力，所述液压动力系统能够为所述采油泵提供上下往复运动的动力。本实用新型的有益效果为：克服了地面设备复杂、一次投资维护费用高以及适应性差的技术缺陷。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种采油用抽油机，更详细地说是一种直线电机驱动液压传动式采油用抽油机。
【背景技术】
现有技术中，国内外油气田提升地下原油的基本方法，包括初期利用地层压力自喷的采油方式；初期过后，靠人为创造外部条件，通过补充地层能量或采用动力机械方式提取地下原油。
其中动力机械方式大体分为有杆式采油和无杆式采油。有杆式采油机械包括：游梁机、链条机、皮带机、螺杆机等；无杆式抽油有：水力、气举、电潜泵、地下螺杆泵等。其中，有杆式抽油机约占总量的95％以上。
(一)有杆式采油现状：
1、地上式螺杆泵采油方式，螺杆泵对含气、含沙及一定粘稠原油的适应能力较强，但目前仅适应与下泵深度在1400～1600米的油井内。超过1600米的油井并不适用，即使使用了效果也不好。
2、其他有杆采油为常见的游梁机、链条机、皮带机，都是现用的主力机群。其固有的共性缺点是必须利用油井内长达数千米抽油杆传递能量，提取原油的同时，抽油杆在油管内做往复运动，因其负荷很大，所以造成地面设备庞大，大量消耗钢材和电能，且占用地面场地也大，运输安装多有不便。
(二)无杆式采油现状：
1、水力采油方式，一般采用水力活塞泵或水力射流泵。因其地面设备较为复杂，一次投资和维护费用高，除特殊油井需要，一般极少使用。
2、气举采油方式，同样涉及地面设备复杂，投资大，特别是气体能量利用率低，一般不采用。
3、电潜泵采油方式，去除了抽油杆，井下采用动力电缆，一般为多级离心泵，电机功率大，耗能高，且仅适用于产气少，含沙少及粘度低的高产井；而对于大量的产气、含沙中低产油井及稠油井不适用，故不能广泛使用。
4、地下螺杆泵采油方式，去除了抽油杆，井下采用动力电缆，对含气、含砂、一定粘度原油较适用，但其举升能力欠缺，目前国内尚属研制实验阶段。
综上所述，现有技术中的采油方式，均存在着地面设备复杂、一次投资和维护费用高以及适应性差的技术缺陷。
【实用新型内容】
本实用新型提供一种直线电机驱动液压传动动力式采油用抽油机，以克服地面设备复杂、一次投资维护费用高以及适应性差的技术缺陷。
为了解决上述技术缺陷，所采用的技术方案是：
一种直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，包括井口装置、油管、电控设备、直线电机、液压动力系统和采油泵；所述井口装置通过所述油管连接所述直线电机，所述电控设备用于控制所述直线电机并为其供电，所述直线电机设置在井内，所述直线电机为所述液压动力系统提供动力，所述液压动力系统能够为所述采油泵提供上下往复运动的动力。
本实用新型的有益效果是：采用井下安装直线电机作为动力源的抽油机，解决了现有技术中的有杆式采油负荷大、能源和耗材的大量浪费的缺陷；同时直线电机设置在井下避免了使用庞大的井口设备，大大降低维护费用，而且适应性强。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述液压动力系统包括柱塞泵、油箱和液压缸；所述柱塞泵由所述直线电机提供动力进行上下往复运动并通过液压油管路驱动油箱内的液压油对液压缸做功。
采用上述进一步方案的有益效果是：所述直线电机作为一次动力源驱动柱塞泵，柱塞泵通过液压油管路带动液压缸动作，利用液压系统，即小的柱塞泵带动大的液压缸，利用的是帕斯卡定律，对传递的力进行了放大；从而以有限的动力输入，实现了对地下原油进行举升；由于采用了帕斯卡原理的液压系统。实现了力的二次放大功能，经过指标测算，与现有的有杆式抽油机相比，在相同的工况下，采用直线电机结合液压动力系统的抽油方案所需的额定功率仅为现有技术中的抽油机的10％左右，因此节能十分明显。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述柱塞泵包括上柱塞泵和下柱塞泵，所述油箱包括上油箱和下油箱；所述上柱塞泵和所述下柱塞泵均由所述直线电机提供动力进行上下往复运动，所述上柱塞泵通过液压油管路驱动所述上油箱内的液压油对所述液压缸做功，所述下柱塞泵通过液压油管路驱动所述下油箱内的液压油对所述液压缸做功；所述直线电机驱动液压传动式采油用抽油机还包括液压阀组件，所述液压阀组件包括泄压阀和二位五通机动换向滑阀；所述泄压阀设置在液压油管路上，用于泄压；所述二位五通机动换向滑阀也设置在液压油管路上，依靠所述液压缸的上活塞杆上下往复运动时碰触所述二位五通机动换向滑阀的滑杆完成换向动作；通过所述二位五通机动换向滑阀的换向实现所述直线电机上下运动时，保证所述液压缸一直处于工作状态。
采用上述进一步方案的有益效果是：直线电机中的动子同时连接上柱塞泵和下柱塞泵，无论是所述动子向上运动还是向下运动，都能够驱动上柱塞泵和下柱塞泵工作，再通过所述液压阀组件对液压油管路进行换向，能够保证液压缸一直处于工作状态，大大节能。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述液压缸具有上活塞杆和下活塞杆；所述上活塞杆连接所述二位五通机动换向滑阀，所述下活塞杆用于连接所述采油泵。
需要说明的是，所述上活塞杆与所述二位五通机动换向滑阀的换向结构连接，液压缸完成一个工作循环后刚好上活塞杆触碰到所述二位五通机动换向滑阀的换向结构，实现了液压油在流动方向的改变，从而液压缸向相反方向动作。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用机械结构的液压缸的上活塞杆对所述二位五通机动换向滑阀进行控制，控制相比电控运行更稳定。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述上柱塞泵和上油箱设置在所述直线电机的上侧，所述下柱塞泵和下油箱设置在所述直线电机的下侧，所述直线电机的动子向上连接所述上柱塞泵的柱塞，所述直线电机的动子向下连接所述下柱塞泵的柱塞。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述井口装置与所述上油箱之间的所述油管上还连接有单向阀和泄油阀。
采用上述进一步方案的有益效果是：单向阀防止了原油倒流，泄油阀保护抽油机所有原油流通管道免受高压破坏的危险。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述电控设备包括变压器、控制柜、接线盒和电缆；所述变压器通过所述电缆与所述控制柜电连接，所述控制柜通过所述电缆与所述接线盒电连接，所述接线盒通过所述电缆与所述直线电机电连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：电控设备控制直线电机更稳定。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述控制柜为变频器，所述变频器具有短路、过载、欠载保护功能，且所述变频器通过改变交流电的频率改变所述直线电机的速度。
采用上述进一步方案的有益效果是：变频器能够控制直线电机软启动，减少直线电机的启动次数，同时可在一定频率内变化，控制直线电机运行速度，达到调速功能，能够延长直线电机的使用寿命。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述直线电机为潜入到原油液面以下或者处于原油液面到井口的中间任意位置处。
【附图说明】
图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图；
图2是本实用新型的一个实施例的流程图。
附图标记说明如下：
1-井口装置；2-油管；3-电控设备；4-直线电机；5-液压动力系统；6-采油泵；7-液压阀组件；8-单向阀；9-泄油阀；31-变压器；32-控制柜；33-接线盒；34-电缆；51-柱塞泵；52-油箱；53-液压缸；511-上柱塞泵；512-下柱塞泵；521-上油箱；522-下油箱。
【具体实施方式】
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
如图1、图2所示，一种直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，包括井口装置1、油管2、电控设备3、直线电机4、液压动力系统5和采油泵6；井口装置1通过油管2连接直线电机4，电控设备3用于控制直线电机4并为其供电，直线电机4设置在井内，直线电机4为液压动力系统5提供动力，液压动力系统5能够为采油泵6提供上下往复运动的动力。
需要说明的是，井口装置1即为现有技术中的采油树、油管头和套管头。
液压动力系统5包括柱塞泵51、油箱52和液压缸53；柱塞泵51由直线电机4提供动力进行上下往复运动并通过液压油管路驱动油箱52内的液压油对液压缸53做功。
直线电机4作为一次动力源驱动柱塞泵51，柱塞泵51通过液压油管路带动液压缸53动作，利用液压系统，即小的柱塞泵51带动大的液压缸53，利用的是帕斯卡定律，对传递的力进行了放大；从而以有限的动力输入，实现了对地下原油进行举升；由于采用了帕斯卡原理的液压系统。实现了力的二次放大功能，经过指标测算，与现有的有杆式抽油机相比，在相同的工况下，采用直线电机4结合液压动力系统5的抽油方案所需的额定功率仅为现有技术中的抽油机的10％左右，因此节能十分明显。
柱塞泵51包括上柱塞泵511和下柱塞泵512，油箱52包括上油箱521和下油箱522；上柱塞泵511和下柱塞泵512均由直线电机4提供动力进行上下往复运动，上柱塞泵511通过液压油管路驱动上油箱521内的液压油对液压缸53做功，下柱塞泵512通过液压油管路驱动下油箱522内的液压油对液压缸53做功；直线电机驱动液压传动式采油用抽油机还包括液压阀组件7，液压阀组件7包括泄压阀和二位五通机动换向滑阀；泄压阀设置在液压油管路上，用于泄压；二位五通机动换向滑阀也设置在液压油管路上，依靠液压缸53的上活塞杆上下往复运动时碰触二位五通机动换向滑阀的滑杆完成换向动作；通过二位五通机动换向滑阀的换向实现直线电机4上下运动时，保证液压缸53一直处于工作状态。
直线电机4中的动子同时连接上柱塞泵511和下柱塞泵512，无论是动子向上运动还是向下运动，都能够驱动上柱塞泵511和下柱塞泵512工作，再通过液压阀组件7对液压油管路进行换向，能够保证液压缸53一直处于工作状态，大大节能。
液压缸53具有上活塞杆和下活塞杆；上活塞杆连接二位五通机动换向滑阀，下活塞杆用于连接采油泵6。
上活塞杆与二位五通机动换向滑阀的换向结构连接，液压缸53完成一个工作循环后刚好上活塞杆触碰到二位五通机动换向滑阀的换向结构，实现了液压油在流动方向的改变，从而液压缸53向相反方向动作。
采用机械结构的液压缸53的上活塞杆对二位五通机动换向滑阀进行控制，控制相比电控运行更稳定。
上柱塞泵511和上油箱521设置在直线电机4的上侧，下柱塞泵512和下油箱522设置在直线电机4的下侧，直线电机4的动子向上连接上柱塞泵511的柱塞，直线电机4的动子向下连接下柱塞泵512的柱塞。
井口装置1与上油箱521之间的油管2上还连接有单向阀8和泄油阀9。
单向阀8防止了原油倒流，泄油阀9保护抽油机所有原油流通管道免受高压破坏的危险。
电控设备3包括变压器31、控制柜32、接线盒33和电缆34；变压器31通过电缆34与控制柜32电连接，控制柜32通过电缆34与接线盒33电连接，接线盒33通过电缆34与直线电机4电连接。
电控设备3控制直线电机4更稳定。
控制柜32为变频器，变频器具有短路、过载、欠载保护功能，且变频器通过改变交流电的频率改变直线电机4的速度。
变频器能够控制直线电机4软启动，减少直线电机4的启动次数，能够延长直线电机4的使用寿命。
直线电机4为潜入到原油液面以下或者处于原油液面到井口的中间任意位置处。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，本领域普通技术人员在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，包括井口装置(1)、油管(2)、电控设备(3)、直线电机(4)、液压动力系统(5)和采油泵(6)；所述井口装置(1)通过所述油管(2)连接所述直线电机(4)，所述电控设备(3)用于控制所述直线电机(4)并为其供电，所述直线电机(4)设置在井内，所述直线电机(4)为所述液压动力系统(5)提供动力，所述液压动力系统(5)能够为所述采油泵(6)提供上下往复运动的动力。
2.根据权利要求1所述的直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，所述液压动力系统(5)包括柱塞泵(51)、油箱(52)和液压缸(53)；所述柱塞泵(51)由所述直线电机(4)提供动力进行上下往复运动并通过液压油管路驱动油箱(52)内的液压油对液压缸(53)做功。
3.根据权利要求2所述的直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，所述柱塞泵(51)包括上柱塞泵(511)和下柱塞泵(512)，所述油箱(52)包括上油箱(521)和下油箱(522)；所述上柱塞泵(511)和所述下柱塞泵(512)均由所述直线电机(4)提供动力进行上下往复运动，所述上柱塞泵(511)通过液压油管路驱动所述上油箱(521)内的液压油对所述液压缸(53)做功，所述下柱塞泵(512)通过液压油管路驱动所述下油箱(522)内的液压油对所述液压缸(53)做功；所述直线电机(4)驱动液压传动式采油用抽油机还包括液压阀组件(7)，所述液压阀组件(7)包括泄压阀和二位五通机动换向滑阀；所述泄压阀设置在液压油管路上，用于泄压；所述二位五通机动换向滑阀也设置在液压油管路上，依靠所述液压缸(53)的上活塞杆上下往复运动时碰触所述二位五通机动换向滑阀的滑杆完成换向动作；通过所述二位五通机动换向滑阀的换向实现所述直线电机(4)上下运动时，保证所述液压缸(53)一直处于工作状态。
4.根据权利要求3所述的直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，所述液压缸(53)具有上活塞杆和下活塞杆；所述上活塞杆用于控制所述二位五通机动换向滑阀，实现换向动作；所述下活塞杆用于连接所述采油泵(6)。
5.根据权利要求3所述的直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，所述上柱塞泵(511)和上油箱(521)设置在所述直线电机(4)的上侧，所述下柱塞泵(512)和下油箱(522)设置在所述直线电机(4)的下侧，所述直线电机(4)的动子向上连接所述上柱塞泵(511)的柱塞，所述直线电机(4)的动子向下连接所述下柱塞泵(512)的柱塞。
6.根据权利要求5所述的直线电机(4)驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，所述井口装置(1)与所述上油箱(521)之间的所述油管(2)上还连接有单向阀(8)和泄油阀(9)。
7.根据权利要求1所述的直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，所述电控设备(3)包括变压器(31)、控制柜(32)、接线盒(33)和电缆(34)；所述变压器(31)通过所述电缆(34)与所述控制柜(32)电连接，所述控制柜(32)通过所述电缆(34)与所述接线盒(33)电连接，所述接线盒(33)通过所述电缆(34)与所述直线电机(4)电连接。
8.根据权利要求7所述的直线电机(4)驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，所述控制柜(32)为变频器，所述变频器具有短路、过载、欠载保护功能，且所述变频器通过改变交流电的频率改变所述直线电机(4)的速度。
9.根据权利要求1所述的直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，所述直线电机(4)为潜入到原油液面以下或者处于原油液面到井口的中间任意位置处。
10.根据权利要求1所述的直线电机驱动液压传动式采油用抽油机，其特征在于，所述直线电机(4)的绕组极对数是大于等于60级的偶数级。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105443082A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-03-30 | 韩祥林 | 直线电机驱动液压传动式采油用抽油机 |
| CN106014347A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-10-12 | 刘军 | 无杆采油的直线液马达采油设备 |
| CN110306953A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-10-08 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种电潜水力活塞泵无杆采油方法及管柱 |
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