CN208749337U - 一种液压抽油系统 - Google Patents

Abstract

一种液压抽油系统，属于石油开采设备技术领域，此液压抽油系统，包括与伺服电机相连的双缸工作切换油路，双缸工作切换油路包括双向变量泵和两个液压缸，双向变量泵的一个油口通过油管与其中一个液压缸的有杆腔相连通，双向变量泵的另一个油口通过油管与另一个液压缸的有杆腔相连通；液压缸的油缸缸体上设置有润滑油路和检漏装置，本实用新型的有益效果是，该液压抽油系统实现了成对油井的交替抽油作业，提高了整体的抽油作业效率，有效回收了抽油杆在下冲程时的重力势能，而且延长了工作寿命，实现了实时检测液压缸工作状态的作用，保证了抽油作业的安全性，而且降低了维修过程的劳动强度、提高了维修效率。

Description

一种液压抽油系统

技术领域

本实用新型涉及石油开采设备技术领域，尤其涉及一种液压抽油系统。

背景技术

目前，游梁式抽油机作为油田使用最为广泛的抽油设备，其具有结构简单、运行可靠性高以及可长期连续运行的特点，但是，游梁式抽油机却始终存在冲程冲次调整困难、体积较大以及难以根据实际井下工况实时调整运行参数等缺点，并且一台电动机只能为一口油井提供动力，导致整机运行效率较低。

由于上述原因，近年来一些企业及高校开始研究液压抽油机，液压抽油机通过泵站来驱动液压缸做往复运动，进而带动抽油杆执行抽油作业，并且现有的液压抽油机还多配有蓄能器等能量回收装置，用以收集抽油杆在下冲程时的重力势能，但实际使用效果并不理想，由于蓄能器内的压力会随进液量的增加而增大，导致能量回收效果也随着变差。另外，目前现有的液压抽油机均为开式液压系统，即泵站对液压系统的供油量靠节流阀和溢流阀来调节，因此无法避免液压系统的节流损失和溢流损失，同时开式液压系统还存在换向时易产生冲击的缺点。

而且，一般液压抽油机中液压缸的活塞每分钟上下往复运动4次，每次行程为5米，其活塞上的密封圈最优工作寿命是120万次，折算成液压缸的工作时间为半年，故液压抽油机中液压缸活塞上的密封圈半年就需要进行更换，更换时用工多，费时费力；另外，当液压抽油机中液压缸活塞上的密封圈出现破损时，将发生内泄以及外排，从而致使液压缸上腔中出现油液，并在油液达到一定量时通过液压缸上的透气孔/塞喷至外部环境中，整个内泄过程不可察觉，影响抽油作业效率，当出现外排情况后，对环境造成较大的污染和破坏；另外，当油田采油作业过程中由于抽油机上部出现故障时，需要将抽油机整体移走进行检修，由于抽油杆下端连接有很多抽油部件，目前是多个工人用手拉葫芦将抽油机整体移走，移动速度慢，用工多，费时费力，移动一次大约需要半天时间。

综上，如何设计一种液压抽油机，使其整体的抽油作业效率提高，减少活塞密封组件的维修更换次数、延长使用寿命，及时监测并处理液压缸的内泄外排情况，而且可进一步提高抽油机维修的工作效率，是目前需要解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种液压抽油系统，解决了现有的液压抽油机抽油作业效率低而且工作寿命较短的问题，进一步解决了液压缸的内泄外排情况不易监控和维修工作强度大、效率低的问题，该液压抽油系统通过设置双缸工作切换油路实现了多口成对油井的交替抽油作业，提高了整体的抽油作业效率，而且双缸工作切换油路内设置有对活塞组件进行润滑的润滑油路，可定期对活塞组件润滑，延长了活塞上的密封圈的使用寿命，进一步延长了抽油机的工作寿命；而且通过设置的检漏装置实现了实时检测液压缸工作状态的作用，在采油过程中遇到抽油机故障需要维修时，可降低劳动强度、节约维修时间，能够有效防止井喷和泄漏。

为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述液压抽油系统，其特征在于，包括与伺服电机相连的双缸工作切换油路，所述双缸工作切换油路包括双向变量泵和两个液压缸，所述双向变量泵的一个油口通过油管与其中一个液压缸的有杆腔相连通，所述双向变量泵的另一个油口通过油管与另一个液压缸的有杆腔相连通；所述液压缸包括油缸缸体、油缸缸体内的油缸杆和油缸杆顶端设置的活塞组件，所述油缸缸体上设置有对所述活塞组件进行润滑的润滑油路。

进一步地，所述双缸工作切换油路设置有两条且相互并联，所述伺服电机设置为双头电机，所述双头电机的两个输出端分别与两个双向变量泵的输入端相连。

进一步地，所述润滑油路包括通过油管相连的第一油管接头、第二油管接头和润滑油球阀，所述第一油管接头与液压缸的无杆腔相连，所述第二油管接头固定在油缸缸体上，所述油缸缸体上设置有与第二油管接头相通的油道，所述油道的端部连接所述润滑油球阀。

进一步地，所述油缸缸体的下端设置有油缸端盖，所述油缸端盖内设置有所述油道；所述油缸缸体的外壁上分别设置有与所述油道的两端相对的安装通孔，其中一个安装通孔内安装所述第二油管接头，另一个安装通孔内安装所述润滑油球阀。

进一步地，所述油缸缸体上还设置有检漏装置，所述检漏装置包括液位传感器、PLC控制器和报警器，所述液位传感器设置在油缸缸体的顶部，所述PLC 控制器接收液位传感器检测的油位信号后控制报警器工作。

进一步地，所述油缸缸体的顶部还设置有拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器包括传感器本体、钢丝绳和安装头，所述传感器本体固定在油缸缸体的顶部，所述钢丝绳穿过油缸缸体的顶部进入液压缸的无杆腔，并通过安装头固定在油缸杆的顶端。

进一步地，所述油缸缸体的顶部还设置有包覆所述拉绳位移传感器的防护罩。

进一步地，所述防护罩上固定有吊环。

进一步地，所述油缸杆包括杆本体和与可拆卸连接的加长接杆，所述加长接杆伸入油井井口内部，所述油井井口的上部设置有盘根密封盒。

进一步地，所述油缸缸体的下端通过联接座固定在油井井口的上端，所述联接座上设置有观察口，所述观察口处设置有至少两个夹持卡爪，其中一个夹持卡爪的端部连接有电动伸缩杆。

本实用新型的有益效果是：

1、该液压抽油系统通过设置双缸工作切换油路通过伺服电机驱动，带动双向变量泵运转实现了与双向变量泵相连的两个液压缸的交替抽油作业，实现了多口成对油井的交替抽油作业，提高了整体的抽油作业效率，而且在交替抽油作业过程中，有效回收了抽油杆在下冲程时的重力势能，有效减少了无功功率的损失；而且双缸工作切换油路内设置有对活塞组件进行润滑的润滑油路，可定期对活塞组件润滑，减少了维修更换次数，延长了活塞上的密封圈的使用寿命，进一步延长了抽油机的工作寿命；

2、油缸缸体上设置的检漏装置实现了实时检测液压缸工作状态的作用，通过油缸缸体顶部的液位传感器实时监测液压缸无杆腔体内的油量，液位传感器将此检测信号传输给PLC控制器，当油量超过设定值，PLC控制器控制报警器工作，提醒工作人员其中的活塞杆组件可能已损坏，已经出现内泄或外排的情况，工作人员对此情况可及时打开润滑油球阀，使液压缸无杆腔体内的油液由润滑油路排出，从而避免了对环境造成较大的污染和破坏，若情况比较严重，也可及时停止抽油作业，对抽油机进行检查并对活塞组件进行及时更换，保证了抽油作业的安全性，并间接提高了抽油的效率；

3、油缸缸体的顶部设置有拉绳位移传感器，对油缸杆实时位置进行检测，并可通过伺服控制系统根据井下实际工况实时调整油缸杆的运行参数，使得油缸杆的工况图趋向于理想工况特性图，从而提高了抽油作业的效率；

4、在采油过程中由于抽油机上部出现故障需要维修时，可运用吊装设备作用在吊环上，使其油缸杆的杆本体与加长接杆的连接部位离开盘根密封盒，位于盘根密封盒上方，通过联接座上的观察口可观察油缸杆提升的位置，当通过观察口已看到该连接部位时，操作电动伸缩杆，使夹持卡爪将加长接杆固定住，然后拆卸加长接杆和杆本体，对抽油机上部单独进行维修作业，避免了将抽油机和抽油杆整体移走，从而大幅度降低了劳动强度、节约了维修时间，且能够有效防止了井喷和泄漏。

综上，本实用新型通过设计一种液压抽油系统，实现了成对油井的交替抽油作业，提高了整体的抽油作业效率，而且有效回收了抽油杆在下冲程时的重力势能，有效减少了无功功率的损失，而且延长了抽油机的工作寿命，实现了实时检测液压缸工作状态的作用，保证了抽油作业的安全性，而且降低了维修过程的劳动强度、提高了维修效率。

附图说明

下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为液压缸的结构示意图；

上述图中的标记均为：1.伺服电机，2.双向变量泵，3.液压缸，31.油缸缸体， 311.安装通孔，32.油缸杆，321.杆本体，322.加长接杆，33.活塞组件，34.油道， 35.油缸端盖，4.润滑油路，41.第一油管接头，42.第二油管接头，43.润滑油球阀， 5.检漏装置，51.液位传感器，52.PLC控制器，53.报警器，6.拉绳位移传感器，61.传感器本体，62.钢丝绳，63.安装头，7.防护罩，8.吊环，9.盘根密封盒，10. 联接座，101.观察口，102.夹持卡爪，103.电动伸缩杆。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

本实用新型具体的实施方案为：如图1所示，一种液压抽油系统，包括与伺服电机1相连的双缸工作切换油路，双缸工作切换油路包括双向变量泵2和两个液压缸3，双向变量泵2的一个油口通过油管与其中一个液压缸3的有杆腔相连通，双向变量泵2的另一个油口通过油管与另一个液压缸3的有杆腔相连通，通过该双缸工作切换油路实现了两口油井的往复交替出油，提高了整体的抽油作业效率，而且在交替抽油作业过程中，有效回收了抽油杆在下冲程时的重力势能，有效减少了无功功率的损失；如图2所示，液压缸3包括油缸缸体31、油缸缸体31内的油缸杆32和油缸杆32顶端设置的活塞组件33，油缸缸体31上设置有对活塞组件33进行润滑的润滑油路4，可定期对活塞组件33润滑，减少了维修更换次数，延长了活塞上的密封圈的使用寿命，进一步延长了抽油机的工作寿命。

该双缸工作切换油路的工作原理是，伺服电机1正转带动双向变量泵2正转，则对其中一个液压缸3进行吸油作业，经过双向变量泵2的二次加压后，油缸杆 32在重力作用下而下行，油缸杆32下行过程产生的重力势能在该液压缸3的有杆腔内同步转化成油液的液压能，则双向变量泵2吸入的是压力油液，则实现了对油缸杆32重力势能的高效回收；双向变量泵2不断的将经过二次加压的压力油液注入另一个液压缸3的有杆腔中，在压力油液作用下，另一个液压缸3的油缸杆 32被逐渐顶起，从而带动油缸杆32上行，实现另一个液压缸3的抽油动作；当一个液压缸3的油缸杆32快达到设定下冲程时，同时另一个液压缸3的油缸杆32快达到设定上冲程时，双向变量泵2通过改变变量机构例如轴向柱塞泵的斜盘的倾斜方向，达到设定冲程时，双向变量泵2实现换向；

此时，双向变量泵2反转，对原来进行抽油动作的液压缸3的有杆腔内的油液进行吸油作业，而吸出的油液再通过管路注入另一个液压缸3的有杆腔；经双向变量泵2二次加压后，在抽油杆31的重力作用下实现下行，且其下行的重力势能会在进行吸油作业的液压缸3有杆腔内同步转换为油液压力能，而双向变量泵 2吸入的则是压力油液，此过程实现了抽油杆31重力势能的高效回收；双向变量泵2不断地将经过二次加压的压力油液注入另一个液压缸3的有杆腔中，在压力油液作用下，该液压缸3的油缸杆32被逐渐顶起而上行，实现了该液压缸3的抽油动作；当其中一个液压缸3的油缸杆32快达到设定下冲程时，同时另一个液压缸3的油缸杆32快达到设定上冲程时，双向变量泵2再次通过改变变量机构例如轴向柱塞泵的斜盘的倾斜方向，达到设定冲程时，双向变量泵2实现换向。

在双向变量泵2连续完成一次正转和反转动作后，两液压缸3的油缸杆32也各完成一次上行和下行的动作，伸入油井中的油缸杆32也各自完成了一次抽油循环，随着双向变量泵2正转和反转动作的往复交替进行，两口油井也实现了往复交替出油。

优化地，如图1所示，为了进一步提高该液压抽油系统的抽油效率，该双缸工作切换油路设置有两条且相互并联，伺服电机1设置为双头电机，双头电机的两个输出端分别通过带传动(或链传动)与两个双向变量泵2的输入端相连，通过伺服电机1的工作同时带动两个双向变量泵2工作，从而实现了四口油井的往复交替出油，则进一步提高了抽油效率。

具体地，如图2所示，润滑油路4包括通过油管相连的第一油管接头41、第二油管接头42和润滑油球阀43，第一油管接头41与液压缸3的无杆腔相连，第二油管接头42固定在油缸缸体31上，油缸缸体31上设置有与第二油管接头 42相通的油道34，油道34的端部连接润滑油球阀43，通过打开润滑油球阀43，向其中注入适量的润滑油，润滑油依次通过油道34、第二油管接头42、油管、第一油管接头41进入液压缸3的无杆腔，对油缸杆32顶端的活塞组件33进行浸油润滑，该润滑油路4结构简单、实现了对活塞组件33的定期保养，延长了其使用寿命；具体地，油缸缸体31的下端设置有油缸端盖35，油缸端盖35内设置有油道34，将油道34设置在油缸端盖35上，则保证了油缸缸体31的刚度，油缸缸体31的外壁上分别设置有与油道34的两端相对的安装通孔311，其中一个安装通孔311内安装第二油管接头42，另一个安装通孔311内安装润滑油球阀43。

优化地，如图2所示，油缸缸体31上还设置有检漏装置5，该检漏装置5 包括液位传感器51、PLC控制器52和报警器53，液位传感器51设置在油缸缸体31的顶部，PLC控制器52接收液位传感器51检测的油位信号后控制报警器 53工作，其中PLC控制器52含有最基本的CPU处理模块、信号接收模块和信号输出模块，报警器53包括声音模块和显示模块；通过油缸缸体31顶部的液位传感器51实时监测液压缸3无杆腔体内的油量，液位传感器51将此检测信号传输给PLC控制器52，当油量超过设定值，PLC控制器52控制报警器53工作，通过声音模块和显示模块提醒工作人员其中的活塞杆组件33可能已损坏，已经出现内泄或外排的情况，工作人员对此情况可及时打开润滑油球阀43，使液压缸3无杆腔体内的油液由润滑油路4排出，从而避免了对环境造成较大的污染和破坏，若情况比较严重，也可及时停止抽油作业，对抽油机进行检查并对活塞组件33进行及时更换，保证了抽油作业的安全性，并间接提高了抽油的效率。

优化地，如图2所示，油缸缸体31的顶部还设置有拉绳位移传感器6，拉绳位移传感器6包括传感器本体61、钢丝绳62和安装头63，传感器本体61固定在油缸缸体31的顶部，钢丝绳62穿过油缸缸体31的顶部进入液压缸3的无杆腔，并通过安装头63固定在油缸杆32的顶端，油缸杆32在油缸缸体31内上下运动带动拉绳位移传感器6的钢丝绳62伸长或缩短，从而对油缸杆32的实时位置进行检测，并可通过伺服控制系统根据井下实际工况实时调整油缸杆 32的运行参数，使得油缸杆32的工况图趋向于理想工况特性图，从而提高了抽油作业的效率。

优化地，如图2所示，油缸缸体31的顶部还设置有包覆拉绳位移传感器6 的防护罩7，起到防尘保护的作用；防护罩7上固定有吊环8，便于吊装设备的固定。

优化地，如图2所示，油缸杆32包括杆本体321和与可拆卸连接的加长接杆322，该杆本体321和加长接杆322之间螺纹连接，便于拆卸加长接杆322，从而单独对抽油机上部进行维修作业，加长接杆322伸入油井井口内部，油井井口的上部设置有盘根密封盒9，当油缸杆32处于零行程时，杆本体321与加长接杆322连接部位处于油井中，位于盘根密封盒9下部，从而可保证杆本体 321和加长接杆322在油缸缸体31内的上下运动而伸长或缩短时，其两者的连接位置一直处于盘根密封盒9下部，不会往复穿过盘根密封盒9，对盘根密封盒 9的密封功能造成破坏，间接延长了盘根密封盒9的使用寿命。

优化地，如图2所示，油缸缸体31的下端通过联接座10固定在油井井口的上端，联接座10上设置有观察口101，为了防止在抽油过程中油井内落入异物，观察口101上可拆卸连接有安装罩，观察口101处设置有至少两个夹持卡爪102，其中一个夹持卡爪102的端部连接有电动伸缩杆103，该电动伸缩杆103 也可替换成液压缸、气缸等结构方式实现夹持固定的作用，在采油过程中遇到抽油机上部出现故障时，可运用吊装设备作用在吊环8上，使杆本体321与加长接杆322的连接部位离开盘根密封盒9，位于盘根密封盒9上方，然后拆卸相应位置的安装罩，使观察口101露出，通过联接座10上的观察口101可观察油缸杆32提升的位置，当通过观察口101已看到该连接部位时，操作电动伸缩杆 103，使夹持卡爪102将加长接杆322固定住，然后将加长接杆322和杆本体321 拆卸脱离，对抽油机上部单独进行故障维修工作，避免了将抽油机和抽油杆32 整体移走，从而大幅度降低了劳动强度、节约了时间，且能够有效防止了井喷和泄漏。

该液压抽油系统的使用方法是：

1)在开始对油井进行抽油作业之前，向润滑油路4内注入润滑油，对活塞组件33浸润润滑；即打开润滑油球阀43，向其中注入适量的润滑油，润滑油依次通过油道34、第二油管接头42、油管、第一油管接头41进入液压缸3的无杆腔，对油缸杆32顶端的活塞组件33进行浸油润滑，延长活塞组件33的使用寿命；

2)如图1所示，启动伺服电机1，伺服电机1正转带动两个双向变量泵2 同时正向转动，则两个并联的双缸工作切换油路同时作业，即双向变量泵2对双缸工作切换油路中的一个液压缸3进行吸油作业并回收抽油杆32下行时的重力势能，吸出的压力油液进入另一个液压缸3的有杆腔，另一个液压缸3的油缸杆32上行，实现该液压缸3的抽油作业；

3)双缸工作切换油路中的一个液压缸3达到设定的下冲程且另一个液压缸 3达到设定的上冲程，伺服电机1反转，带动两个双向变量泵2同时反向转动，双缸工作切换油路中原来进行吸油作业的液压缸3进行抽油作业，则在两个双向变量泵2分别连续完成一次正转和反转动作后，四个液压缸3的油缸杆32也各完成一次上行和下行的动作，伸入油井中的油缸杆32也各自完成了一次抽油循环，随着两个双向变量泵2正转和反转动作的往复交替进行，四口油井也实现了往复交替出油。

综上，本实用新型通过设计一种液压抽油系统，实现了多口成对油井的交替抽油作业，提高了整体的抽油作业效率，而且有效回收了抽油杆在下冲程时的重力势能，有效减少了无功功率的损失，而且延长了抽油机的工作寿命，实现了实时检测液压缸工作状态的作用，保证了抽油作业的安全性，而且降低了维修过程的劳动强度、提高了维修效率。

以上所述，只是用图解说明本实用新型的一些原理，本说明书并非是要将本实用新型局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

Claims (10)

1.一种液压抽油系统，其特征在于，包括与伺服电机(1)相连的双缸工作切换油路，所述双缸工作切换油路包括双向变量泵(2)和两个液压缸(3)，所述双向变量泵(2)的一个油口通过油管与其中一个液压缸(3)的有杆腔相连通，所述双向变量泵(2)的另一个油口通过油管与另一个液压缸(3)的有杆腔相连通；所述液压缸(3)包括油缸缸体(31)、油缸缸体(31)内的油缸杆(32)和油缸杆(32)顶端设置的活塞组件(33)，所述油缸缸体(31)上设置有对所述活塞组件(33)进行润滑的润滑油路(4)。

2.根据权利要求1所述的液压抽油系统，其特征在于：所述双缸工作切换油路设置有两条且相互并联，所述伺服电机(1)设置为双头电机，所述双头电机的两个输出端分别与两个双向变量泵(2)的输入端相连。

3.根据权利要求2所述的液压抽油系统，其特征在于：所述润滑油路(4)包括通过油管相连的第一油管接头(41)、第二油管接头(42)和润滑油球阀(43)，所述第一油管接头(41)与液压缸(3)的无杆腔相连，所述第二油管接头(42)固定在油缸缸体(31)上，所述油缸缸体(31)上设置有与第二油管接头(42)相通的油道(34)，所述油道(34)的端部连接所述润滑油球阀(43)。

4.根据权利要求3所述的液压抽油系统，其特征在于：所述油缸缸体(31)的下端设置有油缸端盖(35)，所述油缸端盖(35)内设置有所述油道(34)；所述油缸缸体(31)的外壁上分别设置有与所述油道(34)的两端相对的安装通孔(311)，其中一个安装通孔(311)内安装所述第二油管接头(42)，另一个安装通孔(311)内安装所述润滑油球阀(43)。

5.根据权利要求3所述的液压抽油系统，其特征在于：所述油缸缸体(31)上还设置有检漏装置(5)，所述检漏装置(5)包括液位传感器(51)、PLC控制器(52)和报警器(53)，所述液位传感器(51)设置在油缸缸体(31)的顶部，所述PLC控制器(52)接收液位传感器(51)检测的油位信号后控制报警器(53)工作。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的液压抽油系统，其特征在于：所述油缸缸体(31)的顶部还设置有拉绳位移传感器(6)，所述拉绳位移传感器(6)包括传感器本体(61)、钢丝绳(62)和安装头(63)，所述传感器本体(61)固定在油缸缸体(31)的顶部，所述钢丝绳(62)穿过油缸缸体(31)的顶部进入液压缸(3)的无杆腔，并通过安装头(63)固定在油缸杆(32)的顶端。

7.根据权利要求6所述的液压抽油系统，其特征在于：所述油缸缸体(31)的顶部还设置有包覆所述拉绳位移传感器(6)的防护罩(7)。

8.根据权利要求7所述的液压抽油系统，其特征在于：所述防护罩(7)上固定有吊环(8)。

9.根据权利要求6所述的液压抽油系统，其特征在于：所述油缸杆(32)包括杆本体(321)和与之可拆卸连接的加长接杆(322)，所述加长接杆(322)伸入油井井口内部，所述油井井口的上部设置有盘根密封盒(9)。

10.根据权利要求9所述的液压抽油系统，其特征在于：所述油缸缸体(31)的下端通过联接座(10)固定在油井井口的上端，所述联接座(10)上设置有观察口(101)，所述观察口(101)处设置有至少两个夹持卡爪(102)，其中一个夹持卡爪(102)的端部连接有电动伸缩杆(103)。