CN218844283U - 一种改进的液压抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了油田石油采汲设备领域的一种改进的液压抽油机，包括出油口、智能控制系统和抽油机结构，智能控制系统包括智能控制柜、流体检测器、平衡调节设备，抽油机结构包括位移传感器和载荷传感器。智能控制柜实现远程启停井、功图采集、语音报警、井口汇管压力采集、数据远传；智能调整平衡度，智能调整冲次，显示当前的冲次、平衡度。智能控制柜可以通过控制信号控制三相电参数来控制电动机。载荷传感器将载荷转换为与其成正比的电信号。悬绳器的载荷传感器信号，可以得到油井示功图数据，能够根据其判断泵效，进而判断油井的地层的供液能力，可为自平衡抽油机冲次调节提供可靠依据。由此对液压抽油机进行改进，实现自动化采油。

Description

一种改进的液压抽油机

技术领域

本实用新型属于油田石油采汲设备领域，具体是一种改进的液压抽油机。

背景技术

人们的衣、食、住和行等方方面面都离不开石油资源。因此，各行各业需要大量的石油供给，迫使各大油田急切提高单井产油量。

中国专利公布号为CN111997567A的专利公开了一种自适应连续相液压传动抽油机，可调节的底座与地面角钢导轨相配合，在底座平台安装着升降螺栓，液压回路中的变量泵其输出压力通过软管连接着组合控制阀，在组合控制阀的集成板上安装着单向阀、液控换向阀、减压阀和溢流阀，液压回路通过组合控制阀分两路控制，在连通管上安装着截止阀，在通往油缸无杆腔的主油路上安装着压力继电器，在通往油缸有杆腔的主油路上安装着溢流阀。本发明结构合理，性能可靠，操作方便，满足各种性质油藏的开采作业，尤其是稠油开采作业，通过液压控制自适应系统，实现控制因稠油粘度较大，油井抽油杆随下冲程速度的变化而变化，节省做功时间，节能效果好，性能安全可靠，维修成本低。

然而，由于油井经常遭受恶劣的自然环境、抽油机自身条件以及井下环境不佳工况的影响，导致单井产油效率很低，并造成大量人力和物力的消耗。因此，有必要设置一种改进的液压抽油机，实现自动化采油。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种改进的液压抽油机，以对液压抽油机进行改进，实现自动化采油。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种改进的液压抽油机，包括出油口、智能控制系统和抽油机结构，智能控制系统包括智能控制柜、流体检测器和平衡调节设备，流体检测器安装于出油口的油嘴处，流体检测器和平衡调节设备均与智能控制柜信号连接，智能控制柜信号连接有电动机，电动机连接有变量泵，变量泵连通有油箱，变量泵连接有液压控制系统，电动机与智能控制柜之间传输有三相电参数，

抽油机结构包括基座，基座上安装有整机水平移动推拉器，整机水平移动推拉器一端固定连接有底座，底座上安装有传动箱、工作油缸和立架，电动机安装于底座上，传动箱一侧连接有动滑轮组，动滑轮组上套设有传动皮带，动滑轮组连接有机动换向阀、上冲程皮带张紧器、下冲程皮带张紧器、悬绳器和下冲程皮带，下冲程皮带远离动滑轮组一端与平衡调节设备相连，机动换向阀和动滑轮组之间连接有冲程控制器档杆，冲程控制器档杆包括上档杆和下档杆，立架顶端安装有上平台，平衡调节设备远离动滑轮组一端连接有上冲程皮带，上冲程皮带远离平衡调节设备一端与传动箱远离动滑轮组一端连接，悬绳器上安装有位移传感器和载荷传感器，悬绳器上连接有光杆、抽油杆和抽油泵活塞，机动换向阀和工作油缸均与液压控制系统信号连接。

采用上述方案的原理及有益效果：电动机将电能转换为液压能、液压能转换为机械能，变量泵利用工作油缸提供的液压油再将机械能转换为液压能带动液压油缸工作，冲程控制器档杆拨动机动换向阀换向，通过液压控制系统控制液压油缸进行上下往复运动。工作油缸上端动滑轮组随工作油缸上下往复运动实现增程。动滑轮组装有的上冲程皮带和下冲程皮带，分别拉动平衡调节设备作相向运动，平衡调节设备上端与传动皮带相连，传动皮带通过第二定滑轮与悬绳器连接，通过悬绳器拉动光杆、抽油杆、抽油泵活塞作上下往复运动，实现油井抽吸生产。

智能控制柜实现了远程启停井、功图采集、语音报警、井口汇管压力采集、数据远传；智能调整平衡度，智能调整冲次，显示当前的冲次、平衡度。智能控制柜还可以通过控制信号控制电动机的三相电流和三相电压的参数来控制电动机。载荷传感器将载荷(起重量G)转换为与其成正比的电信号。悬绳器的载荷传感器信号，可以得到油井示功图数据，能够根据其判断泵效，进而判断油井的地层的供液能力，可为自平衡抽油机冲次调节提供可靠依据。平衡调节设备平衡调节控制，采集数据由智能控制箱通过网络模块上传到监控计算平台，进行数据计算、分析及数据回馈和相关平衡调节控制命令下发，井场智能控制器同样经过网络模块接收响应，进行自平衡抽油机控制。由此对液压抽油机进行改进，实现自动化采油。

加装流体检测器，对井下采集出来的油和水体积、质量和密度等参数进行收集，将采集到的数据存储到智能控制系统中，将其利用算法分析、计算得到抽油机的平衡度、当前冲次等数据，间接计算分析出井下动液面状态，以及初步能够根据其判断泵效，根据油水的比例不同，增加或减少采液量，低汽油比含水油井在泵下加深尾管来降低流压，提高产量。然后将数据及控制信号下发至智能控制柜对液压抽油机进行平衡度调节控制。

通过智能控制柜来控制数字化液压式自平衡抽油机的整体运行，能够实现液压式自平衡抽油机的自平衡调节、冲次调节等，提高油井的采油效率。动液面是井下供液能力变化情况最为直观的依据，根据实际生产过程中液面变化数据，拟合出液面在开机和停机阶段随时间变化的曲线，结合泵效随时间变化的曲线，一方面可以得出使得泵效处于高水平的液面区间，另一方面，也可以得出液面恢复速度快，从而使蓄液达到高水平的液面区间。通过将两个区间合理的叠合，就可以找到可以使产液量稳定不下降，同时抽油机高效运行的液面区间，通过对当前液面与此区间的对比来控制抽油机的运行。

通过井上抽出的油，水的质量，体积，密度等参数还可以间接计算泵充满度，泵充满度是指抽油泵一个冲程内吸入的油液与活塞让出的油液体积之比。地层供液能力的变化直接影响泵充满度的大小，当泵充满度高时，说明此时井下供液能力大，如果地层的供液能力与理排理论量匹配，泵充满度只会在一定的范围内变化。因此如果能确立泵充满度变化的合理区间，结合当前泵充满度就能对抽油机进行相应的冲次控制。

通过井口直接单冲次连续累积量油技术可实时跟踪到供采平衡区间的最佳平衡点。此时运行冲次为最佳运行冲次。若检测到每个冲次的上液量，便可以智能的根据一段周期工作的抽液量来自动调节每分钟的冲次。该系统创造性地实现了在井口连续累计测量该井的每日，每周，每月的实际累计产液量和连续采液情况曲线。当产液量较高的时候，通过井口流体检测器，计量地下抽出的油、气、水的质量，体积，密度等参数，如果油少水多，应该降低电功率，提高冲程，降低冲次(频率)；如果油多水少，应该提高电功率，提高冲程，提高冲次。

进一步，基座由平移导轨与C30混凝土预制而成，基座上连接有地角螺丝，整机水平移动推拉器通过地角螺丝连接在基座上。

有益效果：地角螺丝拥有较强的稳固性，可以很好地固定整机水平移动推拉器。整机水平移动推拉器便于整机安装、修井让位等井口作业。

进一步，底座包括若干焊接在一起的工字钢，传动箱、工作油缸、立架和电动机均撬装连接于工字钢上。

有益效果：工字钢侧向刚度大，抗弯能力强，能够很好地支撑传动箱、工作油缸、立架和电动机，并且工字钢成本较低。

进一步，立架由大型的H型钢组焊接而成，使上平台与底座连接，H型钢上的一侧焊接有爬梯和护圈，上平台主要由槽钢组焊接而成，上平台上固定连接有若干定滑轮支架和防护栏。

有益效果：H型钢组截面模数大、重量轻、节省金属，爬梯、护圈和防护栏为安装和检修提供了安全保障。

进一步，工作油缸包括活塞杆，工作油缸分为无杆腔和有杆腔，动滑轮组与工作油缸活塞杆输出端连接。

有益效果：油缸无杆腔进油完成上冲程；油缸有杆腔进油完成下冲程。动滑轮组连接在油缸活塞杆输出端，通过活塞杆带动动滑轮组上下运动，实现了动滑轮组的增速。使行程1.5米的油缸通过动滑轮组实现了3米的冲程。

进一步，传动箱内固定连接有若干第一定滑轮，定滑轮支架上安装有第二定滑轮，上冲程皮带一端连接于上冲程皮带张紧器上，另一端绕过动滑轮组再绕过传动箱内的第一定滑轮与平衡调节设备下部连接，下冲程皮带一端连接于上平台的下冲程皮带张紧器上，另一端绕过动滑轮组再绕过上平台的第二定滑轮与平衡调节设备上部连接。

有益效果：上冲程皮带拖动平衡调节设备下行，成完成光杆上冲程。下冲程皮带拖动平衡调节设备上行，完成光杆下冲程。悬绳器通过光杆卡子连接光杆做上、下往复运动。

进一步，动滑轮组包括第二定滑轮，传动皮带经过第二定滑轮，传动皮带一端连接于平衡调节设备上部，传动皮带另一端连接于悬绳器上部，悬绳器上连接有销子，悬绳器通过销子与传动皮带连接。

有益效果：使动传动皮带在第二定滑轮上滑动，对传动皮带进行限位，光杆由光杆卡子连接悬绳器上部，实现载荷传递。

进一步，下冲程皮带张紧器安装于上平台上，上冲程皮带张紧器安装于立架下部。

有益效果：下冲程皮带张紧器将下冲程皮带张紧，上冲程皮带张紧器将上冲程皮带张紧，提高了传动效率，使抽油机换向平稳。

附图说明

图1为本实用新型实施例的改进的液压抽油机结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：基座1、整机水平移动推拉器2、底座3、传动箱4、立架5、工作油缸6、动滑轮组7、上冲程皮带8、平衡调节设备9、下冲程皮带10、上平台11、传动皮带12、悬绳器13、下冲程皮带张紧器14、冲程控制器档杆15、机动换向阀16、上冲程皮带张紧器17、液压控制系统18、变量泵19、电动机20、出油口21、智能控制柜22、三相电参数23、位移传感器24、载荷传感器25、流体检测器26。

实施例基本如附图1所示：

一种改进的液压抽油机，包括出油口21、智能控制系统和抽油机结构，智能控制系统包括智能控制柜22、流体检测器26和平衡调节设备9，流体检测器26安装于出油口21的油嘴处，流体检测器26和平衡调节设备9均与智能控制柜22信号连接，智能控制柜22信号连接有电动机20，电动机20连接有联轴器，电动机20通过联轴器连接有变量泵19，变量泵19连通有油箱，变量泵19连接有液压控制系统18，液压控制系统18用于确保液压传动抽油机安全平稳的运行，液压控制系统18包括液压锁、溢流阀和换向阀等部件。电动机20与智能控制柜22之间传输有三相电参数23。

抽油机结构包括基座1，基座1上安装有整机水平移动推拉器2，基座1由平移导轨与C30混凝土预制而成，基座1上连接有地角螺丝，整机水平移动推拉器2通过地角螺丝连接在基座1上。整机水平移动推拉器2一端固定连接有底座3，底座3上安装有传动箱4、工作油缸6和立架5，电动机20安装于底座3上，底座3包括若干焊接在一起的工字钢，传动箱4、工作油缸6、立架5和电动机20均撬装连接于工字钢上。传动箱4内固定连接有若干第一定滑轮，工作油缸6包括活塞杆，工作油缸6分为无杆腔和有杆腔。立架5由大型的H型钢组焊接而成，H型钢上的一侧焊接有爬梯和护圈。

传动箱4一侧连接有动滑轮组7，动滑轮组7与工作油缸6活塞杆输出端连接，动滑轮组7上套设有传动皮带12，动滑轮组7连接有机动换向阀16、上冲程皮带张紧器17、下冲程皮带张紧器14、悬绳器13和下冲程皮带10，上冲程皮带张紧器17安装于立架5下部，下冲程皮带10远离动滑轮组7一端与平衡调节设备9相连，机动换向阀16和动滑轮组7之间连接有冲程控制器档杆15，冲程控制器档杆15包括上档杆和下档杆，立架5顶端安装有上平台11，下冲程皮带张紧器14安装于上平台11上，上平台11主要由槽钢组焊接而成，上平台11上固定连接有若干定滑轮支架和防护栏，动滑轮组7包括第二定滑轮，第二定滑轮安装于定滑轮支架上，传动皮带12经过第二定滑轮，传动皮带12一端连接于平衡调节设备9上部，传动皮带12另一端连接于悬绳器13上部，悬绳器13上连接有销子，悬绳器13通过销子与传动皮带12连接。

平衡调节设备9远离动滑轮组7一端连接有上冲程皮带8，上冲程皮带8远离平衡调节设备9一端与传动箱4远离动滑轮组7一端连接。上冲程皮带8一端连接于上冲程皮带张紧器17上，另一端绕过动滑轮组7再绕过传动箱4内的第一定滑轮与平衡调节设备9下部连接，下冲程皮带10一端连接于上平台11的下冲程皮带张紧器14上，另一端绕过动滑轮组7再绕过上平台11的第二定滑轮与平衡调节设备9上部连接。悬绳器13上安装有位移传感器24和载荷传感器25，悬绳器13上连接有光杆、抽油杆和抽油泵活塞，机动换向阀16和工作油缸6均与液压控制系统18信号连接。

泵充满度可表示为：

式中：V_p为每冲次让出的油液体积(m³)；V_y为每冲次吸入泵中的油液体积(m³)；R为井下油气比(m³/m³)；k为余隙系数。其中R值可根据地面所测得油气比Rs进行计算，计算表达式为：

式中：Rs为地面气油比(m³/m³)；α为溶解系数(m³/(m³·Pa))；P_C为泵入口压力(Pa)；F_W为含水率；P_O为标准压力(Pa)；b_o为原油体积系数；T为泵入口温度(K)；Y为天然气压缩因子；m为分离出的气体进入油套空间的比例，T_o为地面温度(K)。将公式1代入公式2并忽略余隙系数k可得泵充满系数β。计算表达式为:

由于受到气体影响泵充满度的计算结果往往偏大，对于低渗透油井计算结果偏大的现象更加明显。这是因为直接计算泵充满度需要考虑多种参数对泵充满程度的影响，而且低沉没度和高粘度对计算的准确性造成了一定的难度，需要对计算方法不断地修正才能获得准确的结果。

具体实施过程如下：将整机水平移动推拉器2安装于基座1上，地角螺丝拥有较强的稳固性，可以很好地固定整机水平移动推拉器2。整机水平移动推拉器2便于整机安装、修井让位等井口作业。将底座3与整机水平移动推拉器2连接，工字钢的底座3侧向刚度大，抗弯能力强，能够很好地支撑传动箱4、工作油缸6、立架5和电动机20，并且工字钢成本较低。因为立架5由大型的H型钢组焊接而成，H型钢组截面模数大、重量轻、节省金属，爬梯、护圈和防护栏为安装和检修提供了安全保障。再将传动箱4、工作油缸6、立架5和电动机20安装于底座3上，在立架5顶端固定上平台11，将下冲程皮带张紧器14和定滑轮支架安装于上平台11上，再将机动换向阀16、上冲程皮带张紧器17、下冲程皮带张紧器14、悬绳器13和下冲程皮带10进行连接。

电动机20将电能转换为液压能、液压能转换为机械能，变量泵19利用工作油缸提供6的液压油再将机械能转换为液压能带动液压油缸工作，冲程控制器档杆15拨动机动换向阀16换向，通过液压控制系统18控制液压油缸进行上下往复运动。工作油缸6上端动滑轮组7随工作油缸6上下往复运动实现增程。动滑轮组7装有的上冲程皮带8和下冲程皮带10，分别拉动平衡调节设备9作相向运动，平衡调节设备9上端与传动皮带12相连，传动皮带12通过第二定滑轮与悬绳器13连接，通过悬绳器13拉动光杆、抽油杆、抽油泵活塞作上下往复运动，实现油井抽吸生产。

智能控制柜22实现了远程启停井、功图采集、语音报警、井口汇管压力采集、数据远传；智能调整平衡度，智能调整冲次，显示当前的冲次、平衡度。智能控制柜22还可以通过控制信号控制电动机20的三相电流和三相电压的参数，来控制电动机20。载荷传感器25将载荷(起重量G)转换为与其成正比的电信号。悬绳器13的载荷传感器25信号，可以得到油井示功图数据，能够根据其判断泵效，进而判断油井的地层的供液能力，可为自平衡抽油机冲次调节提供可靠依据。平衡调节设备9平衡调节控制，采集数据由智能控制箱通过网络模块上传到监控计算平台，进行数据计算、分析及数据回馈和相关平衡调节控制命令下发，井场智能控制器同样经过网络模块接收响应，进行自平衡抽油机控制。由此对液压抽油机进行改进，实现自动化采油。

加装流体检测器26，对井下采集出来的油和水体积、质量和密度等参数进行收集，将采集到的数据存储到智能控制系统中，将其利用算法分析、计算得到抽油机的平衡度、当前冲次等数据，间接计算分析出井下动液面状态，以及初步能够根据其判断泵效，根据油水的比例不同，增加或减少采液量，低汽油比含水油井在泵下加深尾管来降低流压，提高产量。然后将数据及控制信号下发至智能控制柜22对液压抽油机进行平衡度调节控制。

通过智能控制柜22来控制数字化液压式自平衡抽油机的整体运行，能够实现液压式自平衡抽油机的自平衡调节、冲次调节等，提高油井的采油效率。动液面是井下供液能力变化情况最为直观的依据，根据实际生产过程中液面变化数据，拟合出液面在开机和停机阶段随时间变化的曲线，结合泵效随时间变化的曲线，一方面可以得出使得泵效处于高水平的液面区间，另一方面，也可以得出液面恢复速度快，从而使蓄液达到高水平的液面区间。通过将两个区间合理的叠合，就可以找到可以使产液量稳定不下降，同时抽油机高效运行的液面区间，通过对当前液面与此区间的对比来控制抽油机的运行。

通过井上抽出的油，水的质量，体积，密度等参数还可以间接计算泵充满度，泵充满度是指抽油泵一个冲程内吸入的油液与活塞让出的油液体积之比。地层供液能力的变化直接影响泵充满度的大小，当泵充满度高时，说明此时井下供液能力大，如果地层的供液能力与理排理论量匹配，泵充满度只会在一定的范围内变化。因此如果能确立泵充满度变化的合理区间，结合当前泵充满度就能对抽油机进行相应的冲次控制。

通过井口直接单冲次连续累积量油技术可实时跟踪到供采平衡区间的最佳平衡点。此时运行冲次为最佳运行冲次。若检测到每个冲次的上液量，便可以智能的根据一段周期工作的抽液量来自动调节每分钟的冲次。该系统创造性地实现了在井口连续累计测量该井的每日，每周，每月的实际累计产液量和连续采液情况曲线。当产液量较高的时候，通过井口流体检测器26，计量地下抽出的油、气、水的质量，体积，密度等参数，如果油少水多，应该降低电功率，提高冲程，降低冲次(频率)；如果油多水少，应该提高电功率，提高冲程，提高冲次。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种改进的液压抽油机，其特征在于：包括出油口、智能控制系统和抽油机结构，智能控制系统包括智能控制柜、流体检测器和平衡调节设备，流体检测器安装于出油口的油嘴处，流体检测器和平衡调节设备均与智能控制柜信号连接，智能控制柜信号连接有电动机，电动机连接有变量泵，变量泵连通有油箱，变量泵连接有液压控制系统，电动机与智能控制柜之间传输有三相电参数，

抽油机结构包括基座，基座上安装有整机水平移动推拉器，整机水平移动推拉器一端固定连接有底座，底座上安装有传动箱、工作油缸和立架，电动机安装于底座上，传动箱一侧连接有动滑轮组，动滑轮组上套设有传动皮带，动滑轮组连接有机动换向阀、上冲程皮带张紧器、下冲程皮带张紧器、悬绳器和下冲程皮带，下冲程皮带远离动滑轮组一端与平衡调节设备相连，机动换向阀和动滑轮组之间连接有冲程控制器档杆，冲程控制器档杆包括上档杆和下档杆，立架顶端安装有上平台，平衡调节设备远离动滑轮组一端连接有上冲程皮带，上冲程皮带远离平衡调节设备一端与传动箱远离动滑轮组一端连接，悬绳器上安装有位移传感器和载荷传感器，悬绳器上连接有光杆、抽油杆和抽油泵活塞，机动换向阀和工作油缸均与液压控制系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的改进的液压抽油机，其特征在于：基座由平移导轨与C30混凝土预制而成，基座上连接有地角螺丝，整机水平移动推拉器通过地角螺丝连接在基座上。

3.根据权利要求2所述的改进的液压抽油机，其特征在于：底座包括若干焊接在一起的工字钢，传动箱、工作油缸、立架和电动机均撬装连接于工字钢上。

4.根据权利要求3所述的改进的液压抽油机，其特征在于：立架由大型的H型钢组焊接而成，使上平台与底座连接，H型钢上的一侧焊接有爬梯和护圈，上平台主要由槽钢组焊接而成，上平台上固定连接有若干定滑轮支架和防护栏。

5.根据权利要求4所述的改进的液压抽油机，其特征在于：工作油缸包括活塞杆，工作油缸分为无杆腔和有杆腔，动滑轮组与工作油缸活塞杆输出端连接。

6.根据权利要求5所述的改进的液压抽油机，其特征在于：传动箱内固定连接有若干第一定滑轮，定滑轮支架上安装有第二定滑轮，上冲程皮带一端连接于上冲程皮带张紧器上，另一端绕过动滑轮组再绕过传动箱内的第一定滑轮与平衡调节设备下部连接，下冲程皮带一端连接于上平台的下冲程皮带张紧器上，另一端绕过动滑轮组再绕过上平台的第二定滑轮与平衡调节设备上部连接。

7.根据权利要求6所述的改进的液压抽油机，其特征在于：动滑轮组包括第二定滑轮，传动皮带经过第二定滑轮，传动皮带一端连接于平衡调节设备上部，传动皮带另一端连接于悬绳器上部，悬绳器上连接有销子，悬绳器通过销子与传动皮带连接。

8.根据权利要求7所述的改进的液压抽油机，其特征在于：下冲程皮带张紧器安装于上平台上，上冲程皮带张紧器安装于立架下部。

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