CN2544096Y - 吊重滑轮组平衡式抽油机 - Google Patents

Abstract

一种吊重滑轮组平衡式抽油机，属于油田采油设备。针对现有抽油机耗能高的缺陷，本实用新型设计了一种更能节能，又适合我国贫油矿油田采油的抽油机。它包括支架(8)、前置式游梁(5)和驴头(6)、吊重式滑轮组平衡机构、曲柄连杆驱动机构、曲肘提升游梁摆动机构。采用了独特的吊重式滑轮组平衡机构，使吊重力矩直接平衡负载力矩。与异相曲柄平衡方式相比，平衡力矩变化小，平衡效果好，使机构运转更趋平衡，大幅度降低了驱动机构的输出力矩，节能效果十分显著。

Description

吊重滑轮组平衡式抽油机

技术领域

本实用新型属于油田采油设备，具体的说是一种将原油从钻井中抽到地面的抽油机。

背景技术

油田非自喷井采油均采用抽油机提升抽油泵上下往复运动而抽油，按国标GB11649-89规定，抽油机结构形式有：①常规型游梁式；②气平衡游梁式；③前置型游梁式；④异相型游梁式共四种，其中异相型游梁式为当今国内外流行机型，其主要应用价值在于节能。该机构只所以节能，一是旋转平衡重力矩较好的平衡了负载力矩，使驱动力矩峰值减小而节能。二是该机构上冲程慢，下冲程快，使上冲程动载负荷减小而节能。

由此可见，节能设计是抽油机改进设计的方向。异相型游梁式抽油机尽管有节能的优点，但其上冲程(抽油)慢，下冲程快的工况特征，适合于富油矿油田采油，而对我国大多属于贫油矿的油田，该机下冲程快，反而油层油液来不及充分进入泵体，影响单次抽油量。若用加长冲程和增加冲次的办法，显然又使功耗增加。前置型游梁式抽油机就因下冲程过快而在我国应用失败了。

因此，设计一种更能节能，又适合我国贫油矿油田采油的抽油机成为当务之急。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种吊重滑轮组平衡式抽油机。本实用新型所述的吊重滑轮组平衡式抽油机，包括支架(8)、前置式游梁(5)和驴头(6)、吊重式滑轮组平衡机构、曲柄连杆驱动机构、曲肘提升游梁摆动机构；支架(8)固定在作为抽油机整机基础的底座(1)上，前置式游梁(5)一端和驴头(6)连为一体且游梁(5)另一端以支座铰链(7)形式固定在支架上可绕支座铰链(7)上下往复摆动；吊重式滑轮组平衡机构包括吊重(3)、托架(4)及位于托架(4)两端的滑轮和位于游梁(5)前端的滑轮组成的滑轮组，平衡吊重的吊绳一端穿过滑轮组固定在平衡重托架(4)上，托架(4)固定在支架(8)上；曲柄连杆驱动机构包括减速机(2)和曲柄(9)，曲柄与减速机输出轴连接；曲肘提升游梁摆动机构包括推拉杆(12)和曲肘(11、13)，推拉杆(12)与曲柄(9)用曲柄销装置(10)连接，曲肘(11、13)两端分别与游梁(5)和底座(1)以及三杆汇交轴线均以铰链方式联接。

工作原理：工作时，减速机输出轴带动曲柄正时钟方向旋转，通过推拉杆往复推拉运动带动曲肘升直和弯曲。曲肘升直运动时，顶起游梁上摆，同时吊重落体重力施加一提升力矩也使油梁上摆而抽油。曲肘弯曲时，游梁、泵杆以自重力下落，泵体回程进油。同时，吊重被提升积蓄势能。以上动作周而复始而实现抽油作业。

力矩平衡方程式如下：

上冲程时：

W1·H＝A1·H1+B1·H2

下冲程时：

W2·H+A2·H1＝B2·H2

式中：W1—上冲程负载重力W上垂直于游梁的分力

      W2—下冲程负载重力W下垂直于游梁分力

      H—力W1、W2作用线至支座中心的距离

      A1—曲肘向上推力b推垂直于游梁的分力

      A2—曲肘向下拉力b拉垂直于游梁的分力

      B1、B2—吊重作用力2G垂直于游梁的分力

      H1—力A1、A2作用线至支座中心的距离

      H2—力B1、B2作用线至支座中心的距离

      W上—游梁、泵杆自重及油柱重量之和

      W下—游梁自重及泵杆自重之和

力的几何关系式如下：

W1＝COSΦ1·W上

W2＝COSΦ2·W下

A1＝COSτ1·b推

A2＝COSτ2·b拉

B1＝COSγ1·2G

B2＝COSγ2·2G

本实用新型优点体现在以下几个方面：

首先，本设计的一个特点是采用了独特的吊重式滑轮组平衡机构，使吊重力矩直接平衡负载力矩。与异相曲柄平衡方式相比，平衡力矩变化小，平衡效果好，使机构运转更趋平衡，大幅度降低了驱动机构的输出力矩，节能效果十分显著(示意图见图1)

本设计第二个特点，采用曲肘提升机构，又显著降低了驱动机构输出力。由力的矢量三角形法则可知，杆a产生推力或拉力，可在杆b力的分量为力 $b=\frac{a\·\sin B}{\sin C},$ 显然，夹角α越大，杆b力的分量越大，即较小的驱动力输出，可产生较大的工作力矩。进一步减小驱动机功率。(原理示意图见图2)

本设计第三个特点，由图3、4可见，上冲程转角为180o-β+β′，下冲程转角为180o+β-β′，因为β＞β′，所以上冲程转角小于下冲程转角，从而实现了上冲程快，下冲程慢的工作工况，非常适用于我国广大贫油矿油田采油的需求。因为下冲程慢，泵体进油时间长，进的油多。而上冲程(抽油)快，正好减少泵体泄漏，从而提高单次抽油量。从根本上解决了当前所有机型工作频次高，单抽量少的空运转能量损耗。

本设计第四个特点，扩大了机型的使用范围，即当采油深度增加使负载加大时，可通过增加吊重再平衡负载力矩而轻而易举的实现，不必再更换更大的机型。

最后从经济效益角度来说，运用本实用新型，经济效果十分巨大。以三型抽油机(CYJY3-1.5-6.5HB)为例对比分析，现机型满载功率需5.5KW，而采用本技术设计的抽油机，同样负载下满载功率仅需2KW，节电率达63％。对于这种长年连续性工作的机械，每小时节电3.5度，以每年工作十个月计算，可累计节电25200度，每度电费按0.5元计算，单机每年可节约电费用12600元。对于一般拥有当数千台抽油机的油田来说，经济效益十分可观，而且，本技术节电效果对于大机型更显著，节电率可达80％以上。本技术若在全国各油田普遍推广，对于降低采油成本，提高经济效益，振兴我国石油工业有着巨大的光辉前景。

附图说明：

图1为吊重滑轮组力矩平衡示意图。

图2为曲肘提升机构中力的分解示意图。

图3为本实用新型结构示意图(上冲程极位)。

图4为本实用新型结构示意图(下冲程极位)。

具体实施方式：

吊重滑轮组平衡式抽油机，包括支架(8)、前置式游梁(5)和驴头(6)、吊重式滑轮组平衡机构、曲柄连杆驱动机构、曲肘提升游梁摆动机构；支架(8)固定在作为抽油机整机基础的底座(1)上，前置式游梁(5)一端和驴头(6)连为一体且游梁(5)另一端以支座铰链(7)形式固定在支架上可绕支座铰链(7)上下往复摆动；吊重式滑轮组平衡机构包括吊重(3)、托架(4)及位于托架(4)两端的滑轮和位于游梁(5)前端的滑轮组成的滑轮组，平衡吊重的吊绳一端穿过滑轮组固定在平衡重托架(4)上，托架(4)固定在支架(8)上；曲柄连杆驱动机构包括减速机(2)和曲柄(9)，曲柄与减速机输出轴连接；曲肘提升游梁摆动机构包括推拉杆(12)和曲肘(11、13)，推拉杆(12)接；曲肘提升游梁摆动机构包括推拉杆(12)和曲肘(11、13)，推拉杆(12)与曲柄(9)用曲柄销装置(10)连接，曲肘(11、13)两端分别与游梁(5)和底座(1)以及三杆汇交轴线均以铰链方式联接。工作时固定在驴头(6)上的吊绳(14)另一端和油泵杆(15)连接。

Claims (1)

1、吊重滑轮组平衡式抽油机，其特征是包括支架(8)、前置式游梁(5)和驴头(6)、吊重式滑轮组平衡机构、曲柄连杆驱动机构、曲肘提升游梁摆动机构；支架(8)固定在作为抽油机整机基础的底座(1)上，前置式游梁(5)一端和驴头(6)连为一体且游梁(5)另一端以支座铰链(7)形式固定在支架上可绕支座铰链(7)上下往复摆动；吊重式滑轮组平衡机构包括吊重(3)、托架(4)及位于托架(4)两端的滑轮和位于游梁(5)前端的滑轮组成的滑轮组，平衡吊重的吊绳一端穿过滑轮组固定在平衡重托架(4)上，托架(4)固定在支架(8)上；曲柄连杆驱动机构包括减速机(2)和曲柄(9)，曲柄与减速机输出轴连接；曲肘提升游梁摆动机构包括推拉杆(12)和曲肘(11、13)，推拉杆(12)与曲柄(9)用曲柄销装置(10)连接，曲肘(11、13)两端分别与游梁(5)和底座(1)以及三杆汇交轴线均以铰链方式联接。

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