CN2688887Y - 杆式抽油机气动装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于油田采油的杆式抽油机的气动装置,该气动装置包括缸筒、活塞、活塞杆、气路管线、多个气路阀门,该气动装置利用井口套管的高压天然气作为动力驱动抽油机工作,在油井套管天然气的压力足够高时,将天然气引入缸筒推动活塞联同活塞杆做往复运动,活塞杆驱动抽油机,从而通过抽油杆带动井下的抽油泵,将石油从井下抽到地面,利用本实用新型的杆式抽油机气动装置可极大降低采油成本。

Description

杆式抽油机气动装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于油田采油的杆式抽油机驱动设备,更具体地涉及杆式抽油机的气动装置。
背景技术
目前全国油田的采油作业工程中,80%的油井是用杆式抽油机(俗称“磕头机”)来进行采油作业。如图3所示,常规杆式抽油机的动力来源为电机,由电机带动曲柄旋转,与曲柄相连的连杆推动游梁做杠杆式运动,而游梁另一端通过抽油杆带动井下的柱塞往复运动,把井下的石油抽到地面上来。杆式抽油机每天消耗的电量非常大,再加上电路损失和非法偷电,许多油田电费高居不下。在这些采油井中,有很大部分油井在生产时,既产油,又有伴生天然气,而且天然气压力很高。但是,目前油田都是把这些天然气直接输入到天然气管线中,目前还没有一种利用这些伴生天然气的能量代替电能来驱动抽油机的设备。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种利用采油井口天然气来驱动杆式抽油机的杆式抽油机气动装置。
本实用新型的杆式抽油机气动装置包括:缸筒,为一封闭圆柱型腔体,缸顶有孔,该孔通过上进气管连通上端进气阀、通过上出气管连通上端排气阀,缸顶上还设置有供活塞杆往复运动的孔,缸底有孔,该孔通过下进气管连通下端进气阀、通过下出气管连通下端排气阀;活塞,位于缸筒内,且与缸筒侧壁之间气密配合,可由气体推动,在缸筒内上下往复运动,该活塞连接活塞杆并带动活塞杆运动;上端进气阀通过进气管线连通进气口,下端进气阀直接连接进气口;上端排气阀通过排气管线连通排气口,下端排气阀直接连接排气口;缸筒的缸底通过支撑装置固定在抽油机泵组底座上,活塞杆上端连接游梁;当上端进气阀和下端排气阀打开、下端进气阀和上端排气阀关闭时,进入缸筒的天然气推动活塞连同活塞杆由上向下运动,当上端进气阀和下端排气阀关闭、下端进气阀和上端排气阀打开时,进入缸筒的天然气推动活塞连同活塞杆由下向上运动,通过游梁驱动抽油杆上下往复运动,进行抽油作业。
本实用新型的抽油机气动装置,所述上端进气阀、上端排气阀、下端进气阀和下端排气阀均使用电磁阀。
本实用新型的抽油机气动装置,还包括活塞杆运动位置传感器,当活塞杆运动到最上端位置或最下端位置时发出位置指示信号,该位置指示信号经过放大后驱动上端进气阀、上端排气阀、下端进气阀和下端排气阀打开或关闭,从而控制缸筒内天然气推动活塞向上或向下运动。
本实用新型的抽油机气动装置,还包括泄压阀,安装在排气管线上,必要时用于泄放缸筒内气体。
通过在杆式抽油机上使用本实用新型的气动装置,可以利用天然气动能代替或部分代替电力作为抽油机动力来源,能够实现大量节约能源的功效。
附图说明
图1为本实用新型的抽油机气动装置的结构示意图;图2为本实用新型的抽油机气动装置被安装在杆式抽油机上的结构示意图;图3为传统电机驱动的杆式抽油机结构示意图。
具体实施方式
图1表示杆式抽油机气动装置的结构。图中的附图标记所表示的具体结构如下:(1)活塞杆、(2)上端排气阀、(3)活塞、(4)缸筒、(5)排气管线、(6)排气口、(7)下端排气阀、(8)缸底、(9)下端进气阀、(10)进气口、(11)进气管线、(12)缸顶、(13)缸筒内的天然气、(14)泄压阀、(15)上端进气阀、(16)上出气管、(17)上进气管、(18)下出气管、(19)下进气管、(20)活塞杆和抽油机游梁之间的连接、(21)缸底与抽油机底座之间的连接。
活塞杆是一根直铁杆,该活塞杆上端与抽油机游梁之间通过耳环和销钉相连,并固定在抽油机游梁上,活塞杆下端与活塞固定连接为一个整体;上端排气阀是一电磁阀,一端与上出气管相连通,另一端与排气管线和泄压阀相连;活塞位于缸筒内,其上带有密封槽和密封盘根,并与缸筒内壁之间保持气密配合;缸筒是耐压气体容器,一般为圆柱型,其上端为缸顶,下端为缸底,形成气密空腔;排气管线上端与泄压阀和上端排气阀相连通,排气管线下端与下端排气阀相连通;排气口是气体从整个气动装置排出的通道,它与石油井口输油管线相连;下端排气阀是一电磁阀,一端与下出气管相连,另一端与排气管线和排气口相连;缸底有孔,与下出气管和下进气管相连;下端进气阀是一电磁阀,其与下进气管和进气口相连;进气口是气体进入整个气动装置的入口,其前端与采油井的套管口相连,其后端与下端进气阀及进气管线相连;进气管线的上下端分别与上端进气阀和进气口相连;缸顶是缸筒的顶盖,其上有孔,与上出气管和上进气管相连,缸筒内来自油井套管的天然气推动气缸内活塞运动;泄压阀与排气管线相连,用于拆卸气动装置时泄掉缸筒内气体,使缸筒内压力恢复为常规大气压。上端进气阀是一个电磁阀,其两端分别与进气管线和上进气管相连;上出气管是缸筒上端的排气通道,其一端与上端排气阀相连,另一端与缸顶的孔相连;上进气管是气体进入缸筒的一条通道,其一端与上端进气阀相连,另一端与缸顶的孔相连;下出气管是下端排气管线,它与下端排气阀和缸底的孔相连;下进气管是气体从下端进入缸筒的通道,它与下端进气阀和缸底的孔相连。活塞杆和抽油机游梁之间的连接是整个气动装置与游梁之间的连接,其连接方法是:活塞杆上端具有一单耳环,通过锁销与固定在游梁上的双耳环相连接,双耳环焊接或用螺栓固定在游梁上;缸底与抽油机底座之间也是通过耳环固定连接。缸底除了固定于底座之外,还可以选择固定在抽油机游梁支架上。
下面解释本实用新型的杆式抽油机气动装置的工作方式。该气动装置的进气口与采油树的天然气相连,气动装置的出气口与井口输油管线相连,打开采油树的控制阀门,当天然气的压力高于输油管线内压力时,油井内天然气就会进入气动装置的进气口,此时上端进气阀、上端排气阀、下端进气阀和下端排气阀四个电磁阀的开关状态为:下端进气阀关闭,上端进气阀打开,上端排气阀关闭,下端排气阀打开,天然气将沿着进气管线,经过上端进气阀,再沿着上进气管进入缸筒,从而推动活塞向下运动,活塞下端的气体从下出气管和下端排气阀再经过排气口排到输油管线内,这个过程中活塞通过活塞杆带动游梁向下运动;当活塞运动到缸筒最底端时,上述四个气体开关的状态发生改变:下端进气阀打开,上端进气阀关闭,上端排气阀打开,下端排气阀关闭,天然气将沿着下端进气阀,再经过下进气管从缸底进入缸筒,推动活塞向上运动,活塞上端气缸内的气体通过缸顶的孔沿着上出气管再经过上端排气阀、排气管线、排气口被排泄到输油管线内,此过程中活塞和活塞杆将推动游梁向上运动。由此,活塞在缸筒内上、下往复运动,从而驱动杆式抽油机工作。
图2为气动装置安装在杆式抽油机上的结构示意图。活塞杆上端固定连接到游梁上,而缸筒的缸底被固定在抽油机泵组的底座上,气动装置的进气口通过管线与油井套管连通。在游梁支架具有足够强度时,也可以将缸筒底部固定在游梁支架上。
本实用新型的气动装置可以单独作为杆式抽油机驱动装置使用。当油井套管内天然气压力不足时,该气动装置单独无法驱动抽油机时,可以作为辅助动力源,用于辅助电机驱动抽油机工作。在千米以上深井采油作业时,抽油杆负荷很大,也可将本实用新型的气动装置作为辅助动力,与电机共同驱动抽油机工作。本实用新型的杆式抽油机气动装置特别适用于油、气同产油井的抽油机泵组,其最大的特点就是充分利用了地层天然气本身具有的高压能量,代替电能或部分代替电能驱动抽油机,可极大降低油田的采油成本。

Claims (4)

1.一种杆式抽油机的气动装置,包括:缸筒,为一封闭圆柱型腔体,缸顶有孔通过上进气管连通上端进气阀、通过上出气管连通上端排气阀,缸顶上还设置有供活塞杆往复运动的孔,缸底有孔并通过下进气管连通下端进气阀、通过下出气管连通下端排气阀;活塞,位于缸筒内且与缸筒侧壁之间气密配合,可以由气体推动在缸筒内上下往复运动,活塞连接活塞杆并带动活塞杆运动;上端进气阀通过进气管线连通进气口,下端进气阀直接连接进气口;上端排气阀通过排气管线连通排气口,下端排气阀直接连接排气口;缸筒的缸底通过支撑装置固定在抽油机泵组底座上,活塞杆上端连接游梁;当上端进气阀和下端排气阀打开、下端进气阀和上端排气阀关闭时,进入缸筒的天然气推动活塞连同活塞杆由上向下运动,当上端进气阀和下端排气阀关闭、下端进气阀和上端排气阀打开时,进入缸筒的天然气推动活塞连同活塞杆由下向上运动,通过游梁驱动抽油杆上下往复运动,进行抽油作业。
2.根据权利要求1的抽油机气动装置,其特征在于:所述上端进气阀、上端排气阀、下端进气阀和下端排气阀均使用电磁阀。
3.根据权利要求2的抽油机气动装置,其特征在于该气动装置还包括活塞杆运动位置传感器,当活塞杆运动到最上端位置或最下端位置时发出位置指示信号,该位置指示信号经过放大后驱动上端进气阀、上端排气阀、下端进气阀和下端排气阀打开或关闭,从而控制缸筒内天然气推动活塞向上或向下运动。
4.根据权利要求1的抽油机气动装置,其特征在于该气动装置还包括泄压阀,安装在排气管线上,必要时用于泄放缸筒内气体。
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