CN101182761A - 一种有杆抽油装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有杆抽油装置，包括与电机(15)连接的减速器(17)，井内抽油机构，以及电控柜(11)，其特征在于：所述减速器(17)与所述井内抽油机构之间增设连接两者的滚筒升降机构；所述滚筒升降机构包括双滚筒绞车(10)、抽油端钢丝绳(7)、配重端钢丝绳(7－1)、滑轮支座(9)、井口滑轮(8)、改向滑轮(12)、配重动滑轮(13)、配重(14)、配重井(24)。本发明提供的尤其适合于深油井、稠油井、高含蜡油井采油的有杆抽油装置结构简单合理，冲程距离长且调整方便，运行可靠、寿命长，极大地降低了制造成本和材料消耗，可以在大大降低能耗的情况下提高原油产量。

Description

一种有杆抽油装置

技术领域

本发明涉及一种有杆抽油装置，尤其涉及一种适合于深油井、稠油井、高含蜡油井采油的有杆抽油装置。

背景技术

我国现有原油生产井达7万多口，由于各主干油田大都进入生产后期，地层油的压力降低，绝大多数油井主要靠机械采油方式生产。在机械采油中又以有杆抽油装置采油为主，据统计我国达90％以上。目前我国各大油田使用的绝大多数都是游梁式的有杆抽油装置，该抽油装置主要包括地面的机械升降机构和油井内的抽油机构，其中地面的机械升降机构包括：电机、减速器、四连杆机构、游梁、驴头、柔性连接件等；油井内的抽油机构包括：由螺纹连接的刚性抽油杆组成的抽油杆柱、抽油泵活塞、抽油泵泵筒、油管、井口三通、井口密封装置等。柔性连接件的一端固定在游梁的一端，其绕过驴头与抽油杆柱的上端部连接，当四连杆机构带动游梁的另一端的驴头进行连续的上、下摆动时，柔性连接件则通过抽油杆带动抽油泵活塞在抽油泵的泵筒内上、下往复运动，利用油泵活塞和泵筒上的单向阀门的交替开、闭将油抽出；油泵活塞上、下运动的距离，即抽油的有效冲程对不同油井有不同的要求，它将直接影响抽油的效果和原油产量。

在实际的生产使用中，游梁式有杆抽油装置存在的缺点是：1、体积重量大，冲程越长该问题越突出，以至于很难进一步提高其冲程；随着油井深度的逐渐增加，特别是稠油、高含蜡油井的数量不断增多，为保证原油产量，从工艺上要求抽油机冲程越长越好。目前我国以四连杆机构为基础的冲程游梁式抽油机的超长冲程可达6米多，其体积、重量以及制造成本已经相当大了，再增加冲程长度，已经是非常困难了。而这一冲程，对于深井、超深井、稠油井、高含蜡油井，已经显得远远不够了，很难适应油田生产的需要。2、在上、下运动的冲程中电机负荷不均匀，即向上运动时电机的负荷很高，向下运动时电机的负荷则相对较低，甚至是负值载荷，因而造成能量的浪费。为此人们采取了多种平衡方式，如游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡、气压平衡等，在不同程度对抽油机的载荷分布有所改善，但由于其并没从本质上改变游梁式抽油机的四连杆机构，因此不可能从根本上解决抽油机功率分配不均的问题。3、采用一根根用螺纹连接起来的刚性的抽油杆将地面动力传到井下，因此，在井下抽油设备下放安装、取出维修时的操作难度非常大，作业时间长，成本高，且容易发生脱扣事故。4、游梁式抽油机的冲程、冲数只能有级调节，不能及时适应油井工艺参数的变化，大大限制了其使用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单合理、冲程距离长且调整方便、能耗低、原油产量高的尤其适合于深油井、稠油井、高含蜡油井采油的有杆抽油装置。

本发明的目的是这样实现的：一种有杆抽油装置，包括与电机连接的减速器，井内抽油机构，以及电控柜，其特征在于：所述减速器与所述井内抽油机构之间增设连接两者的滚筒升降机构。

上述滚筒升降机构可包括双滚筒绞车、抽油端钢丝绳、配重端钢丝绳、滑轮支座、井口滑轮、改向滑轮、配重动滑轮、配重及配重井；其中，所述抽油端钢丝绳的一端与所述双滚筒绞车的滚筒轴上的一侧固定连接的生产滚筒连接，而所述配重端钢丝绳的一端与所述滚筒轴上经离合器连接的配重滚筒连接，且所述抽油端钢丝绳与所述配重端钢丝绳缠绕的方向相反；所述滑轮支座的上部与所述井口滑轮固定连接，其下部固定于靠近采油井的地面；所述抽油端钢丝绳的另一端绕过所述井口滑轮，与所述井内抽油机构连接；所述配重井位于地面以下，所述配重位于所述配重井内，其上部与所述配重动滑轮连接；所述改向滑轮固定于靠近所述配重井井口的地面；所述配重端钢丝绳的另一端绕过所述改向滑轮和所述配重动滑轮，其端部固定在所述配重井的上部与所述改向滑轮相对的位置，可采用常规的死绳固定器进行固定；所述双滚筒绞车的所述滚筒轴端部固定连接的大带轮经传动带与所述减速器输出端固定连接的小带轮连接。此外，还可在上述配重井的上部与所述改向滑轮相对的位置增设固定滑轮，在所述配重的上部再增设固定连接的、且与所述配重动滑轮平行的动滑轮；配重端钢丝绳的另一端可依次绕过所述改向滑轮、所述配重动滑轮、所述固定滑轮、所述动滑轮，其端部固定在所述配重井的上部与所述改向滑轮同一侧的位置。此种滚筒升降机构通常适用于冲程较长、所需配重较重的场合。

上述滚筒升降机构也可包括双滚筒绞车、抽油端钢丝绳、配重端钢丝绳、滑轮支座、井口滑轮、改向滑轮、配重支承架、配重支承架定滑轮及配重；其中，所述抽油端钢丝绳的一端与所述双滚筒绞车的滚筒轴上的一侧固定连接的生产滚筒连接，而所述配重端钢丝绳的一端与所述滚筒轴上经离合器连接的配重滚筒连接，且所述抽油端钢丝绳与所述配重端钢丝绳缠绕的方向相反；所述滑轮支座的上部与所述井口滑轮固定连接，其下部固定于靠近采油井的地面；所述抽油端钢丝绳的另一端绕过所述井口滑轮，与所述井内抽油机构连接；所述配重支承架位于地面以上，所述配重支承架定滑轮固定连接在所述配重支承架的顶部的两侧，所述配重位于所述配重支承架一侧，所述改向滑轮固定于靠近所述配重支承架的另一侧的地面；所述配重端钢丝绳的另一端绕过所述改向滑轮并绕过所述配重支承架定滑轮，其端部与所述配重的上部固定连接；所述双滚筒绞车的所述滚筒轴端部固定连接的大带轮经传动带与所述减速器输出端固定连接的小带轮连接。此种滚筒升降机构通常适用于冲程不太长、所需配重较轻的情况。

可在上述井口滑轮的支座处设置压力传感器，在所述双滚筒绞车的滚筒轴上设置转速、转数传感器；所述压力传感器、所述转速、转数传感器经线缆与所述电控柜连接；在所述减速器输出端的小带轮处设置刹车机构，所述刹车机构经线缆与所述电控柜连接；所述电机为变频电机；上述压力传感器、转速、转数传感器、刹车机构、变频电机均为常规产品，电控柜内的控制电路及电子元器件也为常规的电路和元器件。

上述生产滚筒和所述配重滚筒的直径可相同或不相同。

上述抽油端钢丝绳的另一端绕过所述井口滑轮，与所述井内抽油机构的伸出地面的抽油杆柱的上端部连接。此种连接结构通常适用于冲程不太长的情况。

上述抽油端钢丝绳的另一端绕过所述井口滑轮，其端部还可以与增设的加重杆的上部固定连接，所述加重杆的下部与所述井内抽油机构的抽油泵活塞的上部固定连接；加重杆的作用是保证抽油泵活塞能够可靠下行。此种连接结构通常适用于冲程较长的情况。

本发明提供的有杆抽油装置彻底摈弃了游梁式抽油机依赖的四连杆机构，同时采用轮轴力矩平衡的方式替代四连杆机构采用的常规的平衡方法，用双滚筒的往复回转运动来实现抽油泵活塞的上下往复运动，可以用很小的地面设备实现超长冲程抽油，本有杆抽油装置的冲程范围可以根据生产油井的实际需求设定在10～30m，甚至更长；增加动滑轮、定滑轮组的设置还可以在增加抽油冲程的同时，不会太大的增加配重井的深度；配重的总重量根据抽油井的深度、生产滚筒和配重滚筒的直径、配重滑轮数而定，配重在滚筒轴上产生的扭矩与油井内的不变载荷在滚筒轴上产生的扭矩大小相同方向相反，当抽油泵活塞向上运动提升原油时，配重向下运动，帮助电机提升原油，大大减少了该冲程内电机的负载；当抽油泵活塞下行时，正好是配重上行的过程，井内运动部件的自重不足以提升配重，电机提供部分能量帮助提升配重，并将这些能量以配重的重力势能的形式储存起来；用双滚筒与配重滑轮组组合，使得在抽油泵上下冲程中电机的负载基本相等，将井下运动部件的重力在下行过程所做的功以势能的形式保存到配重中，并回用到提升油井内的抽油泵、原油等载荷中，降低了电机在提升过程中的负载，使电机的有用功功率极大的提高，实现电机正、反转负载基本相等，减小了电机、减速箱、滚筒及滚筒轴的载荷波动，提高它们的寿命，同时也减少了电网的负载波动；在整个抽油的工作循环中，选择适当的配重，可以使电机正、反转的载荷达到相同；而且通过在配重滚筒的直径、生产滚筒的直径、配重上的滑轮组数量、配重的总重量等参数上进行调整，可以产生若干变化，以适应不同油井的抽油需要。在电控柜内采用常规的电子元器件和控制电路来控制变频电机，可以根据油井的实际情况，通过改变控制程序的相关参数来实现无级调节抽油机的冲程和冲数；并可通过压力传感器、转速、转数传感器检测的井口滑轮压力、滑轮转数以及其他参数，来自动控制电机的转速、转向，还可以及时判断井下事故，实现停、开机控制。使用柔性钢丝绳代替常规抽油杆，简化了井下抽油设备在下放安装、取出维修时的操作难度，大大减少了作业时间和成本，且降低了脱扣事故的发生。

综上所述，本发明提供的尤其适合于深油井、稠油井、高含蜡油井采油的有杆抽油装置结构简单合理，冲程长且调整方便，运行可靠、寿命长，极大地降低了制造成本和材料消耗，可以在大大降低能耗的情况下提高原油产量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的实施例1的侧面结构示意图；

图2为图1中双滚筒绞车与电机、减速器连接的结构示意图；

图3为本发明的实施例1中压力传感器安装位置的结构示意图；

图4为图1中配重井处的俯视结构示意图；

图5为本发明的实施例2的侧面结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图1～图4，一种有杆抽油装置，包括经联轴节16与电机15连接的减速器17，井内抽油机构，以及电控柜11，其特征在于：所述减速器17与所述井内抽油机构之间增设连接两者的滚筒升降机构。

所述滚筒升降机构包括双滚筒绞车10、抽油端钢丝绳7、配重端钢丝绳7-1、滑轮支座9、井口滑轮8、改向滑轮12、配重动滑轮13、动滑轮(13-1)、配重14及配重井24；其中，所述抽油端钢丝绳7的一端与所述双滚筒绞车10的滚筒轴23上的一侧固定连接的生产滚筒21连接，而所述配重端钢丝绳7-1的一端与所述滚筒轴23上的经离合器28连接的配重滚筒22连接，且所述抽油端钢丝绳7与所述配重端钢丝绳7-1缠绕的方向相反；在所述滑轮支座9的上端部通过螺栓与两个所述井口滑轮8固定连接，其下部固定于靠近采油井的地面；所述抽油端钢丝绳7的另一端绕过两个所述井口滑轮8，其端部与增设的加重杆26的上部固定连接，所述加重杆26的下部与所述井内抽油机构的抽油泵活塞3的上部固定连接；所述配重井24位于地面以下；所述配重14位于所述配重井24内，其上部经螺栓与相互平行的所述配重动滑轮13和所述动滑轮13-1的支座连接；所述改向滑轮12固定于靠近所述配重井24井口的地面，在所述配重井24的上部与所述改向滑轮12相对的位置设置定滑轮12-1；所述配重端钢丝绳7-1的另一端依次绕过所述改向滑轮12、所述配重动滑轮13、所述定滑轮12-1、所述动滑轮13-1，其端部固定在所述配重井24的上部与所述改向滑轮12同一侧的位置；所述双滚筒绞车10的所述滚筒轴23端部键连接的大带轮20经传动带19-1与所述减速器17输出端键连接的小带轮19连接。

在一个所述井口滑轮8的支座处设置压力传感器8-1，在所述双滚筒绞车10的所述滚筒轴23上设置转速、转数传感器27；所述压力传感器8-1、所述转速、转数传感器27经线缆与所述电控柜11连接；在所述减速器17输出端的小带轮19处设置刹车机构18，所述刹车机构18经线缆与所述电控柜11连接；所述电机15为变频电机。

本实施例中，所述生产滚筒21的直径小于所述配重滚筒22的直径；上述压力传感器8-1、转速、转数传感器27、刹车机构18、变频电机15均为常规产品，电控柜11内的控制电路及电子元器件也为常规的电路和元器件；所述井内抽油机构包括井口密封装置6，与井口密封装置6下部固定连接的油管4，油管4上的位于油层套管25的井口上方的井口三通5，油管4下端连接的抽油泵泵筒2，抽油泵泵筒2下端连接的固定凡尔1和抽油泵泵筒2内的抽油泵活塞3，均为常规装置。

实施例2：参见图5，一种有杆抽油装置，本实施例与实施例1除以下结构的不同之外，其它结构均相同：

1、未设置配重井而设置配重支承架29，所述配重支承架29位于地面以上，在所述配重支承架(29)的顶部的两侧经螺栓固定连接配重支承架定滑轮29-1，所述配重14位于所述配重支承架29一侧，所述改向滑轮12固定于靠近所述配重支承架(29)的另一侧的地面；所述配重端钢丝绳7-1的另一端绕过所述改向滑轮12和所述配重支承架定滑轮29-1，其端部与所述配重14的上部连接。

2、所述生产滚筒21的直径与所述配重滚筒22的直径相同；

3、所述抽油端钢丝绳7的另一端绕过所述井口滑轮8，与所述井内抽油机构的伸出地面的抽油杆柱3-1的上端部连接。

Claims (8)

1.一种有杆抽油装置，包括与电机(15)连接的减速器(17)，井内抽油机构，以及电控柜(11)，其特征在于：所述减速器(17)与所述井内抽油机构之间增设连接两者的滚筒升降机构。

2.如权利要求1所述的有杆抽油装置，其特征在于：所述滚筒升降机构包括双滚筒绞车(10)、抽油端钢丝绳(7)、配重端钢丝绳(7-1)、滑轮支座(9)、井口滑轮(8)、改向滑轮(12)、配重动滑轮(13)、配重(14)及配重井(24)；其中，所述抽油端钢丝绳(7)的一端与所述双滚筒绞车(10)的滚筒轴(23)上的一侧固定连接的生产滚筒(21)连接，而所述配重端钢丝绳(7-1)的一端与所述滚筒轴(23)上的经离合器(28)连接的配重滚筒(22)连接，且所述抽油端钢丝绳(7)与所述配重端钢丝绳(7-1)缠绕的方向相反；所述滑轮支座(9)的上部与所述井口滑轮(8)固定连接，其下部固定于靠近采油井的地面；所述抽油端钢丝绳(7)的另一端绕过所述井口滑轮(8)与所述井内抽油机构连接；所述配重井(24)位于地面以下，所述配重(14)位于所述配重井(24)内，其上部与所述配重动滑轮(13)固定连接；所述改向滑轮(12)固定于靠近所述配重井(24)井口的地面；所述配重端钢丝绳(7-1)的另一端通过所述改向滑轮(12)和所述配重动滑轮(13)，其端部固定在所述配重井(24)的上部与所述改向滑轮(12)相对的位置；所述双滚筒绞车(10)的所述滚筒轴(23)端部固定连接的大带轮(20)经传动带(19-1)与所述减速器(17)输出端固定连接的小带轮(19)连接。

3.如权利要求1所述的有杆抽油装置，其特征在于：所述滚筒升降机构包括双滚筒绞车(10)、抽油端钢丝绳(7)、配重端钢丝绳(7-1)、滑轮支座(9)、井口滑轮(8)、改向滑轮(12)、配重支承架(29)、配重支承架定滑轮(29-1)及配重(14)；其中，所述抽油端钢丝绳(7)的一端与所述双滚筒绞车(10)的滚筒轴(23)上的一侧固定连接的生产滚筒(21)连接，而所述配重端钢丝绳(7-1)的一端与所述滚筒轴(23)上的经离合器(28)连接的配重滚筒(22)连接，且所述抽油端钢丝绳(7)与所述配重端钢丝绳(7-1)缠绕的方向相反；所述滑轮支座(9)的上部与所述井口滑轮(8)固定连接，其下部固定于靠近采油井的地面；所述抽油端钢丝绳(7)的另一端绕过所述井口滑轮(8)，其端部与所述井内抽油机构连接；所述配重支承架(29)位于地面以上，所述配重支承架定滑轮(29-1)固定连接在所述配重支承架(29)顶部的两侧，所述配重(14)位于所述配重支承架(29)一侧，所述改向滑轮(12)固定于靠近所述配重支承架(29)的另一侧的地面；所述配重端钢丝绳(7-1)的另一端通过所述改向滑轮(12)并绕过所述配重支承架定滑轮(29-1)，其端部与所述配重(14)的上部固定连接；所述双滚筒绞车(10)的所述滚筒轴(23)端部固定连接的大带轮(20)经传动带(19-1)与所述减速器(17)输出端固定连接的小带轮(19)连接。

4.如权利要求2或3所述的有杆抽油装置，其特征在于：在所述井口滑轮(8)的支座处设置压力传感器(8-1)，在所述双滚筒绞车(10)的滚筒轴(23)上设置转速、转数传感器(27)；所述压力传感器(8-1)、所述转速、转数传感器(27)经线缆与所述电控柜(11)连接；在所述减速器(17)输出端的所述小带轮(19)处设置刹车机构(18)，所述刹车机构(18)经线缆与所述电控柜(11)连接；所述电机(15)为变频电机；所述生产滚筒(21)和所述配重滚筒(22)的直径相同或不相同。

5.如权利要求2所述的有杆抽油装置，其特征在于：在所述配重井(24)的上部与所述改向滑轮(12)相对的位置增设定滑轮(12-1)，在所述配重(14)的上部增设固定连接的、且与所述配重动滑轮(13)平行的动滑轮(13-1)；配重端钢丝绳(7-1)的另一端依次通过所述改向滑轮(12)、所述配重动滑轮(13)、所述定滑轮(12-1)、所述动滑轮(13-1)，其端部固定在所述配重井(24)的上部与所述改向滑轮(12)同一侧的位置。

6.如权利要求4所述的有杆抽油装置，其特征在于：所述抽油端钢丝绳(7)的另一端绕过所述井口滑轮(8)，与所述井内抽油机构的伸出地面的抽油杆柱(3-1)的上端部固定连接。

7.如权利要求4所述的有杆抽油装置，其特征在于：所述抽油端钢丝绳(7)的另一端绕过所述井口滑轮(8)，其端部与增设的加重杆(26)的上部固定连接，所述加重杆(26)的下部与所述井内抽油机构的抽油泵活塞(3)的上部固定连接。

8.如权利要求5所述的有杆抽油装置，其特征在于：在所述井口滑轮(8)的支座处设置压力传感器(8-1)，在所述双滚筒绞车(10)的滚筒轴(23)上设置转速、转数传感器(27)；所述压力传感器(8-1)、所述转速、转数传感器(27)经线缆与所述电控柜(11)连接；在所述减速器(17)输出端的所述小带轮(19)处设置刹车机构(18)，所述刹车机构(18)经线缆与所述电控柜(11)连接；所述电机(15)为变频电机；所述生产滚筒(21)和所述配重滚筒(22)的直径相同或不相同；所述抽油端钢丝绳(7)的另一端绕过所述井口滑轮(8)，其端部与增设的加重杆(26)的上部固定连接，所述加重杆(26)的下部与所述井内抽油机构的抽油泵活塞(3)的上部固定连接。

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