CN103384767B - 机械泵送液压机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于石油生产或烃提取的改进的机械泵送液压机构。所述机构的特征在于其具有一个发动机（1-25），所述发动机启动轴的一端上的双泵（1-15），并启动同一轴的相对端上的风机（1-26）。所述双泵（1-15）对液压动力回路（1-13）和液压再循环回路（1-14）提供动力。所述发动机（1-25）与所述泵（1-15）和所述风机（1-26）一起位于金属结构（1-8）或聚集元件内部，其用于推动由所述风机（1-26）输送的空气通过散热器（1-14-3）并保护所述机构的所有组件。所述金属结构（1-8）包含所述结构的其他组件，诸如液压油罐（1-3）、电气组件的隔室或套管（1-5），和液压仪表板（1-7）的组件或干燥室（1-2）。

Description

机械泵送液压机构
技术领域
本发明是用于石油生产或烃提取的机械泵送液压机构。
在石油工业中，众所周知除了需要能够独立于向上速度而改变向下速度之外，还需要变化液压致动器所行驶的距离。本发明在无需电子频率驱动器的情况下可引起机器每分钟完成的循环数的变化，条件是上述速度变化是由于通过使用流量控制阀进入或离开液压致动器的流量变化而引起的。这实际上降低了人工举升***的经营成本并提高了油井产量。因此，本发明适用于其中机械泵送机构用作人工举升***的油井。
背景技术
机械泵送液压机构是通过使用包括一组独立元件的液压***进行人工举升地下的石油的机器。通常，使用三个发动机：一个用于电源泵，另一个用于再循环泵，且再另一个用于风机。此外，这些机器具有油罐、电气隔室、风机产生的空气的聚集元件，和其中前面提到的所有组件都收纳在其中的结构。本发明简化了传统泵送机构的设计并优化了其操作，条件是其仅使用一个发动机来操作泵和风机。此外，其物理结构包含液压罐、电气隔室和聚集元件，从而产生更可靠和简单的机器。
发明内容
本发明对应于机械泵送液压机构，它具有液压动力机构、基座和液压致动器。该机构具有向所有机构的元件提供动力的单发动机。所述发明在液压动力机构中的双泵中的第一泵从液压油罐中采集液压油并在一定流量和压力下将其输送到位于基座顶部的液压致动器时工作。因此，液压致动器举升使油井进行生产所必需的负载。当完成举升负载的运动时，液压动力机构启动其电磁阀以改变并因此允许液压致动器返回到其初始位置，以便开始新的循环。由液压动力机构启动的电磁阀变化的动作由位于基座上的两个极限轨道(一个位于上端且另一个位于下端)确定。同时，双泵中的第二泵向过滤器输送液压油，其从液压油罐中采集液压油，然后以冷却其为目的将其穿过散热器。最后，以保持整个***的稳定和最适温度为目的，现在去除杂质的油在其出去的低温下返回到液压油罐。同时，电发动机具有其中金属风机安装在后部的通轴，其可提供冷却穿过散热器的油所必需的空气流。以这种方式，优化了机械泵送液压机构的设计，条件是通过单发动机可对动力泵(主泵)、循环泵(次泵)和风机提供动力，所有这些组件都是直接耦接至发动机轴的组件。
附图说明
图1a：机械泵送液压机构的等距视图。
图1b：机械泵送液压机构的前视图。
图2：液压动力机构的等距视图。
图3a和图3b：具有油罐和滑轨的液压动力机构的内部部件的等距视图。
图4a：液压动力机构的内部部件的等距视图。
图4b：液压动力机构的内部部件的前视图。
图5a：液压动力机构的动力***的前视图。
图5b：液压动力机构的电力***(风机、发动机、钟状物、挠性接头、液压泵)的等距视图。
图6a：机械泵送液压机构的液压致动器和基座的前视图。
图6b：机械泵送液压机构的液压致动器和基座的等距视图。
图6c：极限轨道详情。
图7a：机械泵送液压机构的基座的前视图。
图7b：机械泵送液压机构的基座的等距视图。
图8a：机械泵送液压机构的液压致动器的前视图。
图8b：机械泵送液压机构的液压致动器的横截面图。
图8c：内锥体的详情。
参考列表
1.液压动力机构。
1-1.台阶。
1-2.干燥室。
1-2-1.O形圈的衬套
1-3.液压油罐。
1-4.星形三角起动器的托盘。
1-5.电气组件隔室。
1-6.电气仪表板。
1-7.液压仪表板。
1-8.紧凑结构或聚集元件。
1-9.升举式底座。
1-10.滑轨。
1-11.电气连接管道。
1-12.液压回路的支架：
1-13.液压动力回路
1-13-1.止回阀。
1-13-2.先导式压力控制阀。
1-13-3.电磁阀。
1-13-4.流量控制止回阀
1-13-5.三通接头
1-13-6.关闭阀。
1-13-7.高压压力计。
1-13-8.利用止回阀(1-13.1)连接双泵的主出口的软管和配件。
1-13-9.过滤器和高压压力计之间的连接管道。
1-14.再循环液压回路。
1-14.再循环液压电路。1-14-1.液压油过滤器。
1-14-2.低压压力计。
1-14-3.散热器。
1-14-4.连接过滤器至散热器的软管和配件。
1-14-5.连接散热器至液压油罐(1-3)的软管和配件。
1-14-6.双泵的第二出口和低压压力计之间的连接管道。
1-15.双泵。
1-16.用于双泵的吸入点的软管、过滤器和配件。1-17.钟状物。
1-18.挠性接头。
1-19.水平取景器。
1-20.填充帽。
1-21.温度计。
1-22.电气隔室的盖。
1-22-1.电气隔室盖的密封件。1-23.液压油罐。
1-23-1.液压油罐盖的密封件。1-24.防护格栅。
1-25.电发动机。
1-26.风机。
1-27.发动机油软管。
1-28.液压油的回流软管。
1-29.基座(3)和液压动力机构(1)之间的极限轨道的信号电缆。
2.基座。
2-1.塔型结构
2-2.塔型结构的底座。
2-3.上极限轨道。
2-4.下极限轨道。
2-5.基座(2)和液压致动器(3)之间的动力软管。
2-6.液压致动器(3)和基座(2)之间的回流软管。
2-7.极限轨道传感器的托架。
2-8.极限轨道传感器的连接电缆。
2-9.连接电缆的电缆衬垫。
3.液压致动器。
3-1.上盖。
3-2.活塞。
3-3.活塞杆。
3-4.液压套管。
3-4-1.液压套管的内锥体。
3-4-2.液压套管板。
3-5.下盖。
3-6.液压致动器(3)的活塞杆(3-3)和油井的光杆之间的耦接。
3-7.具有附接至液压套管的托架的用于回油的管状***。
3-8.液压致动器(3)和具有附接至液压套管的托架的用于回油的管状***(3-7)之间的回流软管。
具体实施方式
本发明是在所需压力下供应液压油流以使液压致动器(3)工作的机械泵送液压机构，其反过来能够举升由来自油井的抽油杆柱和在提取石油时石油产生的静液柱所产生的重量。本发明的特征在于仅具有一个发动机(1-25)，其对轴的一个末端上的双泵(1-15)提供动力，并且对轴的相对端上的风机(1-26)提供动力。发动机(1-25)与泵(1-15)和风机(1-26)一起位于金属结构或聚集元件(1-8)内部，其以冷却油为目的将来自风机(1-26)的空气引导通过散热器(1-14-3)或油-空气换热器。液压动力机构(1)具有液压油罐(1-3)、收纳电气组件的隔室或箱子(1-5)、液压仪表板(1-7)的干燥隔室或室(1-2)，且其机械地连接至其底座上的滑轮(1-10)。所述液压动力机构(1)具有以下功能：
a.保护发动机(1-25)、泵(1-15)、泵和发动机之间的钟型耦合***(1-17)、散热器(1-14-3)、风机(1-26)和属于液压***的一些元件(诸如软管和螺纹装置)免受环境(水、阳光)的侵蚀。
b.用作由风机(1-26)产生的空气的聚集元件(1-8)，使其穿过散热器(1-14-3)。
c.用作液压油的储存罐(1-3)。
d.用作电气组件的外壳。
e.用作液压仪表板(1-7)和电气仪表板的控制台。
机械泵送液压机构的工作方式如下：一旦开动了发动机(1-25)，其即可启动风机(1-26)和耦接至轴的双泵(1-15)。双泵(1-15)的两个组件使用相同吸力经由吸滤器、球型阀、软管和泵上方的配件(1-16)从液压油罐(1-3)中采集油，从而向所述双泵(1-15)提供正吸入头。第一泵或动力泵吸收比第二泵更大量的油并施加足够的压力，以使液压致动器(3)举升由抽油杆柱和静液柱所产生的重量。同时，第二泵或再循环泵采集液压油流并将其输送通过液压油过滤器(1-14-1)。然后将其输送通过散热器(1-26)，使所述油在其从油罐出来的低温下以及在较少污染颗粒的情况下返回到油罐(1-3)。在整个过程中，以供应移除存在于液压油中的多余热量的流体为目的，风机(1-26)借助于液压动力机构(1)中的聚集元件(1-8)来推动空气通过散热器(1-14-3)。以保持机器内部的热平衡为目的来进行此过程，因为不平衡会导致液压组件和液压油本身的密封件劣化，从而导致多处泄漏和故障。
从另一个角度来看所述机器，所述机构具有两个独立的液压回路。第一电路是液压动力回路(1-13)，其中收纳了流量控制阀(1-13-4)、先导式压力控制阀(1-13-2)、电磁阀(1-13-3)、止回阀(1-13-1)、关闭阀(1-13-6)、三通接头(1-13-5)和高压压力计(1-13-7)。通过这些组件，液压动力回路(1-13)可控制移动液压致动器(3)所需的压力和流量。第二液压回路用于再循环(1-14)，其中收纳了过滤器(1-14-1)、散热器(1-14-3)和低压压力计(1-14-2)，并由风机(1-26)辅助来进行再循环。第二液压回路的目的是保持油的最佳工作条件，原因是因为污染颗粒(诸如灰尘)由过滤器(1-14-1)来提取，且在第一液压回路中产生的热量由散热器(1-14-3)和风机(1-26)来提取。
图1和图1b示出液压动力机构(1)、基座(2)、液压致动器(3)、液压软管(1-27，1-28)和属于极限轨道传感器的电缆(1-29)的结构形式。组合的所有这些组件创造了我们已经命名的机构：机械泵送液压机构。
在图2中可以看到液压仪表板(1-7)、电气仪表板(1-6)、电气组件隔室(1-5)、聚集元件(1-8)、滑轨(1-10)和液压动力回路(1-13)所位于的台阶(1-1)的详情。液压仪表板(1-7)位于液压油罐(1-3)的前面。该液压仪表板(1-7)包括两个压力计(1-13-7，1-14-2)和温度计(1-21)。第一压力计(1-13-7)从左至右记录机器的操作压力。第二压力计(1-14-2)或低压压力计以确定过滤器何时被堵塞为目的来记录液压油过滤器(1-14-1)之前的压力。温度计(1-21)记录油罐(1-3)内的油温度。此外，图2示出液压油罐(1-3)中的水平取景器(1-19)、电气隔室的盖(1-22)、散热器(1-14-3)的保护格栅(1-24)、液压回路的支架(1-12)、液压回路(1-13)、滑轨(1-10)和于液压油罐(1-23)顶部上的填充帽(1-20)。
由于风机(1-26)的直径比发动机(1-25)的直径大且这些组件以同心方式耦接的事实，有必要在升举式底座(1-9)上方安装发动机(1-25)，从而避免风机叶片(1-25)击打地面。在图3a、图3b、图4a和图4b中可以看到该特征。
位于电气组件隔室(1-5)内的是用于电气组件的托盘(1-4)，其用四个螺钉连接到所述隔室(1-5)的内部。假设隔室(1-5)与液压油罐(1-3)共享后壁，则温度传感器和液位传感器已安装在壁上，从而避免了与电气隔室(1-5)的外部连接并更简化了这里所描述的机器设计。在图3a中可以看到这些特征。
具有位于电气隔室(1-5)和干燥室(1-2)之间的导电管道(1-11)，其目的是作为电磁阀电缆以及属于安装在基座上的极限轨道传感器的电缆的通道。通过这个设计，我们一直设法保持机器内包含的其所有电气连接。在图3b中可以看到它的位置。
干燥室(1-2)是由液压油罐(1-3)前面的折叠和焊接的金属片所限定的空间。该室保持液压油不与压力计(1-13-7，1-14-2)和温度计(1-21)接触。电磁电缆和极限轨道的那些电缆也穿过该室。在3D制图形式图3a中可以看到该室的位置。
图4a和图4b示出位于液压动力机构内部的液压连接。首先，我们可以看到双泵(1-15)具有一个液压油吸入点(1-16)，而其具有阀门、过滤器和几种类型的连接器和配件。也可以看到液压油过滤器连接到双泵的第一出口的方式，以及软管如何通过几个配件从过滤器出来并连接到散热器(1-13-3)。另一软管从散热器(1-13-3)出来，其通过一组配件和连接器连接到回流软管至液压油罐(1-3)。其次，我们可以看到如何安置动力回路(1-13)。电路开始于从双泵(1-5)的第二出口出来的软管并连接到止回阀(1-13-1)，然后连接至压力控制阀(1-13-2)和流量控制阀(1-13-4)。在压力控制阀(1-13-2)中，以带有几个配件的软管和改变用于操作机械泵送液压机构的最大压力和0PSIG之间的压力控制阀(1-13-2)的电磁阀(1-13-3)的方式返回到油罐。最后，重要的是要提到各自都具有压力计的动力回路(1-13)和再循环回路(1-14)，两者都通过管道和特定高压连接器连接到其各自的回路。安装在动力回路(1-13)中的压力计(1-13-7)的目的是记录液压致动器(3)举升负载所需的压力，以便评估油井的效能。安装在再循环回路(1-14)中的压力计(1-14-2)的目的是确定液压油过滤器(1-14-1)开始被堵塞的时刻以便对过滤器改变进行编程。
图5b详细示出动力***。所述动力***是机器的心脏，且其中收纳了发动机(1-25)、风机(1-26)、钟状物(1-27)、挠性接头(1-18)和双泵(1-15)。该机器的特征在于前面提到的组件都安装在发动机轴内部，并且其以这种方式设计，以使单发动机将移动：
1.用于举升液压致动器(3)的负载的油；
2.冷却机器的油；
3.当空气穿过散热器(1-14-3)时冷却机器的空气。
仅通过使用具有通轴的发动机即可实现该特征，条件是在轴的一端是风机(1-26)，在另一端是双泵(1-15)，其中具有其各自的钟状物(1-17)和挠性接头(1-18)。
图6a示出如何组装液压致动器(3)和基座(2)。基座具有塔型结构(2-1)、所述结构的底座(2-2)、上限轨道传感器(2-3)、下限轨道传感器(2-4)、动力软管(2-5)、回流软管(2-6)、极限轨道传感器(2-3，2-4)的两个托架(2-7)、极限轨道传感器(2-3，2-4)的连接电缆(2-8)，和连接电缆(2-8)的一些电缆衬垫(2-9)。
基座(2)的底座(2-2)具有放置在井口上方的螺旋式连接，且在三通接头下方是BOP和电缆衬垫，如可以在图6b看到的。前面提到的三个部件不是机械泵送液压机构的组件，因为它们形成使用机械泵作为人工举升***的油井中的标准竣工的一部分。塔型结构(2-1)同心地安装在底座(2-2)上，且液压致动器(3)以同样的方式安装在塔型结构(2-1)上。
图7b详细示出基座(2)的结构。重要的是要提到基座(2)结构包括梯子，其允许操作人员攀爬并校准上限轨道传感器(2-3)或进行维修。在梯子的两侧也有两个平行的管道，通过该管道，液压油可上去或下来。这些管道的目的是提供对进入基座(2)并从其中出来的软管的支撑，并且也减小了所述软管的长度。
图8a、图8b和图8c详细示出液压致动器(3)的结构。我们可以看到液压致动器(3)包括：顶盖(3-1)、活塞(3-2)、活塞杆(3-3)、液压套管(3-4)、底盖(3-5)、液压致动器(3)的活塞杆(3-3)和油井的光杆之间的接头、具有附接至液压套管的托架的管状回油***(3-7)，和液压致动器(3)的顶盖(3-1)和管状回油***(3-7)之间的回流软管。特征在于该液压致动器(3)的设计是在液压套管(3-4)中其内上部分是锥形(3-4-1)的事实。这结合拧在液压套管(3-4)的外部直径上的盖(3-1)可允许活塞(3-2)进入通过液压套管(3-4)的上端。这种设计详情是重要的，因为当在液压套管(3-4)内组装活塞(3-2)时，放置在液压套管(3-4)的槽内的密封件膨胀并需要开始于较大直径且其大小逐渐减小至用于操作的最佳直径的锥形，同时在该过程中密封件不接触尖锐的线(诸如螺旋形配件的嵌条)。这是连接液压套管(3-4)与顶盖(3-1)的螺母被放置在液压套管(3-4)的外部直径上的最后一个原因。

Claims (11)

1.机械泵送液压机构，其包括：
·液压动力回路(1-13)
·液压再循环回路(1-14)和
·液压致动器(3)
其特征在于，具有使用同一轴启动馈送两个液压电路的双泵(1-15)和冷却再循环中的油的风机(1-26)的单发动机(1-25)，其中，所述发动机(1-25)、所述双泵(1-15)和所述风机(1-26)都包含在紧凑结构(1-8)内。
2.根据权利要求1所述的机械泵送液压机构，其特征在于，所述结构(1-8)还包含液压油罐(1-3)、电气组件的隔室或套管(1-5)和液压仪表板(1-7)的隔室或干燥室(1-2)。
3.根据权利要求2所述的机械泵送液压机构，其特征在于，其所有的电气连接都包含在所述结构(1-8)内。
4.根据权利要求3所述的机械泵送液压机构，其特征在于，所述结构(1-8)包含属于所述液压动力回路的流量控制止回阀(1-13-4)、先导式压力控制阀(1-13-2)、电磁阀(1-13-3)、止回阀(1-13-1)、关闭阀(1-13-6)、三通接头(1-13-5)和高压压力计(1-13-7)。
5.根据权利要求4所述的机械泵送液压机构，其特征在于，所述结构(1-8)包含属于低压液压回路的过滤器(1-14-1)、散热器(1-14-3)和低压压力计(1-14-2)。
6.根据权利要求5所述的机械泵送液压机构，其特征在于，所述结构(1-8)充当来自所述风机(1-26)的空气的聚集元件。
7.根据权利要求6所述的机械泵送液压机构，其特征在于，所述结构机械地连接至其底座上的滑轨(1-10)。
8.根据权利要求2所述的机械泵送液压机构，其特征在于，所述电气组件的所述套管(1-5)共享所述液压油罐(1-3)的后壁。
9.根据权利要求8所述的机械泵送液压机构，其特征在于，位于所述壁上的包括测量仪器中的一些的温度传感器(1-21)和液位传感器。
10.根据权利要求2所述的机械泵送液压机构，其特征在于，具有位于所述液压油罐(1-3)内部附近并包含在所述紧凑结构(1-8)内的腔室(1-2)，其具有焊接到所述室的内壁的三个钢衬套，每个衬套都包含O形圈，这避免了所述压力计球和所述衬套之间的液压油泄漏。
11.根据权利要求1所述的机械泵送液压机构，其特征在于，所述液压致动器(3)包括液压套管(3-4)和活塞，所述液压致动器(3)在所述液压套管(3-4)的上部具有允许所述活塞和其内部的密封件进入通过所述套管的顶端的内锥形状(3-4-1)。
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