CN1089139C - 长冲程抽油机 - Google Patents

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本发明属于采油机械设备技术领域。这种抽油机的特征是：前副带14的右下端固定在主动轮15上，它绕过前导轮8后与悬带器3相联接；后副带13左下端固定在主动轮15上，它绕过后导轮9′后与副配重12相联接；主带10经过前、后导轮8、9′，其右下端与主配重11联接，左下端与悬带器3联接，光杆2通过卡紧在光杆上端的方卡子坐在悬带器3的横梁上。该机具有结构新颖，抽油效率高、节能等优点，较常规游梁式抽油机可节电30%-50%，增产50%-100%。

Description

长冲程抽油机
本发明属于采油机械设备技术领域。
有杆抽油是当前世界上最主要的开采石油的方法之一，在中国约占90％以上。有杆抽油设备主要是常规的游梁抽油机，这种机型由于长期的改进完善，具有较高的可靠性，但其主要的缺点是冲程短，能耗大，抽油效率低。国外长冲程抽油机发展的比较迅速，其形式多种多样，应用最多的是塔架滚筒式，具有代表性的是法国MAPE长冲程抽油机及美国ROTAFLEX型长冲程抽油机。近年来我国长冲程抽油机的研制工作有较大进展，推出了多种新型长冲程抽油机。LCJ型链条机是我国首创的长冲程抽油机，其特点是利用链条上的特殊链节和滑块带动往返架实现光杆的往复运动，采用气平衡。这种链条机普遍存在的问题是故障频繁，可靠性差，其平均无故障时间仅四个月(2900小时)，这主要是由其换向原理决定的，即换向引起较大的动载荷，降低了链条寿命，链条平均寿命为17个月约12000小时；其次，平衡缸磨损引起漏气、漏油，另外钢丝绳易断、导轨刚性不足和光杆保护***不完善引起吊绳绞缠也是引起故障的原因。SRC型长冲程抽油机是第二代链条机，该机采用稀土同步电机变频调速，由逆变器控制实现正反转，通过减速器，链传动、悬绳器带动光杆上下运动。该机技术装备先进，采用了数控技术。但是整机造价高，目前国内尚不能制造高强度链条，国产链条寿命短，链条对振动、偏载敏感且需良好的润滑条件，要求较高的加工、安装精度和良好的保养。KCJ型卷筒宽带式长冲程抽油机也是国内研制的一种机型，该机采用欠平衡、抽油杆靠自重实现下冲程，因而每个工作周期电机只需换向一次，减小了电机换向频率。另外，由于采用同步启动技术降低了电机启动电流，提高了换向可靠性。宽带机采用电机换向，经减速器卷筒，胶带带动光杆上下运动，易于实现长冲程，调整冲程方便。柔性件采用普通胶带，平均寿命较钢丝绳和链条大为提高，可超过二年以上，胶带可缓解动载荷，对加工安装精度要求低，因而可靠性高。从原理上看，这种机型的问题是：由于采用欠平衡电机功率要大于工作周期内的平均功率；光杆自由下落，不能控制，不适于在粘油稠油地区使用；另外，宽胶带风阻力大，特别是在浅井，配种较轻时，胶带受风力作用而摆动不能工作；电器元件事故率高；胶带铆接头不可靠，易于断裂。综上所述，长冲程抽油机还存在许多不足之处，急需改进和完善。
本发明的目的在于提供一种新型长冲程抽油机，该机具有结构新颖，能耗低，抽油效率高，换向冲击力小安全可靠等优点，特别是在深井、稠油地区的石油开采。
这种长冲程抽油机，由电机18、联组V带17、减速器16、塔架4、支架7组成，其特征在于：在塔架4的底部平台上安装电机18、减速器16，联组V带17联接电机18和减速器16以传递动力，减速器16的输出轴与主动轮15用连轴器联接，天车座5的前、后支架上安装前、后导轮8、9、9′；前副带14的右下端固定在主动轮15上，前副带14绕过前导轮8后与悬带器3联接，后副带13左下端固定在主动轮15上，后副带13绕过后导轮9后，其右下端与副配重12连接；主带10经过前导轮8和后导轮9′，其右下端与主配重11连接，左下端与悬带器3连接；光杆2通过卡紧在光杆上端的方卡子坐在悬带器的横梁上；主带10、前副带14和后副带13可采用钢丝绳芯胶带和高强度纤维绳，主动轮15、前导轮8和后导轮9、9′可制成筒式的也可以制成轮式的，主动轮15和前导轮8分别都是一体的，后导轮9、9′是三个同轴直径相同的导轮；前副带14和后副带13在主动轮15上可以交叉布置也可以开式布置；主、副配重上要装引轮，主、副配重11、12可做成主体和可调两部分，可调部分做成若干小块，以便调换。
电机16的正反转由电气控制***控制实现。
主配重11与副配重12的重量之和初定为等于油井抽油杆系的重量加上提升液柱重量的二分之一。这样，电机正反转(上冲、下冲)时所需克服工作阻力均为油井中被提升液柱的一半重力，能耗最少。抽油机实际运行时还有惯性力，摩擦阻力等影响，可调整副配重12的重量，使上、下冲程的电流相等或接近相等。
主、副配重分开设置，便于调整平衡且可减小主动轮15的径向力，同时也避免了由于主动轮15缠绕和放开时带长不等而造成的松带现象。
附图及实施例：
图1为长冲程抽油机的结构示意正视图
图2为长冲程抽油机的结构示意侧视图
图3为长冲程抽油机M向视图
图4为前后副带在主动轮上的布置图
附图1是本发明公开的一个实施例(见图1，图2)在塔架上的底部平台上安装电机18、减速器16，联组V带17联接电机18和减速器16以传递动力。减速器16的输出轴与主动轮15用联轴器联接，前副带14的右下部固定在主动轮15上，前副带14绕过前导轮8后与悬带器3相联接，后副带13的左下端固定在主动轮15上。后副带13绕过后导轮9后，其右下端与副配重12相联接；主带10经过前导轮8和后导轮9，其右下端与主配重11联接，左下端与悬带器3联接，抽油杆2通过卡紧在光杆上端的方卡子坐在悬带器3的横梁上。在本实施例中，主带10、前副带14和后副带13采用钢丝绳芯胶带，主动轮15、前导轮8和后导轮9，9′被加工成筒式的(见图3)，前副带14和后副带13在主动轮15上呈交叉布置(见图4)，主、副配重上安装引轮使它们在轨道上上下运动。工作时，上冲程，电机18正转(图1顺时针方向)通过联组V带17、减速器16、驱动主动轮15作顺时针转动，因而缠绕前副带14使悬带器3上升且带动光杆2提升。同时，主动轮15放开后副带13，使副配重12在自重作用下下降。下冲程，电机18反转(图1逆时针方向)带动主动轮15逆时针方向转动，缠绕后副带13使副配重12提升，同时放开前副带14使悬带器3连同光杆2下降。
为了克服正、反转换向时***惯性的影响，减小制动时间，保证所需的冲次，本发明考虑了两项措施：一是利用主动轮15绕带与放带的直径差形成反向力矩，例如配重11、12降至下极限位置时，电机已断电，后副带13在主动轮15上的缠绕半径最小，这时悬带器3在上极限位置，前副带14在主动轮15上的缠绕半径最大，因而杆系重力对主动轮15的力矩大于副配重12对主动轮15之力矩，两者之差形成反向力矩，阻止杆系靠惯性继续向上运动，并帮助杆系反向而向下运动。同理，这个反向力矩会阻止配重在上极限位置(电机已断电)继续向上运动，并帮助它反向、向下运动。二是在悬带器3(或配重)达到上、下极限位置之前的某一位置令电机断电，使***的动能转化为上升件(杆系或配重)的势能。因该发明不使用制动抱闸，这样可最大限度的节能。
在修井作业时，本发明可简便的实现修井让位作业：停机刹车后，先将光杆2卡在井口防尘盒上，松开悬带器横梁上的光杆方卡子。将前导轮8的支架7通过钢丝绳及夹子与主带10联起来，松开前支架7与天车座5的连接螺栓6后，间歇地松放手闸1，由于主配重11的重力会带动支架7连同前导轮8后转75°(有档铁限位)后移0.8m，修井作业完毕之后，正转点车可使支架7复位。
同样，本发明可方便的测示功图。将光杆2在防尘盒上方用方卡子卡住后，点动电机反转，使副配重12上升，这时由于光杆卡住不动，配重11也不动因而副配重12将托起主配重11，从而使主带10放松，在悬带器横梁与上端光杆卡子间形成足够的空隙可放入动力示功仪。
这种抽油机对于井况稳定的抽油机，可以去掉主带10，仅保留前副带14、后副带13、配重11、12合为一个，也可以正常作业。
该发明具有结构新颖，能耗低、抽油效率高等优点，较常规游梁式抽油机可节电30％～50％左右，增产50％～100％左右。

Claims (7)

1、一种长冲程抽油机，由电机(18)、联组V带(17)、减速器(16)、塔架(4)和支架(7)组成，其特征在于：在塔架(4)的底部安装电机(18)、减速器(16)，联组V带(17)联接电机(18)和减速器(16)以传递动力，减速器(16)的输出轴与主动轮(15)用连轴器联接，天车座(5)的前、后支架上安装前、后导轮(8)、(9)、(9′)，前副带(14)的右下端固定在主动轮(15)上，前副带(14)绕过前导轮(8)后与悬带器(3)相联接；后副带(13)左下端固定在主动轮(15)上，后副带(13)绕过后导轮(9)后，其右下端与副配重(12)相连接；主带(10)经过前导轮(8)和后导轮(9′)，其右下端与主配重(11)相连接，左下端与悬带器(3)相连接；光杆(2)通过卡紧在光杆上端的方卡子坐在悬带器(3)的横梁上。
2、根据权利要求1所述的长冲程抽油机，其特征在于：主带(10)、前副带(14)、后副带(13)可采用钢丝绳芯胶带，也可以采用高强度纤维绳。
3、根据权利要求1所示的长冲程抽油机，其特征在于：主动轮(15)、前导轮(8)、后导轮(9)、(9′)可制成筒式的，也可以制成轮式的。
4、根据权利要求1所述的长冲程抽油机，其特征在于：主配重(11)、副配重(12)上安装引轮。
5、根据权利要求1所述的长冲程抽油机，其特征在于：主配重(11)、和副配重(12)可做成主体和可调两部分，可调部分做成若干小块。
6、根据权利要求1所述的长冲程抽油机。其特征在于：前副带(14)和后副带(13)在主动轮(15)上可以交叉布置也可以开式布置。
7、根据权利要求1所述的长冲程抽油机。其特征在于：主动轮(15)和前导轮(8)分别都是一体的，后导轮(9)、(9′)是三个同轴直径相同的导轮。
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