一種雙平衡增程式液壓抽油的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種雙平衡增程式液壓抽油機(jī)，至少包括底座、抽油泵、抽油桿、懸繩器、液壓油缸以及液壓泵站，其中抽油泵安裝在抽油桿的底端，抽油桿的頂端連接懸繩器，所述的液壓油缸為三腔室液壓缸，其固定連接在底座上，三腔室液壓缸中設(shè)有活塞桿、兩個液壓腔和一個氣腔，活塞桿的底端固定連接有環(huán)形活塞，所述的活塞桿上連接有沖程倍增系統(tǒng)，所述沖程倍增系統(tǒng)包括定滑輪組、動滑輪A、動滑輪B以及鋼絲繩，其中動滑輪A鉸接在活塞桿的頂端，鋼絲繩A繞在動滑輪A上。本實(shí)用新型提供的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)解決了目前油田采油設(shè)備中采油效率低、平衡效果差、沖程短、電機(jī)裝機(jī)功率大、不便于調(diào)平衡和沖程沖次的問題。
【專利說明】一種雙平衡增程式液壓抽油機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于石油工業(yè)的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)，是典型的機(jī)電液一體化設(shè)備，屬采油設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，汽車和工程機(jī)械領(lǐng)域?qū)κ偷男枨罅吭絹碓酱?，使石油供不?yīng)求，同時又隨著對石油資源的過度開采，油液含水率越來越高。目前國內(nèi)油田的采油設(shè)備，約90%的抽油機(jī)都是游梁式抽油機(jī)，但是因游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，決定了它的平衡效果差，使其減速箱輸出軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)“超扭矩”、電動機(jī)裝機(jī)功率過高和曲柄凈扭矩脈動大現(xiàn)象，致使抽油機(jī)“大馬拉小車”、效率低。其次游梁式抽油機(jī)也不易滿足長沖程和低沖次的需求。又因目前我國許多油田隨地層變化后油液滲透率逐漸降低和含水量逐漸升高，井下供液通常不足，游梁式抽油機(jī)不易調(diào)平衡和調(diào)沖次的缺點(diǎn)導(dǎo)致抽油機(jī)易出現(xiàn)抽空現(xiàn)象。故游梁式抽油機(jī)有體型龐大笨重、運(yùn)輸不便、沖程短又不便于調(diào)節(jié)沖次、工作效率低和能耗大的不足，導(dǎo)致每年電費(fèi)成為油田約50%的開支。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對目前油田采油設(shè)備的采油效率低、平衡效果差、沖程短、電機(jī)裝機(jī)功率大、不便于調(diào)平衡和沖程沖次的問題，本申請?jiān)O(shè)計(jì)了一種長沖程、低沖次的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)，該抽油機(jī)能夠提高采油效率和平衡度，在定產(chǎn)條件下降低電動機(jī)裝機(jī)功率，以達(dá)到節(jié)能減耗的作用。
[0004]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型上述目的所采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種雙平衡增程式液壓抽油機(jī)，至少包括底座、抽油泵、抽油桿、懸繩器、液壓油缸以及液壓泵站，其中抽油泵安裝在抽油桿的底端，抽油桿的頂端連接懸繩器，所述的液壓油缸為三腔室液壓缸，三腔室液壓缸中設(shè)有兩個液壓腔和一個氣腔，液壓泵站與兩個液壓腔連接，氣腔上連接有氣體平衡單元，所述氣體平衡單元為氣體平衡室以及儲存在其中的高壓氣體，所述的高壓氣體通過管道與氣腔連通；所述的三腔室液壓缸的活塞桿上連接有沖程倍增系統(tǒng)，所述沖程倍增系統(tǒng)包括定滑輪組、動滑輪A、動滑輪B以及鋼絲繩，其中動滑輪A鉸接在活塞桿的頂端，鋼絲繩A繞在動滑輪A上，鋼絲繩A的一端固定在底座上，另一端通過懸繩器與抽油桿連接；定滑輪組安裝固定在動滑輪A的上方，鋼絲繩C繞在定滑輪組上，鋼絲繩C的一端連接在動滑輪A上，另一端連接在動滑輪B上，所述的鋼絲繩B繞在動滑輪B上，鋼絲繩B的一端固定在底座上，鋼絲繩B的另一端連接有機(jī)械配重箱，所述機(jī)械配重箱中放置有配重塊。
[0006]所述的定滑輪組中設(shè)有四個定滑輪，四個定滑輪分成兩排，鋼絲繩C設(shè)有兩根，每一根鋼絲繩C均繞過同排的兩定滑輪，兩根鋼絲繩C的兩端分別連接在動滑輪A和動滑輪B的轉(zhuǎn)軸的兩端。
[0007]三腔室液壓缸固定連接在底座上，活塞桿的底端固定連接有環(huán)形活塞，活塞通過密封元件和三腔室液壓缸構(gòu)成滑動副，其中第一液壓腔呈環(huán)形，位于活塞桿與缸體之間，氣腔位于活塞的下方，第二液壓腔位于缸體的中心，且與活塞桿的內(nèi)腔連通；上述兩個液壓腔和氣腔中均設(shè)有接口，分別為接口 A接口 B和接口 C，其中接口 A位于第一液壓腔的頂部，接口 B位于第二液壓腔的底部，接口 C位于氣腔的底部，上沖程時液壓泵站中的液壓油通過接口 B進(jìn)入缸體，通過接口 A從缸體流出；下沖程時，液壓泵站中的液壓油通過接口 A進(jìn)入缸體，通過接口 B從缸體流出；高壓氣體通過接口 C進(jìn)出氣腔。
[0008]本申請?zhí)峁┑碾p平衡增程式液壓抽油機(jī)以其液壓泵站、三腔室液壓缸及液壓元器件集成的液壓驅(qū)動系統(tǒng)來取代油田仍廣泛使用的游梁式抽油機(jī)的電動機(jī)和減速器組成的驅(qū)動系統(tǒng)。三腔室液壓缸通過液壓管路、氣壓管路和鋼絲繩分別與液壓泵站、氣體平衡室和機(jī)械配重箱及抽油桿連接。本實(shí)用新型專利的液壓泵站將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能后，通過油路和換向閥流向三腔室液壓缸的液壓腔，以驅(qū)動三腔室液壓缸實(shí)現(xiàn)伸縮的往復(fù)運(yùn)動，帶動井下抽油泵軸向往復(fù)運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)抽油的目的。
[0009]本實(shí)用新型專利的有益效果是，較易實(shí)現(xiàn)游梁式抽油機(jī)不易達(dá)到的長沖程、不易調(diào)節(jié)沖程和沖次，實(shí)現(xiàn)了抽油桿的增程，采用機(jī)械配重和氣體平衡雙平衡系統(tǒng)有效回收利用了抽油桿的重力勢能，提高抽油機(jī)的平衡度和運(yùn)行平穩(wěn)性，降低了慣性載荷，定產(chǎn)條件下降低電動機(jī)裝機(jī)功率，提高采油效率，節(jié)省可觀電能；另外本裝置占地面積小、設(shè)備制造用材少、易加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型提供的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)的整體原理示意圖；
[0011]圖2為三腔室液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為圖3的局部放大圖。
[0014]圖中:1_抽油泵，2-抽油桿，3-懸繩器，4-三腔室液壓缸，5-鋼絲繩A，6_動滑輪A，7-鋼絲繩C，8-定滑輪，9-動滑輪B，10-鋼絲繩B，11-機(jī)械配重箱，12-氣體平衡室，13-液壓蓄能器，14-液壓泵站，15-定滑輪支座，16-頂架，17-豎直支架，18-底座，19-液壓系統(tǒng)控制箱，20-接口 A，21-接口 B，22-接口 C，23-活塞桿，24-活塞，25-氣腔，26-第一液壓腔，27-第二液壓腔。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做詳細(xì)具體的說明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于以下實(shí)施例。
[0016]本實(shí)用新型所提供的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)的整體原理圖如圖1所示，包括底座18、抽油泵1、抽油桿2、懸繩器3、液壓油缸以及液壓泵站14，其中抽油泵I安裝在抽油2桿的底端，抽油桿2的頂端連接懸繩器3。
[0017]所述的液壓油缸為三腔室液壓缸4，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，三腔室液壓缸4固定連接在底座上，三腔室液壓缸中設(shè)有活塞桿23、兩個液壓腔和一個氣腔25，活塞桿23的底端固定連接有環(huán)形活塞24，活塞24通過密封元件和三腔室液壓缸4構(gòu)成滑動副，其中第一液壓腔26呈環(huán)形，且位于活塞桿與缸體之間，氣腔25位于活塞24的下方，第二液壓腔27位于缸體的中心，且與活塞桿的內(nèi)腔相連通；上述兩個液壓腔和氣腔25中均設(shè)有接口，分別為接口 A20接口 B21和接口 C22，其中接口 A20位于第一液壓腔26的頂部，接口 B21位于第二液壓腔27的底部，接口 C22位于氣腔25的底部，上沖程時液壓泵站中的液壓油通過接口 B進(jìn)入缸體，通過接口 A從缸體流出；下沖程時，液壓泵站中的液壓油通過接口 A進(jìn)入缸體，通過接口 B從缸體流出，液壓泵站14上設(shè)有液壓儲能器13 ;所述氣腔25上連接有氣體平衡單元，所述氣體平衡單元為氣體平衡室12以及儲存在其中的高壓氣體，所述的高壓氣體通過管道與接口 C22進(jìn)出氣腔25。
[0018]所述的活塞桿上連接有沖程倍增系統(tǒng)，所述沖程倍增系統(tǒng)包括定滑輪組、動滑輪A6、動滑輪B9以及鋼絲繩，其中動滑輪A6鉸接在活塞桿的頂端，鋼絲繩A5繞在動滑輪A6上，鋼絲繩A的一端固定在底座18上，另一端通過懸繩器3與抽油桿2連接；定滑輪組安裝固定在動滑輪A的上方，鋼絲繩C7繞在定滑輪組上，鋼絲繩C7的一端連接在動滑輪A上，另一端連接在動滑輪B上，所述的鋼絲繩BlO繞在動滑輪B9上，鋼絲繩BlO的一端固定在底座18上，鋼絲繩BlO的另一端連接有機(jī)械配重箱11,所述機(jī)械配重箱11中放置有配重塊。
[0019]在本實(shí)施例中所提供的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示，裝置整體安裝在底座18、豎直支架17和頂架16上，頂架16上設(shè)置有定滑輪支座15，液壓蓄能器和液壓泵站均安裝在液壓系統(tǒng)控制箱19中。在本實(shí)施例中所述的定滑輪組中設(shè)有四個定滑輪8，四個定滑輪8分成兩排，均安裝在定滑輪支座15上，鋼絲繩C7設(shè)有兩根，每一根鋼絲繩C7均繞過同排的兩定滑輪8，兩根鋼絲繩C的兩端分別連接在動滑輪A6和動滑輪B9的轉(zhuǎn)軸的兩端。
[0020]本實(shí)施例所提供的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)的工作原理如下:液壓泵站為驅(qū)動源，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能后，將壓力油從接口 B泵入第二液壓腔，同時氣體平衡室的高壓氣體通過接口 C流入氣腔，在二者的共同作用下推動活塞桿伸出，氣體平衡室存儲能量得到釋放，與此同時液壓油從接口 A流出，流回油箱。當(dāng)活塞桿伸出時，動滑輪A上升帶動抽油桿上升實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)上沖程。根據(jù)動滑輪原理，抽油桿上升高度為S，活塞桿的上升高度為S/2，從而實(shí)現(xiàn)抽油桿的增程作用；同時通過鋼絲繩C與動滑輪A連接的動滑輪B的下降高度為S/2，同理，機(jī)械配重箱在其自重作用下下降高度為S，其行程與抽油桿的行程相同，故該實(shí)施例中活塞桿和抽油桿行程對動滑輪B和機(jī)械配重箱行程為原點(diǎn)對稱結(jié)構(gòu)。
[0021]同理，在下沖程時，抽油桿在自重作用下下降高度為S，動滑輪A下降，活塞桿的下降高度為S/2，活塞桿縮回將氣腔里氣體壓回氣體平衡室中，從而把抽油桿的重力勢能存儲起來，動滑輪B和機(jī)械配重箱在活塞桿和抽油桿的作用下上升，動滑輪B的上升高度為S/2，機(jī)械配重箱上升高度為S，完成一個沖次。
【權(quán)利要求】
1.一種雙平衡增程式液壓抽油機(jī)，至少包括底座、抽油泵、抽油桿、懸繩器、液壓油缸以及液壓泵站，其中抽油泵安裝在抽油桿的底端，抽油桿的頂端連接懸繩器，其特征在于:所述的液壓油缸為三腔室液壓缸，三腔室液壓缸中設(shè)有兩個液壓腔和一個氣腔，液壓泵站與兩個液壓腔連接，氣腔上連接有氣體平衡單元，所述氣體平衡單元為氣體平衡室以及儲存在其中的高壓氣體，所述的高壓氣體通過管道與氣腔連通；所述的三腔室液壓缸的活塞桿上連接有沖程倍增系統(tǒng)，所述沖程倍增系統(tǒng)包括定滑輪組、動滑輪A、動滑輪B以及鋼絲繩，其中動滑輪A鉸接在活塞桿的頂端，鋼絲繩A繞在動滑輪A上，鋼絲繩A的一端固定在底座上，另一端通過懸繩器與抽油桿連接；定滑輪組安裝固定在動滑輪A的上方，鋼絲繩C繞在定滑輪組上，鋼絲繩C的一端連接在動滑輪A上，另一端連接在動滑輪B上，所述的鋼絲繩B繞在動滑輪B上，鋼絲繩B的一端固定在底座上，鋼絲繩B的另一端連接有機(jī)械配重箱，所述機(jī)械配重箱中放置有配重塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)，其特征在于:所述的定滑輪組中設(shè)有四個定滑輪，四個定滑輪分成兩排，鋼絲繩C設(shè)有兩根，每一根鋼絲繩C均繞過同排的兩定滑輪，兩根鋼絲繩C的兩端分別連接在動滑輪A和動滑輪B的轉(zhuǎn)軸的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙平衡增程式液壓抽油機(jī)，其特征在于:三腔室液壓缸固定連接在底座上，活塞桿的底端固定連接有環(huán)形活塞，活塞通過密封元件和三腔室液壓缸構(gòu)成滑動副，其中第一液壓腔呈環(huán)形，位于活塞桿與缸體之間，氣腔位于活塞的下方，第二液壓腔位于缸體的中心，且與活塞桿的內(nèi)腔連通；上述兩個液壓腔和氣腔中均設(shè)有接口，分別為接口 A接口 B和接口 C，其中接口 A位于第一液壓腔的頂部，接口 B位于第二液壓腔的底部，接口 C位于氣腔的底部，上沖程時液壓泵站中的液壓油通過接口 B進(jìn)入缸體，通過接口A從缸體流出；下沖程時，液壓泵站中的液壓油通過接口 A進(jìn)入缸體，通過接口 B從缸體流出；高壓氣體通過接口 C進(jìn)出氣腔。
【文檔編號】E21B43/00GK203925438SQ201420361842
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】饒建華, 肖陶康, 程鵬, 蔡詩龍, 饒煒龍, 劉浩, 雷波 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）