專利名稱：單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田開發(fā)的一種抽油設(shè)備，尤其涉及一種可節(jié)能、提高系統(tǒng)效 率、降低原油生產(chǎn)成本的單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備。
技術(shù)背景我國有油井十幾萬口，百分之九十五以上是有桿抽油井。抽油設(shè)備則以游 梁式抽油機(jī)和上下往復(fù)柱塞式抽油泵為主體。泵的泵筒接在油管下端，柱塞接 到油桿下端，抽油機(jī)通過油桿帶動井下泵的柱塞往復(fù)運(yùn)動。上行時泵筒下部固 定閥打開油被抽吸到泵筒內(nèi)，下行時固定閥關(guān)閉，柱塞下端的游動閥打開，油 進(jìn)入油管，如此往復(fù)循環(huán)不斷，油被提升到地面。這種抽油方式已延續(xù)一百多 年，不單中國，全世界目前也是如此，它突出的特征是在環(huán)境惡劣的條件下有 很高的可靠性，但也有很多致命性的問題。這些問題概括起來的集中表現(xiàn)就是系統(tǒng)效率低下，我國大約在23%左右，與世界水平比可能是最低的。這和我們的 科學(xué)發(fā)展觀、節(jié)約環(huán)保型社會的發(fā)展目標(biāo)不相適應(yīng)。系統(tǒng)效率低的主要原因一 是泵效低，全國平均30%左右；二是抽油機(jī)的傳動效率低而且二者之間沒有有效 的聯(lián)系和控制。1、抽油泵的主要問題① 氣影響嚴(yán)重。油氣同時存在而且氣量遠(yuǎn)大于油量，固定闊打開進(jìn)油時氣 很快進(jìn)入而油只是氣的攜帶物進(jìn)入很少。雖有防氣的氣錨設(shè)備但它只能裝在泵 的下方，在泵向上抽油時造成負(fù)壓又形成油氣分離，效果不好，很少使用。② 泵的上部缺少一個進(jìn)油閥。柱塞到上死點(diǎn)時已失去再抽吸的能力，不滿 的空間被氣占據(jù)，泵內(nèi)外壓力平衡，上部如再有一個常開閥，油靠重力灌入， 氣能排出，只要給泵一個時間就有充滿的機(jī)會，這是徹底解決泵效問題的關(guān)鍵。③ 固定閥結(jié)構(gòu)不合理，功能不全。閥球上下垂直運(yùn)動，因閥球自重，給進(jìn) 油造成很大阻力，而且撞擊損壞嚴(yán)重壽命短。停抽時沒有開起功能，不能使油 套管連通，給油井作業(yè)造成困難。2、抽油機(jī)的主要問題① 傳動過程太長，效率低。從電機(jī)到油桿要經(jīng)過很多傳動過程，包括電機(jī)在內(nèi)，地面系統(tǒng)效率經(jīng)測算只有65%左右。② 裝機(jī)容量過大。由于抽油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)和油井垂直提升載荷特性及平 衡重的使用造成很大的自重，運(yùn)轉(zhuǎn)慣量過大，啟動停止困難，為保證特殊情況 時能正常啟動，裝機(jī)容量必須加大，使其長期處于大馬拉小車的狀態(tài)。③ 運(yùn)轉(zhuǎn)速度過大，沖次頻繁，造成嚴(yán)重磨損。從光桿到抽油泵柱塞，油桿 長度少則500米，多則3000米以上，而抽油機(jī)沖次數(shù)最少6次/分鐘，多則15 次/分鐘，每天8000多次，年300萬次以上，造成油泵、油桿、油管和抽油機(jī) 損壞十分嚴(yán)重，付出巨大維護(hù)代價。④ 油井生產(chǎn)動態(tài)在抽油機(jī)上沒有監(jiān)測和顯示。由于四連桿機(jī)構(gòu)形成的往復(fù) 運(yùn)動是全程的變速運(yùn)動，加上沖次頻繁，井下油桿油管的彈性變型加大，造成 載荷，電流頻繁而又無規(guī)則的變動，再好的監(jiān)測設(shè)備也無法測出近似準(zhǔn)確結(jié)果， 隨時掌握油井生產(chǎn)狀態(tài)很困難。⑤ 最根本的問題是抽油機(jī)和抽油泵不能直接聯(lián)控?，F(xiàn)有技術(shù)的機(jī)泵也能聯(lián) 控，就是泵效低時可減小工作參數(shù)，如泵徑、沖程和沖數(shù)，使沉沒度增加從而 使泵效提高。但是這樣會造成油井對地層回壓增大，采油壓差減小，產(chǎn)能下降， 縱使微量下降的經(jīng)濟(jì)損失也十分驚人，是節(jié)約多少電能也補(bǔ)不上的，所以產(chǎn)量 第一，泵效第二是其必然。要想在低沉沒度的情況下保證油井高產(chǎn)必須單沖程 機(jī)泵聯(lián)控，泵不滿抽油機(jī)不動，等待泵滿了抽油機(jī)再動，現(xiàn)有技術(shù)根本辦不到。針對以上問題幾十年來各界人士做了大量的工作，取得了很多成果，就抽 油泵的專利便有幾百項(xiàng)，抽油機(jī)的專利有兩千多項(xiàng)，遺憾的是系統(tǒng)效率沒有明 顯的改進(jìn)，原因到底是什么？發(fā)明人認(rèn)為，從宏觀上說，沒有從全系統(tǒng)綜合統(tǒng) 一解決問題，從微觀上看沒有從最小過程單元去解決問題。也就是說計(jì)算機(jī)是 從l、 0開始，物質(zhì)是從1個分子結(jié)構(gòu)開始，抽油機(jī)系統(tǒng)也應(yīng)從一個沖程開始解 決，沖程是抽油系統(tǒng)工作運(yùn)行的最小單元?，F(xiàn)有技術(shù)中的一個沖程由始到終存 在如下主要問題① 油在進(jìn)泵前沒有進(jìn)行有效的油氣分離措施。② 油進(jìn)泵靠由下向上吸入，有利氣而不利油進(jìn)入，應(yīng)該由上向下灌入，這樣有利油而不利氣進(jìn)入。③ 固定閥進(jìn)油阻力大，影響進(jìn)油量且功能不全。④ 泵上部缺一個進(jìn)油閥，柱塞到上死點(diǎn)時泵不滿，沒有二次進(jìn)油的條件。⑤ 即使有二次進(jìn)油的條件，抽油機(jī)因慣性能過大，不能隨時停止運(yùn)轉(zhuǎn)。⑥ 泵的充滿狀態(tài)沒有可靠的監(jiān)測，抽油機(jī)無法進(jìn)行程序控制。 解決以上問題，抽油系統(tǒng)的問題就會得到根本的改善。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是把現(xiàn)有技術(shù)存在的問題綜合起來統(tǒng)一考慮，改變機(jī)泵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn) 單沖程運(yùn)行全過程最優(yōu)化，為節(jié)能、提高系統(tǒng)效率和降低生產(chǎn)成本提供一種單 沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是抽油機(jī)采用滾珠絲杠傳動方式，很長的滾珠絲 杠上安裝滾珠螺母，絲杠從空心軸電機(jī)穿過，上下兩端固定在機(jī)架上，電機(jī)和 滾珠螺母聯(lián)接并用機(jī)架頂端的導(dǎo)繩輪上的鋼繩、懸繩器、油桿和井下抽油泵的 柱塞連接。電機(jī)帶動滾珠螺母在絲杠上旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生位移，正轉(zhuǎn)上行、反轉(zhuǎn)下行， 帶動柱塞上下往復(fù)運(yùn)行。抽油泵上部再設(shè)一個上進(jìn)油閥，柱塞到上死點(diǎn)時閥打 開，靠重力分離油向下進(jìn)入泵內(nèi)，而泵內(nèi)氣體則從上進(jìn)油閥排出。這時抽油機(jī) 停機(jī)給泵一個充滿的時間，停機(jī)時間長短由油井產(chǎn)能設(shè)定，產(chǎn)能高的停機(jī)時間 短，反之停機(jī)時間長。停機(jī)時間到，柱塞下行通過上進(jìn)油閥后，常開的上進(jìn)油 閥在管內(nèi)液柱的壓力作用下使閥球外移到闊座而關(guān)閉。機(jī)泵的正反停全過程按 運(yùn)行要求在變頻器操作面板上設(shè)定并可根據(jù)工作實(shí)際情況修改設(shè)定值。形成一 個簡單、高效、節(jié)能、可靠的機(jī)電泵一體化單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備。所述的一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，其特征在于所述升降車沿著有刻 度的軌道運(yùn)行，軌道上帶有標(biāo)尺，升降車上裝有指重表和電流表，用于觀測柱 塞的運(yùn)行位置、載荷與電流值。所述的-種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，其特征在于所述的上泵筒和下泵 筒外面分別套裝有比上進(jìn)油閥和固定閥位置更高的上氣錨和下氣錨。所述的一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，其特征在于所述的固定閥包括有 閥體、閥罩、閥座和閥球，所述的閥罩上有游動閥頂管、楔形體，楔形體中裝 彈簧和彈簧頂桿，楔形體及其彈簧件通常均偏置于閥體右側(cè)，進(jìn)油閥球被沖向左側(cè)渦流區(qū)而重心仍在閥座的座孔內(nèi)。所述的一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，其特征在于所述的上進(jìn)油閥由位 于上下泵筒間的接管、固定閥座及閥球所組成，閥球置于閥座孔與上下泵筒接管上的窗口之間，所述閥座孔與窗口螺紋連接，其中心線小a與4)b有偏心距， 使閥球依其自重保持與閥座孔常開。所述的單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備的采油方法，其特征在于包括下述工藝步驟(1) 定時停機(jī)，此時控制系統(tǒng)的時間繼電器在運(yùn)行，上進(jìn)油閥開著向泵內(nèi) 進(jìn)油，固定閥關(guān)閉停止進(jìn)油，而下氣錨開始工作進(jìn)行油氣分離和儲油；同時， 柱塞與上泵筒配合間隙在漏油，其漏失量取決于閥的靈敏度，應(yīng)視每口井的實(shí) 測數(shù)據(jù)確定最短停機(jī)時間；(2) 上閥封閉，柱塞下行到上進(jìn)油閥時，上閥停止進(jìn)油，上進(jìn)油閥關(guān)閉后 上氣錨進(jìn)行油氣分離和儲油；(3) 產(chǎn)油監(jiān)測，當(dāng)柱塞下行到游動閥接觸泵內(nèi)液面時，游動閥打開，油井 液柱載荷消失，電機(jī)平衡重載荷變大，地面指重表下降，電流表上升，結(jié)合該 點(diǎn)的行程位置可知油井產(chǎn)油狀態(tài)，游動閥打開過程的長短取決于泵的充滿程度， 泵的充滿程度可由示功圖降載線顯示，充滿程度好，示功圖的降載線接近于垂 線，否則為不規(guī)則的弧線，反映了降載中的氣影響，它干擾了充滿程度的判定；(4) 柱塞出油，游動閥打開后油進(jìn)入油管，泵無漏失量柱塞可慢速運(yùn)行或 任意停機(jī)，以待油井供油，氣錨進(jìn)行油氣分離和儲油，當(dāng)氣錨內(nèi)有足夠的油量 時，進(jìn)入下步程序；(5) 下死點(diǎn)換向， 一段速下行時間到達(dá)設(shè)定值時，變頻器給出反轉(zhuǎn)換向指 令，電機(jī)按給定時間減速，逐漸接近換向儲能器，儲能器把運(yùn)轉(zhuǎn)的慣性能儲存， 然后釋放利用滾珠絲杠反推電機(jī)反轉(zhuǎn)升速，變頻器適時給出檢速起動頻率，電 機(jī)按時起動；(6) —次進(jìn)油，柱塞開始上行，游動閥關(guān)閉，固定閥打開，下氣錨的油從 固定閥壓入泵內(nèi)，當(dāng)泵內(nèi)液柱高于下氣錨時，泵由灌入狀態(tài)變?yōu)槌槲鼱顟B(tài)，泵 內(nèi)很難充滿，相差多少與油井狀態(tài)有關(guān)-,(7) 二次進(jìn)油，當(dāng)一次進(jìn)油由灌入到抽吸狀態(tài)，表明泵內(nèi)壓力低于油井壓力，當(dāng)柱塞運(yùn)行到上進(jìn)油閥以上時，上氣錨的液柱壓力大于泵內(nèi)壓力，油自然 通過常開的上進(jìn)油閥再次進(jìn)泵，由于上氣錨中儲油量遠(yuǎn)大于泵不滿部分，油靠 重力分離作用進(jìn)入泵內(nèi)，而氣體被排出；(8)上死點(diǎn)換向，當(dāng)柱塞下端上行通過上進(jìn)油閥，二段速時間到，變頻器 發(fā)出換向指令，電機(jī)減速并壓縮下?lián)Q向儲能器，電機(jī)轉(zhuǎn)速等于零時變頻器進(jìn)入 了三段速，按設(shè)定時間零頻運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)直流制動，直流制動時間就是保證二次 進(jìn)油時間，時間到后電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動，柱塞下行，進(jìn)入下一沖程。 本發(fā)明的有益效果是1、 抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、傳動過程短、造價低、效率高；轉(zhuǎn)動慣量小，可以頻 繁啟動停止。2、 抽油泵上部設(shè)上進(jìn)油閥，外設(shè)高位氣錨，泵效可以控制。3、 固定閥以上有游動閥以及固定閥上帶有起開器及閥球偏置結(jié)構(gòu)，提高了 泵效。必要時可使油套連通，不起動油管而對油井采取各種措施，可使油井增 產(chǎn)和保證環(huán)保、延長固定閥使用壽命。4、 抽油機(jī)和抽油泵聯(lián)合控制運(yùn)轉(zhuǎn)，大幅度提高了系統(tǒng)效率，不但節(jié)省成倍 以上的能源，而且可節(jié)省成倍以上的維護(hù)費(fèi)用，有效的降低原油生產(chǎn)成本。5、 裝有行程標(biāo)尺、指重表、電流表，隨時可直觀的掌握油井生產(chǎn)狀態(tài)，即 時發(fā)現(xiàn)問題，保障油井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。同時可通訊聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制集中管理， 可處理油井管理的全部資料信息。6、 由地面計(jì)量變?yōu)榫掠?jì)量，省去大量的油田建設(shè)費(fèi)用?？傊?，單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備將使抽油系統(tǒng)技術(shù)全面更新，社會和經(jīng) 濟(jì)效益巨大。


本發(fā)明有附圖8幅，其中圖1是本發(fā)明抽油機(jī)結(jié)構(gòu)主視圖；圖2是本發(fā)明抽油機(jī)結(jié)構(gòu)左視圖；圖3是本發(fā)明抽油泵柱塞上死點(diǎn)時工作原理圖；圖4是本發(fā)明抽油泵柱塞下死點(diǎn)時工作原理圖；圖5是本發(fā)明上進(jìn)油閥結(jié)構(gòu)縱向剖面圖；圖6是本發(fā)明固定閥結(jié)構(gòu)剖面圖；圖7是本發(fā)明變頻器控制基本線路圖；圖8是本發(fā)明的采油工藝流程圖。在圖中1、變頻器，2、升降車，3、指重表，4、電流表，5、標(biāo)尺，6、導(dǎo)繩輪，7、鋼絲繩，8、機(jī)架，9、懸繩器，10、滾珠絲杠，11、滾珠螺母，12、 聯(lián)軸器，13、平衡重，14、空芯軸電機(jī)，15、失電控制器，16、排線電纜，17、 換向儲能器，18、油桿，19、油管，20、上氣錨，21、上泵筒，22、柱塞，23、 游動閥，24、上進(jìn)油閥，25、間隔接頭，26、下泵筒，27、下氣錨，28、固定 閥，29、游動閥頂管，30、楔形體，31、彈簧，32、線罩，33、閥體，34、彈 簧頂桿，35、閥球，36、閥座，38、接管，39、固定閥座，40、閥球。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1、圖2所示的一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控抽油設(shè)備。包括地面驅(qū)動設(shè)備抽油 機(jī)、有和外線電網(wǎng)連接的變頻器1，電流通過排線電纜16接到空芯軸電機(jī)14上， 其空芯軸內(nèi)裝有滾珠絲杠10，空芯軸上端通過聯(lián)軸器12和裝在滾珠絲杠10上 的滾珠螺母ll聯(lián)接，空芯軸下端裝有失電控制器15，滾珠絲杠10上下兩端裝 有換向儲能器17并固定在機(jī)架8上?？招倦姍C(jī)14機(jī)座固定在升降車2上，車 上裝有平衡重13、指重表3和電流表4，當(dāng)電機(jī)趨動滾珠螺母ll在滾珠絲杠上 旋轉(zhuǎn)就產(chǎn)生位移，帶動升降車2沿著軌道標(biāo)尺5正轉(zhuǎn)上行反轉(zhuǎn)下行，通過連接 在電機(jī)上的鋼絲繩7固定在機(jī)架頂端的導(dǎo)繩輪6、懸繩器9和油桿18帶動柱塞 22上下往復(fù)運(yùn)動。同現(xiàn)有技術(shù)相比，滾珠絲杠傳動抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，換向功能由電控承擔(dān)。 采用驅(qū)動滾珠螺母的方式使運(yùn)轉(zhuǎn)慣力很小，可以做到隨時起停，與抽油泵的下 行、上行、停止的正反停工作程序完全吻合，是實(shí)現(xiàn)單沖程機(jī)泵聯(lián)控所必須的。 其特點(diǎn)是體積小、重量輕、載荷大、沖程長，可以通過大泵徑、高泵效，大沖 程達(dá)到使沖次數(shù)最少的目標(biāo)，可以使沖次數(shù)降低10倍以上。為了換向更平穩(wěn)上 下死點(diǎn)使用換向儲能器，利用滾珠絲杠的可逆性使停止慣性力轉(zhuǎn)為反向助推力， 配合變頻器的減速、加速控制功能，使換向平穩(wěn)、節(jié)能、安全。沖次數(shù)的大幅 度降低也為抽油機(jī)自身的可靠性和延長使用壽命提供了保障。還有重心調(diào)整，支架移位、防塵潤滑等功能。如圖3、圖4所示，所述的井下抽油泵，有在油管19下端連接的上泵筒21 和下泵筒26，其間裝有上進(jìn)油閥24，下端裝有固定閥28，在上下泵筒外分別套 裝有上氣錨20和下氣錨27，中間間隔接頭25連接，在泵筒中裝有柱塞22， 其上端和油桿18連接，下端裝有游動闊23。抽油泵是本發(fā)明單沖程機(jī)泵聯(lián)控技 術(shù)的重心。同現(xiàn)有技術(shù)相比，在抽油泵結(jié)構(gòu)上作了三個原理性的改變。① 氣錨不再是可用可不用的單獨(dú)井下工具，而是抽油泵結(jié)構(gòu)不可少的主要 部件。它對進(jìn)泵前的油進(jìn)行油氣分離和儲存，而且位置由在進(jìn)油閥以下改為在 進(jìn)油閥以上，上下進(jìn)油閥分設(shè)兩個氣錨。使進(jìn)油方式由抽吸變?yōu)楣嗳?，為高?效創(chuàng)造了條件。同時，保障了泵筒的強(qiáng)度。現(xiàn)有技術(shù)泵筒接在油管和尾管(泵 以下管柱)中間，泵筒強(qiáng)度遠(yuǎn)小于油管強(qiáng)度，所以成為應(yīng)力集中點(diǎn)，泵處在不 正常狀態(tài)下工作。② 改進(jìn)固定閥28的結(jié)構(gòu)。固定閥28的結(jié)構(gòu)如圖6所示，圖中去掉件29、 30、 31、 34后是現(xiàn)有技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)閥球35上下運(yùn)動，因其自重、 泵內(nèi)必須有一定負(fù)壓時才能打開，打開后泵腔內(nèi)外壓力很快平衡又落下。柱塞 運(yùn)動速度是從下死點(diǎn)的零加速到行程中間的最大，再從最大到上死點(diǎn)的零，這 種變速運(yùn)動造成泵一個沖程過程中閥球變速頻繁的在閥罩32和閥座36之間撞 擊，加上閥球處在高速液流沖刷之中，使其表面疲勞磨損嚴(yán)重而過早失效。因 固定閥失效而作業(yè)的井次在總井次中占一半以上。對這一問題過去是改善材質(zhì) 增加硬度，但太硬加工制造困難。本發(fā)明在原基礎(chǔ)上安裝了游動閥頂管29、楔 形體30、彈簧31和彈簧頂桿34，游動閥頂管29平時是流道，在閥罩32上右 側(cè)還有兩個流道孔，這樣流道集中在右側(cè)，進(jìn)油時，閥體33內(nèi)左側(cè)形成渦流區(qū)， 閥球被液流沖擊到這一渦流死區(qū)內(nèi)，使其在高度上沒有大的空間，避免了上下 撞擊和液流的沖刷，而柱塞到上死點(diǎn)時，進(jìn)油停止，閥球35的重心應(yīng)在閥座孔 內(nèi)靠重力下落關(guān)閉，減輕磨損延長壽命。另外，正常生產(chǎn)時，柱塞到下死點(diǎn)時 為防止和固定閥的撞擊而損壞，和固定閥還有一定距離叫防沖距，而非正常生 產(chǎn)時作業(yè)要松開卡在懸繩器上的油桿卡子，柱塞就座到固定閥上，因很大的重 力游動閥頂管29伸入流動閥閥座孔將游動閥球頂起使其離開閥座而失效，柱塞 下端又把楔形體30壓下使其楔入閥球35和閥體33之間，使閥球35移位離開閥座36而失效，這樣游動閥和固定閥全失效，油管和套管連通，油管內(nèi)的油流 回井內(nèi)，減少損失和地面污染，油套連通可以不起油管、油桿對油層進(jìn)行多種 措施，而且開抽即時，意義重大，措施完成重對防沖距，游動閥球自然回位而楔形體30在彈簧31的作用下回位，固定閥也回位，可以正常投產(chǎn)。③增設(shè)上進(jìn)油閥24。結(jié)構(gòu)如圖5所示，在上下泵筒接頭38的側(cè)面設(shè)有軸線 為小a的外螺紋，內(nèi)有向上偏心的內(nèi)孔，其偏心距可使閥球40軸線4)b略低于 4>a，低多了閥球關(guān)閉困難，如果高于小a閥球關(guān)不上。內(nèi)孔和泵筒之間有寬度 小于閥球直徑的巨型窗孔，為油的流道和阻擋閥球進(jìn)入泵筒。外螺紋連接固定 閥座39，當(dāng)柱塞在上死點(diǎn)時，油管內(nèi)液柱被柱塞和上泵筒封閉，下泵筒和油井 之間為負(fù)壓或壓力平衡狀態(tài)，閥球因自重離開垂直安裝的和螺紋同軸線的座孔 而常開，又因上氣錨位置在閥座孔之上，油氣靠重力分離，油進(jìn)入而氣排出。 根據(jù)實(shí)際情況上進(jìn)油閥可設(shè)一個或多個，也可以設(shè)專用排氣閥，但盡量少設(shè)以 減少故障率。當(dāng)柱塞下行到和上下泵筒接頭重合時，柱塞同時與上下泵筒都有 密封作用，此時上進(jìn)油閥閑置。當(dāng)柱塞向下通過上進(jìn)油閥時，油管內(nèi)的壓力油 向外沖動閥球，使其進(jìn)入閥座39的座孔而關(guān)閉。上進(jìn)油閥的設(shè)置意義重大，它使只要給泵時間這個條件，就能得到泵能充 滿這個現(xiàn)實(shí)。尤其在低沉沒度情況下，也就是在油井高產(chǎn)的情況下的高泵效也 會變成現(xiàn)實(shí)，是大幅度提高系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。試圖在泵的上部增設(shè)進(jìn)油閥的努 力由來已久，但因幾個關(guān)鍵技術(shù)問題很難解決， 一是直徑限制，很小的油井內(nèi) 徑中有抽油泵，環(huán)形空間位置很小， 一般閥裝不上。二是一般自開閥都是靠壓 力或壓差打開，在壓力平衡的情況下常開的閥很難。三是沒有上位氣錨和按時 停抽的抽油機(jī)配合，即使有常開的閥也沒太大的作用。圖7是本發(fā)明實(shí)施例3的變頻器CVF-G2基本運(yùn)行配線圖。R. S. T-三相電源輸入接點(diǎn)U.V.W-三相電源輸出接點(diǎn) M-電機(jī) E-接地XI、 X2、 X3、 X4、 X5、 CM、 X6-可編程輸入接點(diǎn) X7、 CM-脈沖輸入接點(diǎn)FWD-正轉(zhuǎn)執(zhí)令REV-反轉(zhuǎn)執(zhí)令RST-故障復(fù)位Ta、 Tb、 Tc-故障報警輸出P-直流電抗器PB-制動電阻P—制動單元AM-頻率計(jì)A0-電壓電流表A、 B-標(biāo)準(zhǔn)RS485通訊口接點(diǎn)+24Z-失電制動器接點(diǎn)?？刂埔蟪橛蜋C(jī)升降車2停在下端儲能器17上為起點(diǎn)(這時泵柱塞為上 死點(diǎn))，正轉(zhuǎn)上行到接觸上儲能器時電機(jī)反轉(zhuǎn)下行回到起點(diǎn)時制動停止。停止時 間到時，電機(jī)正轉(zhuǎn)起動上行，循環(huán)運(yùn)行。要求正反轉(zhuǎn)速度和時間可調(diào)，停止時 間可調(diào)及安全保護(hù)?？刂颇Ｊ阶冾l器功能齊全，本發(fā)明是典型的正反停電路，即使是通用變 頻器功能也只能用一小部分，但是如何使其控制運(yùn)行最平穩(wěn)、可靠性最高、操 作最方便是需要認(rèn)真研究的。常用的三線制，多段速外部控制，可編程多段速 等多種控制方式都不是太理想。本發(fā)明開發(fā)了可編程多段速鍵盤控制模式。① 時段劃分 一段速從起動加速上行到運(yùn)行減速開始止，二段速從一段減速開始經(jīng)換向下行到減速開始止，三段速從二段開始減速到停機(jī)時間到為止。② 變頻器必須設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)[b-0]=2 高級參數(shù)運(yùn)行模式[b-1]=1 頻率輸入通道為面板數(shù)字設(shè)定[b-3]=0 運(yùn)行命令通道為鍵盤控制，F(xiàn)WD起動命令輸入，STOP健停止命 令輸入[b-17]=l REV/JOG鍵為點(diǎn)動命令輸入[L-18]=50 —段速頻率設(shè)定[L-19]=50 二段速頻率設(shè)定[L-20]二0三段速頻率設(shè)定為0代替停機(jī)，此時輸出電壓也為0，但時間不為o。[H-14]=6 連續(xù)循環(huán)停機(jī)模式[H-15]=T1 —段速運(yùn)行時間秒用時間控制實(shí)現(xiàn)行程控制[H-16]二0 —段速運(yùn)行方向?yàn)檎D(zhuǎn)[H-17]=2—段速加減速時間預(yù)設(shè)為2秒[H-18]=T2 二段速運(yùn)行時間 用時間控制實(shí)現(xiàn)行程控制[H-19] =1二段速運(yùn)行方向?yàn)榉崔D(zhuǎn)[H-20]=2二段速加減速時間預(yù)設(shè)為2秒[H-21]二T3三段速運(yùn)行時間。由于頻率為0不存在運(yùn)轉(zhuǎn)方向和加減速問題， 只是用它確定停機(jī)直流制動時間余下的4-7段速運(yùn)轉(zhuǎn)時間都為0等于取消。其它參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，必須設(shè)置中的tl和t2，可先預(yù)設(shè)為2。再根 據(jù)實(shí)際情況修改。Tl、 T2由于行程相等，如果頻率和載荷也相等可看作T1二T2， 用下式運(yùn)算T=3000L/hsHz+t式中T-行程運(yùn)轉(zhuǎn)時間秒L-上下儲能器間距mmh-電機(jī)銘牌轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分鐘s-滾珠絲杠導(dǎo)程mmHz-該段速設(shè)定的頻率t-該段速加減速時間 秒 根據(jù)上式算得的時間略少于實(shí)際需要時間，根據(jù)運(yùn)行修定時間或者修定頻 率，對于一臺設(shè)備來說儲能器間距L，電機(jī)轉(zhuǎn)速h、絲杠導(dǎo)程s、加減速時間t 都是確定的常數(shù)，運(yùn)轉(zhuǎn)時間只與設(shè)定頻率的反比有關(guān)。本發(fā)明的控制模式特點(diǎn)在于抽油機(jī)的上行和下行也就是1段速、2段速是用 時間控制來達(dá)到行程控制的目的，停機(jī)時間控制是用3段速的零頻運(yùn)轉(zhuǎn)時間實(shí) 現(xiàn)，這樣全部取消了信號的輸出輸入和外部控制的電子元件，各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定好 后按使用要求逐一復(fù)審無誤后可以按下FWD鍵啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，認(rèn)真觀査運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的問題，然后按STOP鍵停止，進(jìn)行參數(shù)修定后再運(yùn)轉(zhuǎn)，可反復(fù)多次直到滿意為 止。變頻器及其控制程序的利用開發(fā)使單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備非常圓滿的 取得成功，突出特點(diǎn)是1、 控制線路最少。只有電源的輸入和輸出，特別是沒有任何信號輸入、輸 出和外部控制電子元件，徹底免除信號干擾，故障率最低且處理簡單快捷。2、 電控費(fèi)用低，可以使用通用變頻器和通用高效電機(jī)，省去很多接觸器， 起動器行程開關(guān)和安全保護(hù)等設(shè)備。3、 運(yùn)行安全可靠過載、過流、過壓、欠壓、超溫等各種保護(hù)齊全。4、 很高的可靠性，實(shí)現(xiàn)全部無觸點(diǎn)運(yùn)行壽命長省去繁鎖的接線，故障率低， 故障恢復(fù)快。5、 操作簡單。比使用手機(jī)還簡單，它只需要修改數(shù)字不需要輸入。 工作過程-設(shè)備全部安裝好后首先進(jìn)行試運(yùn)行，檢查抽油機(jī)運(yùn)行控制是否正常，有問題在變頻器面板上修改設(shè)定值，直到達(dá)到控制要求為止并使升降車2座在下儲 能器17上，這時電機(jī)14直流制動，此處為運(yùn)轉(zhuǎn)起始點(diǎn)，就是圖3柱塞22的上 死點(diǎn)。1段速從變頻器1給電機(jī)14啟動電流，電機(jī)直流制動停止，按設(shè)定加速時 間加速到設(shè)定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，抽油機(jī)升降車2開始上行而井下柱塞22開始下行，這 時上進(jìn)油閥因柱塞22和上泵筒21下泵筒26之間的密封而失效，油即不能進(jìn)入 也不能外出。當(dāng)柱塞22向下運(yùn)行串過上進(jìn)油閥24時，管內(nèi)液柱壓力使閥球向 外關(guān)閉，柱塞下行到某一位置時，假如行程標(biāo)尺從上向下為6M，柱塞下行到1. 2M 位置時，指重表突然下降，電流表同時突然上升，表明泵有1. 2M沒充滿余下4. 8M 已充滿，泵充滿程度為80%。根據(jù)是油井載荷為作用在柱塞截面上的液柱重量 和在油管液體中的油桿重量之和，它顯示在指重表上，而升降車2上的平衡重 13應(yīng)該是全部桿柱重量加上液柱重量的一半，余下的液柱重量一半為電機(jī)上下 行程的載荷，上下載荷是否均等表現(xiàn)在電流表在上下行程時顯示電流是否相等， 電流超差應(yīng)加減平衡重，當(dāng)柱塞下行在沒有接觸泵內(nèi)液面之前油井載荷為液柱 和桿柱重量總和，而平衡重則是桿柱加液柱的一半，油井載荷大于平衡載荷，這時是油井載荷拉動電機(jī)轉(zhuǎn)，電機(jī)處在再生能源制動狀態(tài)，所以電流很小，而 指重表是顯示最大載荷，當(dāng)柱塞下行到接觸液面時，泵腔內(nèi)升壓和油管內(nèi)壓力 平衡，使游動閥打開，這時液柱重量從柱塞上轉(zhuǎn)移到固定閥上，指重表失去液 柱重而只顯示桿柱重所以突然下降，而平衡重則多了液柱重的一半載荷，電機(jī) 由負(fù)載荷突然變?yōu)楹艽蟮恼d荷，所以電流突然上升。所以行程在某一點(diǎn)時指 重表突然下降，電流表同時突然上升是確定泵充滿程度唯可靠標(biāo)志。不是同 時發(fā)生的上升或下降則是其他原因。操作人員通過對表的觀察可以準(zhǔn)確的判定 油井生產(chǎn)是否正?；虼嬖谑裁磫栴}?，F(xiàn)有技術(shù)也有利用此原理對泵的充滿程度進(jìn)行判定，求得對油井產(chǎn)量的計(jì) 量，但因現(xiàn)有技術(shù)的抽油機(jī)和抽油泵結(jié)構(gòu)、工作制度、運(yùn)轉(zhuǎn)方式等各種原因?qū)?致使載荷和電流波動頻繁而原因復(fù)雜，得出的結(jié)果誤差過大而失去意義。2段速，l段速運(yùn)行時間到，這時升降車2已接近上儲能器17，正轉(zhuǎn)減速經(jīng) 過設(shè)定死區(qū)時間也是壓縮上儲能器17又反推使電機(jī)反轉(zhuǎn)，變頻器檢速輸出反向電源，電機(jī)升速到運(yùn)轉(zhuǎn)速度柱塞22從下死點(diǎn)開始上行，游動閥關(guān)閉而固定閥打 開，指重表電流表指示值都最大，下氣錨27內(nèi)的油由固定闊28灌入，2段速運(yùn) 行時間到電機(jī)減速停止并直流制動，升降車2回到原來的起始位置，柱塞22已 到上死點(diǎn)。3段速，從二段速減速到三段速時間到是等待上進(jìn)油閥24進(jìn)油時間，上進(jìn) 油閥24開始進(jìn)油，油從上氣錨20灌入泵沒充滿部分，泵內(nèi)氣也要從上進(jìn)油閥 排出，時間到時由于以下各段時間設(shè)為O，所以變頻器又回到段速1開始繼續(xù)循 環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。在生產(chǎn)中，井的深度不等，深度基本相等的油井產(chǎn)量差別很大，根據(jù)井深 和產(chǎn)油量確定抽油機(jī)載荷等級，在滿足油井條件的情況下確定電機(jī)容量和極數(shù)， 使其在4、 6、 8極范圍內(nèi)，在實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)油井產(chǎn)能、沖程、泵徑充滿程 度(可在85%以上)確定日沖次數(shù)，再得出每個沖程占用時間，每個沖程占用時 間減去運(yùn)行時間就是每個沖程停機(jī)時間。運(yùn)轉(zhuǎn)時間越短，在行程一定條件下運(yùn) 行速度越快，電機(jī)容量越大，是個不利因素。運(yùn)轉(zhuǎn)時間越短而停止的時間就越 長，從等待時間長有利泵充滿看是有利因素，但是要特別注意泵是有漏失量的， 停機(jī)時間越長泵從間隙中漏下的油量越多，盡管有防止措施上泵筒比下泵筒的配合間隙小但沒有漏失量是不可能的。因此運(yùn)轉(zhuǎn)時間應(yīng)盡量延長，減小電機(jī)容 量，停機(jī)時間應(yīng)盡量減短減少漏失量。延長運(yùn)轉(zhuǎn)時間一是根據(jù)油井產(chǎn)能確定合 理的電機(jī)容量，二是柱塞下行時沒有漏失量，在一定范圍內(nèi)減速運(yùn)行，也能保 證進(jìn)油時間，等待進(jìn)油時間，說穿了是等待油井供油時間，這完全可以用氣錨 來等待，氣錨的容量遠(yuǎn)大于泵的容量，氣錨中的油通過進(jìn)油閥進(jìn)泵的時間很短。 這樣不但減少泵漏失量而且縮短停機(jī)直流制動的時間。
單沖程機(jī)泵聯(lián)控的工藝流程如圖8所示，主要分為8個工藝過程，雖然時 間上有順序，但它們的全部工作是連續(xù)進(jìn)行的，現(xiàn)就每個工藝做進(jìn)一步的說明
1、定時停機(jī)這一時間，控制系統(tǒng)時間繼電器在運(yùn)行，上進(jìn)油閥開著向泵 內(nèi)進(jìn)油，固定閥關(guān)閉停止進(jìn)油而下氣錨開始工作進(jìn)行油氣分離和儲油。這時的 柱塞以上油管內(nèi)的液柱壓力和柱塞以下井內(nèi)沉沒度的壓力壓差最大，柱塞和上 泵筒配合間隙在漏油，盡管漏量微小，但能量損失很大。因?yàn)橛凸軆?nèi)的油和地 面油罐的油是聯(lián)通的，位能很大。因之，井越深漏失量越大，能量損失也越大， 所以要盡量減少上死點(diǎn)"定時停機(jī)"時間。但是停機(jī)時間長短是由油井產(chǎn)能決 定的，產(chǎn)能高的停機(jī)時間短，產(chǎn)能低的停機(jī)時間長，而且我國絕大多數(shù)是低產(chǎn) 井，單沖程機(jī)泵聯(lián)控主要也是為低產(chǎn)井設(shè)計(jì)的。解決的辦法 一是充分利用氣 錨的儲油功能，盡量加大固定閥進(jìn)油量，盡量減小不滿的容積。上進(jìn)油閥二次 灌滿的時間將是很短的，估算5-15秒的時間。油井狀態(tài)不同，井溫、油粘度、 油氣比、含水的差異都有影響，要根據(jù)每口井的實(shí)測數(shù)據(jù)確定最佳停機(jī)時間。 二是柱塞下行進(jìn)油后，柱塞上下壓力平衡，沒有漏失量，把多余的停機(jī)時間全 部放在這一過程，是最佳選擇。這一段速頻率調(diào)低，減速運(yùn)行，低速后動載小、 磨損小、彈性變型小、能耗小，影響監(jiān)測的因素少，對監(jiān)測準(zhǔn)確有利。如果不 能過慢亦可自由停機(jī)。如果平衡重在正常范圍內(nèi)，柱塞自己不會自動上行也不 會自動下行，抽油機(jī)不需要制動。只有柱塞上下壓力平衡，也就是在游動閥打 開的前提下，才沒有漏失量。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的抽油機(jī)雖然是連續(xù)運(yùn)行 的，但在全運(yùn)行過程中，泵只有下行程中的大約30%左右的時間是沒有漏失量的，
而85%的時間是處在全漏失量的狀態(tài)。
本發(fā)明設(shè)計(jì)常規(guī)機(jī)型的最大沖次為每分鐘一次，包括上死點(diǎn)停機(jī)IO秒和上 下行程運(yùn)行各25秒時間；最小為每小時l次，但上行速度25秒恒定。單沖程排量15升，泵效90以上。如果全國油井平均日產(chǎn)油量為5000升，每口井每天 要370個沖次，每沖次時間為234秒，有漏失量的時間為上行程25秒，上死點(diǎn) 停機(jī)10秒和下行程10°/。的時間為2.5秒，總漏失時間為37.5秒，占沖次時間 234秒的16%。這就是說，現(xiàn)有技術(shù)85%的時間漏油，而本發(fā)明只有16%的時間 漏油，減少5倍的漏失量。4 57泵正常漏失量為0.5升/分鐘，每天按85%的時 間漏失量為612升，系統(tǒng)效率下降12.2%，本發(fā)明只影響系統(tǒng)效率2%，僅這一 點(diǎn)就使系統(tǒng)效率提高10%。
2、 上閥封閉柱塞下行到上進(jìn)油閥時，上進(jìn)油閥內(nèi)外流動停止。理論上說 閥球處在自然狀態(tài)，但實(shí)際不是。因?yàn)楸猛膊豢赡?00%充滿，上端仍然有氣或油 氣混合體。柱塞和下泵筒的密封段是由小逐漸加長，而泵筒內(nèi)的油氣要從間隙向
"上進(jìn)油閥"方向外流，同時泵的漏失量也要向上進(jìn)油閥方向流動，兩流之合的 流速多大時上進(jìn)油閥關(guān)閉這就決定于閥的靈敏度。上進(jìn)油閥關(guān)閉后上氣錨進(jìn)行 油氣分離和儲油。
3、 產(chǎn)油監(jiān)測柱塞下行到游動閥接觸泵內(nèi)液面時，使泵內(nèi)壓力逐漸升高到 大于油管壓力時游動閥打開，這時油井液柱載荷消失，電機(jī)平衡重載荷變大， 地面指重表下降，電流表上升再結(jié)合該點(diǎn)的行程位置可以知道油井生產(chǎn)狀態(tài)。 從接觸液面到游動閥打開有一個時間過程，過程的長短取決泵的充滿程度。所 謂泵的充滿程度是指泵內(nèi)液體體積占泵總體積的百分比，而不包含氣，如若包 含氣的話，所有的泵都會達(dá)到百分百以上，因氣到地面壓力會變小，體積會膨 脹。泵充滿程度越好，過程越短，抽油機(jī)降載越快。在示功圖上接近垂線。泵 的充滿程度可準(zhǔn)確判斷。根據(jù)充滿程度，泵徑和行程長度就可得出產(chǎn)量信息。 如果充滿不好，使過程時間加長，示功圖的降載線會變成向左傾斜的不規(guī)則的 弧線，稱為氣影響，這樣就很難判別充滿程度。即使用先進(jìn)的智能化電子設(shè)備， 給出20%的允差也很難達(dá)到要求，這是個根本原因。還有很多示功圖由于變速運(yùn) 動，沖次過大，動載加大等原因，脫離了理論圖形乃至無法識別，這樣的圖形 一般油井也要7-10天才能測一次，可見管好油井十分困難。泵充滿不好不單會 造成監(jiān)測西難，更大的危害是柱塞和液面的撞擊。泵效在30%-50%之間，正是游 梁式抽油機(jī)運(yùn)動速度最快的時間，柱塞和液面撞擊嚴(yán)重，使彈性變型加大，引 起管桿斷裂或脫扣落井事故和抽油機(jī)傳動振動破壞等等，屢見不鮮。所以說人們只有全精力作油井管理，全體力干油田維護(hù)，而無力去研究系統(tǒng)效率。正是 由于忽視了系統(tǒng)效率這個根，使得油井管理和油田維護(hù)工作越來越大。
4、 柱塞出油游動閥打開后泵內(nèi)油進(jìn)入油管，柱塞以允許的最慢速度運(yùn)行， 還可以任意停機(jī)不用制動，因?yàn)橄滦须姍C(jī)要帶動平衡重，上行電機(jī)要帶動液柱 重，所以電機(jī)停電，柱塞也就停止。這個時間是等待油井供油，氣錨進(jìn)行油氣 分離和儲油，泵又沒有漏失量之憂的最佳時間，當(dāng)氣錨內(nèi)有足夠的油量時，進(jìn) 行下一程序。
5、 下死點(diǎn)換向 一段速下行時間到達(dá)設(shè)定值時，變頻器給出反轉(zhuǎn)換向指令。 電機(jī)按給定時間減速，逐漸接觸儲能器，儲能器把運(yùn)轉(zhuǎn)的慣性能儲存，然后再 釋放，利用滾珠絲杠高效可逆性反推電機(jī)反轉(zhuǎn)升速。這時正是設(shè)定變頻器正反 轉(zhuǎn)換向的死區(qū)時間，通過調(diào)整可達(dá)到自由停機(jī)和檢速起動狀態(tài)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為零 時，說明慣性能己全部轉(zhuǎn)給儲能器，這時正向電已停，儲能器反推電機(jī)反轉(zhuǎn)， 變頻器根據(jù)反轉(zhuǎn)加速狀態(tài)適時給出檢速起動頻率，電機(jī)按時起動。這樣減速、 加速電流最小，運(yùn)行平滑，使換向達(dá)到輕松自由。加速上行是指按設(shè)計(jì)速度基 頻50HZ運(yùn)行，高產(chǎn)井，負(fù)荷又小也可以升速。
6、 一次進(jìn)油 一次進(jìn)油是柱塞開始上行，游動閥關(guān)閉，這時柱塞上下有很 大的壓力差，泵內(nèi)壓力低于油井壓力，固定閥打開，下氣錨的油因其位置高于 固定閥且有一定液柱高度，油從固定閥壓入泵內(nèi)，但泵內(nèi)液柱逐漸升高而下氣 錨內(nèi)液柱逐漸降低，當(dāng)泵內(nèi)液柱高于下氣錨液柱時，泵由灌入狀態(tài)變成抽吸狀 態(tài)，這時盡管氣錨內(nèi)存的油是泵的2倍，但因油內(nèi)的氣要分離，泵很難充滿， 差多少與油井狀態(tài)有關(guān)，這就是二次進(jìn)油的必要性。
7、 二次進(jìn)油當(dāng)一次進(jìn)油由灌入到抽吸狀態(tài)表明泵內(nèi)壓力已低于油井壓力， 當(dāng)柱塞下端運(yùn)行到上進(jìn)油閥以上時，上氣錨的液柱壓力大于泵內(nèi)壓力，油通過 自然常開的的上進(jìn)油閥再次進(jìn)泵。由于上氣錨儲油量遠(yuǎn)大于泵不滿部分，靠重 力分離作用油進(jìn)入泵內(nèi)而氣體排出，正如瓶子立放于水中盡管冒氣泡但很快會 灌滿一樣，二次進(jìn)油是本發(fā)明單沖程機(jī)泵調(diào)控的核心技術(shù)，由于有了二次灌入 式進(jìn)油使泵的充滿程度真正實(shí)現(xiàn)了人為可控，這是質(zhì)的飛躍。
8、 上死點(diǎn)換向當(dāng)柱塞下端上行通過上進(jìn)油閥，2段速時間到，變頻器發(fā) 出換向指令，電機(jī)減速并壓縮下儲能器，當(dāng)設(shè)定減速時間到電機(jī)轉(zhuǎn)速等于零時變頻器進(jìn)入3段速按設(shè)定時間零頻運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)直流制動；如果不制動，因油井 載荷大于平衡重，柱塞會自由下落。直流制動時間，就是保障二次進(jìn)油時間， 時間到后直流制動結(jié)束，電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動柱塞下行，如果低產(chǎn)能井需要加長氣錨 儲油時間，在柱塞游動閥打開后可降頻減速也可停機(jī)零頻運(yùn)行。
權(quán)利要求
1. 一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，包括由機(jī)架(8)和懸繩器(9)構(gòu)成的抽油機(jī)，由上泵筒(21)、下泵筒(26)、上氣錨(20)、下氣錨(27)、游動閥(23)及固定閥(28)構(gòu)成的抽油泵和變頻器(1)，其特征在于還包括裝在機(jī)架(8)上的升降車(2)，升降車(2)上裝有空芯軸電機(jī)(14)，空芯軸的軸端通過聯(lián)軸器(12)與滾珠螺母(11)固定連接，滾珠螺母(11)套裝在滾珠絲杠(10)上，滾珠絲杠(10)兩端帶有換向儲能器(17)，并通過空芯軸與機(jī)架(8)固定連接；所述升降車(2)通過鋼絲繩(7)、導(dǎo)繩輪(6)、懸繩器(9)、和油桿(18)連接，油桿(18)連接柱塞(22)，柱塞(22)下端有游動閥(23)，一起下在泵筒中，上泵筒(21)和下泵筒(26)之間裝有上進(jìn)油閥(24)，下端裝有固定閥(28)；在上、下泵筒外分別套裝上氣錨(20)和下氣錨(27)，中間由間隔接頭(25)連接；所述變頻器(1)則通過排線電纜(16)與空芯軸電機(jī)(14)保持電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，其特征在于所 述升降車(2)沿著有刻度的軌道運(yùn)行，軌道上帶有標(biāo)尺(5),升降車上裝有指 重表(3)和電流表(4)，用于觀測柱塞(22)的運(yùn)行位置、載荷與電流值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，其特征在于所 述的上泵筒(21)和下泵筒(26)外面分別套裝有比上進(jìn)油閥(24)和固定閥(28)位置更高的上氣錨(20)和下氣錨(27)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，其特征在于所 述的固定閥(28)包括有閥體(33)、閥罩(34)、閥座(36)和閥球(35)，所 述的閥罩(34)上有游動閥頂管(29)、楔形體(30),楔形體中裝彈簧(31) 和彈簧頂桿(34)，楔形體及其彈簧件通常均偏置于閥體右側(cè)，進(jìn)油閥球(35) 被沖向左側(cè)渦流區(qū)而重心仍在閥座(36)的座孔內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，其特征在于所 述的上進(jìn)油閥(24)由位于上下泵筒間的接管(38)、固定閥座(39)及閥球(40) 所組成，閥球置于閥座孔與上下泵筒接管(38)上的窗口之間，所述閥座孔與 窗口螺紋連接，其中心線cj)a與4)b有偏心距，閥球(40)依其自重保持與閥座孔的常開。
6、 一種如權(quán)利要求1所述的單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備的采油方法，其特 征在于包括下述工藝步驟(1) 定時停機(jī)，此時控制系統(tǒng)的時間繼電器在運(yùn)行，上進(jìn)油閥(24)開著 向泵內(nèi)進(jìn)油，固定閥(28)關(guān)閉停止進(jìn)油，而下氣錨(27)開始工作，進(jìn)行油 氣分離和儲油；同時，柱塞(22)與上泵筒(21)配合間隙在漏油，其漏失量 取決于闊的靈敏度，應(yīng)視每口井的實(shí)測數(shù)據(jù)確定最佳停機(jī)時間；(2) 上閥封閉，柱塞(22)下行到上進(jìn)油閥(24)時，上閥停止進(jìn)油，上 進(jìn)油閥(24)關(guān)閉后上氣錨(20)進(jìn)行油氣分離和儲油；(3) 產(chǎn)油監(jiān)測，當(dāng)柱塞(22)下行到游動閥(23)接觸泵內(nèi)液面時，游動 閥打開，油井液柱載荷消失，電機(jī)平衡重載荷變大，地面指重表下降，電流表 上升，結(jié)合該點(diǎn)的行程位置可知油井生產(chǎn)狀態(tài)，游動閥打開過程的長短取決于 泵的充滿程度，泵的充滿程度可由示功圖降載線顯示，充滿程度好，示功圖的 降載線接近于垂線，否則為不規(guī)則的弧線，反映了降載中的氣影響，它干擾了 充滿程度的判定；(4) 柱塞出油，游動閥(23)打開后油進(jìn)入油管，柱塞以慢速運(yùn)行或任意 停機(jī)，以待油井供油，氣錨進(jìn)行油氣分離和儲油，當(dāng)氣錨內(nèi)有足夠的油量時， 進(jìn)入下步程序；(5) 下死點(diǎn)換向， 一段速下行時間到達(dá)設(shè)定值時，變頻器(1)給出反轉(zhuǎn) 換向指令，電機(jī)(14)按給定時間減速，逐漸接近換向儲能器(17)，儲能器把 運(yùn)轉(zhuǎn)的慣性能儲存，然后釋放利用滾珠絲杠(10)反推電機(jī)(14)反轉(zhuǎn)升速， 變頻器適時給出檢速起動頻率，電機(jī)按時起動；(6) —次進(jìn)油，柱塞(22)開始上行，游動閥(23)關(guān)閉，固定閥(28) 打開，下氣錨(27)的油從固定閥壓入泵內(nèi)，當(dāng)泵內(nèi)液柱高于下氣錨(27)時， 泵由灌入狀態(tài)變?yōu)槌槲鼱顟B(tài)，泵內(nèi)很難充滿，相差多少與油井狀態(tài)有關(guān)；(7) 二次進(jìn)油，當(dāng)一次進(jìn)油由灌入到抽吸狀態(tài)，表明泵內(nèi)壓力低于油井壓 力，當(dāng)柱塞(22)運(yùn)行到上進(jìn)油閥(24)以上時，上氣錨(20)的液柱壓力大 于泵內(nèi)壓力，油自然通過常開的上進(jìn)油閥(24)再次進(jìn)泵，由于上氣錨中儲油 量遠(yuǎn)大于泵不滿部分，油靠重力分離作用進(jìn)入泵內(nèi)，而氣體被排出；(8)上死點(diǎn)換向，當(dāng)柱塞(22)下端上行通過上進(jìn)油閥(24)， 二段速時 間到，變頻器(1)發(fā)出換向指令，電機(jī)(14)減速并壓縮下?lián)Q向儲能器(17)， 電機(jī)轉(zhuǎn)速等于零時變頻器(1)進(jìn)入了三段速，按設(shè)定時間零頻運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)(14) 直流制動，直流制動時間就是定時停機(jī)保證二次進(jìn)油時間，時間到后電機(jī)正轉(zhuǎn) 啟動，柱塞(22)下行，進(jìn)入下一沖程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單沖程機(jī)泵聯(lián)控的抽油設(shè)備，包括抽油機(jī)和抽油泵，并用變頻器使其單沖程聯(lián)控。抽油泵有上泵筒和下泵筒，泵筒外分別裝上氣錨和下氣錨，泵筒內(nèi)裝有和抽油機(jī)連接的柱塞，柱塞下端設(shè)有游動閥，其特征在于在上泵筒和下泵筒之間裝有無阻力常開的上進(jìn)油閥；柱塞上行時，下氣錨的油從固定閥灌入泵內(nèi)，柱塞到上死點(diǎn)時空芯電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，上氣錨中的油從上進(jìn)油閥灌入泵不滿部分，停機(jī)時間到后電機(jī)再運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)柱塞下行通過上進(jìn)油閥后，液柱壓力使上進(jìn)油閥關(guān)閉。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)機(jī)電泵一體化，具有高效節(jié)能和降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F04B47/02GK101294484SQ20081001152
公開日2008年10月29日 申請日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者紅 李, 王忠山 申請人:王忠山;李 紅