专利名称：偏心节能抽油装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是对目前油田抽油机工作原理的改良，不但比常规抽油机节电40％以上，还可以较大幅度地减少抽油机的投资，适合于油田机械采油系统，尤其适合于双井同采。
背景技术：
油田现有机械采油系统包括驴头式抽油机、游梁式抽油机、调径变矩节能抽油机、摩擦换向抽油机、链条抽油机、天轮式抽油机等等，这些设备庞大，自重一般都在15-28吨，价格也在20-35万元不等；天轮式抽油机及链条机自重10-23吨，价格近30万元；直线往复抽油机不但自身重量大，其运行还要求电动机不断正、反转，技术故障多、维修困难；单曲柄节能型抽油机虽然自重较轻，如电动机功率2.4千瓦时自重3.6吨，但其造价也在15万元以上，且其产品单一，只适于产量很低的特小油井，机体固定，移动极为不便。以上抽油设备庞大，价格昂贵，安装、维修都很不方便。随着技术的发展，这些产品在节电方面做了许多工作，并取得了较大成绩，但设备自重却基本固定，无法减少，同时由于新技术的运用，产品价格居高不下，推广应用受到一定限制。此外，相应的设备基座要求非常牢固，基座造价高。
由于抽油机的这些特点，抽油机一旦装在油井上投入生产，则该机基本上一辈子均只服务于该油井，既不再搬迁，也无法做较大改进。抽油机节能技改也只在现有基础上采取调整平衡块、改造电动机、功率因素补偿等措施，却不能做较彻底的改造。
抽油机的能源浪费，主要包括机械损失、电动机载荷不均匀而附带的能量损失、功率因素损失等。抽油机在一个抽油周期内，有近一半时间的负荷极大，另一半时间处于反负荷状态，抽油机不平衡力一般由平衡块来调节。平衡块虽然在一定程度上起到了调节作用，但是，根据力学原理，平衡块对抽油过程中力的调节是极其粗燥的调节，在一个调节周期中，多半时间都处在极不合理状态，在此不做详细讨论。调径变矩节能抽油机的平衡物与横梁成一定角度，使抽油运动从开始到结束之间的平衡力矩越来越小，同时在油井钢绳下降的过程中，平衡力矩越来越大，以此来抵消加速力的变化，实际上，常规抽油机加速力在最大时对功率的影响也不到10％，虽然该项措施具有一定节能效果，但其横梁重量很大，抽油机自重30多吨，价格在35万元左右。尽管如此，所有种类的抽油机，在一个抽油周期内的功率波动都很大，造成多种不利，同时也浪费能源。
授权公告号为CN2380717、主分类号为F04B47/02、由李国斌发明的联动抽油机，虽然可以实现双井同采，但是，该技术要求两口井必须保持一定的距离，不能太近；两口井的负荷差别越大，电动机功率波动也越大，没有考虑节能技术的运用；一旦其中的一口井发生故障，需要停产时，另一口井也必须停产，这是其最致命的弱点。
本实用新型通过运用偏心轮盘调节速度，使瞬时功率得到调整优化，达到节能的目的；运用“曲柄-钢绳-偏心轮盘” 的柔性传动原理将电动机的圆周运动转换成油井钢绳的直线运动，改变常规抽油机的动力传动方式，简化构件，降低抽油机的造价。与通用抽油机相比，本实用新型平均节电40％以上，制造成本降到目前节能型抽油机的一半以下，即使与非节能型的相比也低25％左右；由于自重的大量减轻，相应也减少基座造价。
本适用新型的结构与常规抽油机完全不同，运行参数得到大幅度改善，示功图和速度曲线几乎构成了梯形，如图4所示。其瞬时最大功率与平均功率之比为1.5，这在目前，所有种类的抽油机都无法达到，在天津大港油田，抽油机瞬时最大功率与平均运行功率之比一般在2.35到3.93之间，总平均为3.27。除此之外，本适用新型还可实现双井同采，即相距不太远的两口井(30米范围内最好)，只要其冲次一致，其余参数即使相差甚远，也可共同享用一套抽油装置来完成，当其中的一口井发生故障需要停产时，采取调整平衡物重量等简单措施，就可使另一台照常生产，这一功能也是目前抽油机所无法实现的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种偏心节能抽油装置，改变目前常规抽油机的动力传动方式，删减其重量较大的驴头等重要另部件，采用“曲柄-钢绳-偏心轮盘-大轮盘”的方式将电动机的圆周运动变为油井钢绳的直线运动，完成原油抽取任务；运用“偏心轮盘-滑轮-平衡物”调整平衡。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是电动机、减速器、转轴、曲柄顺序连接。到油井井口方向，曲柄、钢绳、偏心轮盘、转轴、大轮盘、油井钢绳顺序连接；到平衡物方向，在曲柄后面设置另一套钢绳、偏心轮盘、转轴、大轮盘、钢绳，并连接到滑轮、平衡物。电动机的转动和平衡物的重量共同驱动曲柄，给抽油提供动力，或电动机的转动和抽油杆的自重共同驱动曲柄，提升平衡物，积蓄平衡物的势能。
运用偏心轮盘调节速度，使常规正弦形速度曲线的峰值得到一定幅度的削减，相应地，功率峰值也得到削减，示功图得以优化，变成了如图4所示的近似梯形。由于示功图的优化，能耗也相应得到改善，达到节能的效果。
下面对附图及图中各构件予以说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是双井同抽结构示意图。
图3是双井井距调整示意图。
图4是本实用新型的示功图和速度曲线图。
在图1和图2中，1.电动机基座，2.电动机，3.电动机输出轴，4.减速器，5.减速器基座，6.转轴，7.轴承，8.曲柄轴基座，9.曲柄，10.可转动轴销，11.钢绳，12.偏心轮盘，13.转轴，14.大轮盘，15.油井钢绳，16.油井井口，17.支架，18.轴承，19.钢绳，20.偏心轮盘，21.转轴，22.大轮盘，23.轴承，24.基座，25.钢绳，26.滑轮，27.平衡物，28.支架横梁，29.紧固圈，30.支架，31.大轮盘，32.油井钢绳，33.油井井口。
在图4中，两个近似梯形曲线为本实用新型的模拟功率曲线，近似正弦曲线为模拟速度曲线。常规抽油机功率曲线从0到180度区间为近似的半条正弦曲线，180到360度接近0；速度曲线为近似正弦曲线，比图4中的峰值大5.5％。
具体实施方式
本实用新型提供一种偏心节能抽油装置，采用“曲柄-钢绳-偏心轮盘-大轮盘”的方式将电动机的圆周运动变为油井钢绳的直线运动，完成原油抽取任务；运用“偏心轮盘-滑轮-平衡物”调整平衡。通过偏心轮盘调节速度，改善速度曲线，削减功率峰值，示功图得以优化，变成了如图4所示的近似梯形。由于示功图的优化，能耗也相应得到改善，起到节能的效果。为了实现这些功能，参阅图1，电动机(2)安装在电动机基座(1)上，电动机(2)经电动机输出轴(3)将动能传递给减速器(4)，减速器(4)由减速器基座(5)支撑，电动机(2)的高速转动经减速器(4)减速后变成了转轴(6)的低速转动，转轴(6)经轴承(7)后由曲柄轴基座(8)支撑，转轴(6)带动曲柄(9)转动，(10)为可转动轴销，钢绳(11)的一端和钢绳(19)的一端均铰接在可转动轴销(10)上，曲柄(9)的转动带动钢绳(11)的拉伸，钢绳(11)的另一端固定在偏心轮盘(12)的圆周上，钢绳(11)的拉伸带动偏心轮盘(12)的转动，偏心轮盘(12)的转动带动转轴(13)，转轴(13)经轴承(18)由支架(17)支撑，转轴(13)带动大轮盘(14)的转动，油井钢绳(15)固定在大轮盘(14)的圆周上，大轮盘(14)的转动将从油井井口(16)出来的油井钢绳(15)卷到其圆周上，完成原油的提升过程；与此相应地，平衡物(27)的运动方向始终与油井钢绳(15)的运动方向相反，起到平衡的作用。平衡物(27)由钢绳(25)吊起，钢绳(25)的另一端固定在大轮盘(22)的圆周上，平衡物(27)的下降经滑轮(26)后带动大轮盘(22)转动，进而带动转轴(21)转动，支架(30)、紧固圈(29)、支架横梁(28)共同承接来自滑轮(26)的重量，转轴(21)经轴承(23)后由基座(24)支撑，转轴(21)的转动带动偏心轮盘(20)转动，钢绳(19)被卷到偏心轮盘(20)的圆周上，钢绳(19)的另一端固定在偏心轮盘(20)的圆周上，钢绳(19)的拉动与电动机的转动共同带动曲柄(9)的转动，完成原油的提升过程。
原油提升完毕，油井钢绳(15)因抽油杆的自重而下降，带动大轮盘(14)、转轴(13)、偏心轮盘(12)反向转动，钢绳(11)被偏心轮盘(12)卷到其圆周上，钢绳(11)的拉动与电动机的转动共同带动曲柄(9)的转动，曲柄(9)的转动带动钢绳(19)拉伸，钢绳(19)的拉伸带动偏心轮盘(20)的转动，偏心轮盘(20)的转动带动转轴(21)，转轴(21)带动大轮盘(22)转动，钢绳(25)被卷到大轮盘(22)的圆周上，经滑轮(26)后提升平衡物(27)。
在原油提升过程中电动机(2)与平衡物(27)通过以上装置共同提升原油；原油提升完毕，油井钢绳(15)因抽油杆的自重而下降，该过程中电动机(2)的转动与抽油杆的自重共同提升平衡物(27)，以使往返负荷均衡。
对于双井同采，在图1的基础上，参阅图2，选择转轴(13)和转轴(21)中功率负荷较小的转轴，在其上另外再设置一个大轮盘，使该转轴上的两个大轮盘分别吊起平衡物和另外一口井的油井钢绳。在图2中，假设油井井口(33)比油井井口(16)的抽油负荷小，则选择在转轴21上再设置大轮盘(31)，油井钢绳(32)的一端固定在大轮盘(31)的圆周上，大轮盘(31)的转动完成对油井井口(33)的油井钢绳(32)提升或下降过程，转轴(21)的转动带动大轮盘(31)的转动。平衡物用于平衡两口井的功率负荷差。在油井井口(33)所在油井发生故障，需要停产较长时间的情况下，只需将油井钢绳(32)从大轮盘(31)上摘除，并加重平衡物，就不会影响油井井口(16)所在油井的生产；在油井井口(16)所在油井发生故障，需要停产较长时间的情况下，这时需要将油井钢绳(15)从大轮盘(14)上摘除、将平衡物的钢绳(25)从大轮盘(22)的圆周上摘除，转接到大轮盘(14)的圆周上，并调节平衡物重量，就不会影响油井井口(33)所在油井的生产。
参阅图3，如两口油井间距过大或过小，不在偏心节能抽油装置大轮盘所能及的范围之内的情况，用滑轮、钢丝绳就可予以调整。
权利要求1.一种偏心节能抽油装置，在电动机、减速器、曲柄后面，钢绳、偏心轮盘、转轴、大轮盘朝两个相反方向顺序连接，其特征是一个方向的大轮盘与油井钢绳连接；另一个方向的大轮盘与钢绳通过滑轮与平衡物连接。
2.根据权利要求1所述的偏心节能抽油装置，其特征是与曲柄连接的两根钢绳，一根从上面与偏心轮盘连接，一根从下面与偏心轮盘连接，曲柄的转动方向与其所牵引的偏心轮盘的转动方向相同，而与牵引曲柄的偏心轮的转动方向相反。
专利摘要一种偏心节能抽油装置。在电动机(2)、减速器(4)、曲柄(9)后面，钢绳(11，19)、偏心轮盘(12，20)、转轴(13，21)、大轮盘(14，22)朝两个方向顺序连接。一个方向的大轮盘(14)与油井钢绳(15)连接，牵引油井钢绳提升原油，或因抽油杆的自重使油井钢绳(15)下降，牵引大轮盘；另一个方向的大轮盘(22)与钢绳(25)通过滑轮(26)连接，平衡物下降牵引大轮盘，或大轮盘转动牵引钢绳提升平衡物。偏心轮对速度进行修整，削减速度峰值，改善运行参数。该偏心节能抽油装置与常规抽油机相比，制造成本低，运行效率高，节能40％以上。
文档编号E21B43/00GK2739355SQ200420007238
公开日2005年11月9日 申请日期2004年3月18日 优先权日2004年3月18日
发明者税大成 申请人:税大成