一种单机多井抽油机的单井过载脱离装置的制作方法

本发明涉及石油开采设备，具体而言，涉及一种单机多井抽油机的单井过载脱离装置。

背景技术：

近年来油价低迷，油田开采效益逐年变差，国内外油田现有抽油井200万口以上，多数都是抽油机抽油，由于抽油机发展近百年，能耗大、体积大、重量大，抽油效率效益较低。随着一机抽多井的技术进步，抽油机主机单动力驱动多口井往复抽油成为未来的发展方向，但是单井偶然故障或停抽时载荷过大，会影响单机多井抽油机系统和其它井的正常工作。为了使得多井机系统能够安全平稳地运行，需要一种安全装置降低单井超载对整个抽油机系统的不良影响。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提供了一种单机多井抽油机的单井过载脱离装置，能够实现动力柔绳自动脱离抽油机主机，使得多井机系统安全平稳运行。

本发明是通过以下技术方案予以实现：一种单机多井抽油机的单井过载脱离装置，包括：载荷中轴，一端连接第一动力柔绳，另一端连接至载荷中管；载荷中管的一端与载荷中轴套接，另一端连接第二动力柔绳，以使第一动力柔绳、载荷中轴、载荷中管和第二动力柔绳组成的整体共同承担抽油井载荷；卡爪机构，设置在载荷中轴上，通过卡爪与载荷中管的管壁卡接配合，以使载荷中轴与载荷中管保持相对固定；控制外管，套接在载荷中管外部，用于接触卡爪，以调整卡爪的姿态，使得载荷中轴和载荷中管分离；控制绳，一端与第一动力柔绳或第二动力柔绳连接，另一端与控制外管连接，用于将第一动力柔绳或第二动力柔绳上的载荷转移至控制外管，以驱动控制外管调整卡爪的姿态。

根据本发明提供的单机多井抽油机的单井过载脱离装置，优选地，与载荷中轴相连接的动力柔绳上设有弹性元件，以使动力柔绳在过载状态下产生轴向形变。

根据本发明提供的单机多井抽油机的单井过载脱离装置，优选地，还包括：固定盘，固定在动力柔绳上，并与控制绳通过控制绳调节螺钉连接。

根据本发明提供的单机多井抽油机的单井过载脱离装置，优选地，还包括：定位销，贯穿控制外管和载荷中管，用于限制控制外管和载荷中管之间的相对运动，将动力柔绳上的载荷转换到控制绳上。

根据本发明提供的单机多井抽油机的单井过载脱离装置，优选地，还包括：拉力计，设置在动力柔绳与控制绳之间，拉力计的一端连接动力柔绳，另一端连接控制绳。

根据本发明提供的单机多井抽油机的单井过载脱离装置，优选地，拉力计连接至数据采集模块，其中，数据采集模块接入物联网。

根据本发明提供的单机多井抽油机的单井过载脱离装置，优选地，卡爪机构具体包括：上卡爪、下卡爪、支撑弹簧和铰接轴，其中，上卡爪和下卡爪通过铰接轴固定在载荷中轴上，支撑弹簧设置在上卡爪和下卡爪的自由端之间。

根据本发明提供的单机多井抽油机的单井过载脱离装置，优选地，载荷中轴与动力柔绳通过钢丝绳楔形接头连接。

本发明取得的有益效果至少包括：该装置连接在抽油机主机和油井之间的动力柔绳上，作为动力输出线路上的薄弱环节，防止在多井机系统中单个油井偶然故障或停抽时载荷过大，影响系统和其它井正常工作，起过载保护的作用；其上设置的拉力计，在定位销插下后，可以利用拉力计测算单个油井工作时的载荷，在保证系统安全的同时实现不影响系统和其它井正常工作，可以对油井工作时的载荷进行测算。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的单机多井抽油机的单井过载脱离装置的结构示意图。

图中：1.钢丝绳，2.控制绳调节螺钉，3.控制绳，4.钢丝绳楔形接头，5.载荷中轴，6.卡爪，7.定位销，8.铰接轴，9.固定盘，10.拉力计，11.弹性元件，12.支撑弹簧，13.控制外管，14.载荷中管。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明公开的单机多井抽油机的单井过载脱离装置，包括：钢丝绳1、卡爪6、载荷中轴5、载荷中管14、控制外管13、控制绳3、拉力计10、定位销7、固定盘9、控制绳调节螺钉2。该装置安装在抽油机主机和油井之间的钢丝绳(动力柔绳)上，主机一端的钢丝绳接在载荷中轴5上，载荷中轴与钢丝绳通过钢丝绳楔形接头4连接。油井一端的钢丝绳接在载荷中管14上，载荷中轴5和载荷中管14依靠安装在载荷中轴上的卡爪6连接。卡爪具体包括：上卡爪、下卡爪、支撑弹簧12和铰接轴8，其中，上卡爪和下卡爪通过铰接轴固定在载荷中轴上，支撑弹簧设置在上卡爪和下卡爪的自由端之间。从载荷中轴端到主机部分选取一段钢丝绳作为弹性元件11，弹性元件11通过固定盘9连接控制绳3，控制绳3连接最外围的控制外管13，限定钢丝绳3正常工作时的最大载荷，计算钢丝绳弹性元件11在此载荷下的伸长量，控制绳3的长度为弹性元件11长度加此载荷下弹性元件11的伸长量。当钢丝绳1受载超过最大载荷，弹性元件11伸长量超过限定值，将自动通过控制绳3拉动控制外管13，控制外管13拨开卡爪6，实现自动分离。在控制绳上还安装有拉力计10，插下定位销7，控制外管13和载荷中管14连接，取出载荷中轴5，可以通过控制绳3上的拉力计10对油井的载荷进行测量。

在该实施例中，载荷中轴、主机侧动力柔绳、载荷中轴、载荷中管和油井侧动力柔绳组成的整体共同承担抽油井载荷；卡爪机构设置在载荷中轴上，通过卡爪与载荷中管的管壁卡接配合，以使载荷中轴与载荷中管保持相对固定；控制绳将动力柔绳载荷转移至控制外管，驱动控制外管调整卡爪的姿态；控制外管套接在载荷中管外部，用于接触卡爪，以调整卡爪的姿态，使得载荷中轴和载荷中管分离。

根据上述实施例，优选地，拉力计连接至数据采集模块，其中，数据采集模块接入物联网。

本装置利用钢丝绳受力变形的弹性伸长来实现过载自动分离，将固定盘与载荷中轴之间的钢丝绳作为弹性元件，由弹性元件端点上固定盘连接的控制绳、控制外管作为控制部分来进行控制是否进行脱离。工作时，载荷中轴上的卡爪扣在载荷中管上的空槽上，中间部分受载，弹性元件受载变形伸长，固定盘也随之拖动控制绳，控制绳拖动控制外管，当伸长到达提前测定值时，控制外管到达指定位置拨开卡爪实现自动分离。

控制绳上安装有拉力计，在控制外管上的销子不插入时，本装置发挥着过载保护的功能，当销子插入时，连接控制外管与载荷中管，此时控制绳承受载荷，控制绳上的拉力计对系统此时所受的载荷进行测算，并且可以利用其对脱开时的载荷，控制绳的长度进行设置。

控制部分由控制绳、控制绳调节螺钉、拉力计和控制外管组成。控制绳为柔绳，其上安装有控制绳调节螺钉便于设置脱开载荷及实时调节控制绳长度。在调节控制绳长度时，拧松调节螺钉，可自由调节控制绳长度，调到理想长度后，拧紧调节螺钉固定长度。

根据上述实施例，本发明提供的单机多井抽油机的单井过载脱离装置能够防止在多井机系统中单个油井偶然故障或停抽时载荷过大，影响系统和其它井正常工作，起过载保护的作用；还能够通过拉力计能够对过载保护值进行设置，通过拉力计对系统工作时油井载荷变化进行测量，通过拉力计测试单井载荷绘制油井示功图。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。