专利名称：利用热能转换二氧化碳相变式节能环保抽油机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用利用油田注水余热使热媒介质受热膨胀作功替代 电及其它能源的节能环保抽油机，具体是一种利用热能转换二氧化碳相变式 节能环保抽油机。
背景技术：
随着我国油田科技进步，采油涌现三次采油技术，尤其大庆油田，三次 采油技术应用比较普及，各联合站配备几台上百立方的注水罐，抽油设备从
地层中采出油液中含水量为70 — 90%，温度为40-60°C,经过油水气三相分 离后，分离出来的水经简单处理后，降温至二十多度后，通过注水泵重新注 入井下，资源未能得到很好地利用。油田中的采油设备有常规的驴头式抽油 机、还包括近年刚研究成功的地面驱动螺杆泵、电潜油螺杆泵和直线电机采 油设备，随着技术进步，采油设备不断更新换代，但它们有一个共同特点-电机带动泵运行，平均电机功率在37KW左右，虽然有的采用变频技术，但 耗能依然很大。
发明内容
本发明是为了克服上述的不足，提供一种利用热能转换二氧化碳相变式 节能环保抽油机，它采用利用油田注水余热使二氧化碳受热膨胀进行做功， 无须电机以及耗电量，克服了传统抽油机许多缺点，具有投资规模小、占地 小、安全环保、安装简易、维修量小、省工省力、对环境无污染等优点。本发明的技术方案是这样实现的 一种利用热能转换二氧化碳相变式节 能环保抽油机，它包括井架固定在井口的抽油泵光杆上方并与抽油泵光杆 对中，将气缸或油缸的中心杆与抽油泵光杆通过联接装置联接于井架上，所 述的井架与气缸或油缸之间设置动力缸，动力缸与气缸或油缸的下面密闭相 接，在动力缸内的中心杆上设置柱塞与动力缸密封配合，在动力缸的上、下 部分别设置感应行程开关的上止点与感应行程开关的下止点，所述的在感应 行程开关的上止点下部的动力缸连通二氧化碳罐的出气管，二氧化碳罐外层 设置保温套，保温套分别通过阀门连通热水进、回水管道及冷水进、回水管 道。
所述的井架上部设置氮气背压罐，氮气背压罐的出气管通过阀门连通气 缸或油缸的下部。
所述的热水进水管道、热水回水管道及冷水进水管道、冷水回水管道分 别连通电磁阀，所述的电磁阀与感应行程开关分别连通控制柜。 所述的二氧化碳罐的进气管通过阀连通气源。 所述的二氧化碳罐与保温套之间设置填充换热填料。
本发明它采用利用油田注水余热使二氧化碳加热冷却进行作功，二氧化 碳受热膨胀、冷却压縮，利用二氧化碳在临界温度以下气液相特性，推动气 缸上下工作，带动抽油泵进行工作。它克服了传统抽油机许多缺点，具有节 约能源，投资规模小、占地小、安全环保、安装简易、维修量小、省工省力、 对环境无任何污染等优点。
图l是本发明整体结构示意图；图2是图1中二氧化碳罐结构剖面示意图。 具有实施方式 实施例
一种利用热能转换二氧化碳相变式节能环保抽油机，如图l、 2所示，
它包括电滋阀、井架7、井架上设置的气缸或油缸l、 二氧化碳罐4、保温
装置4—3、感应行程开关、中心杆3、中心杆3与抽油泵光杆相连联接装 置8、氮气背压罐6、控制柜10组成。所述的井架7固定在井口抽油泵9上 方并与抽油泵9对中，将气缸或油缸l的中心杆3与抽油泵光杆9通过联接 装置8联接于井架7上，所述的井架7与气缸或油缸1之间设置动力缸1 1 ， 动力缸l 1与气缸或油缸l的下面密闭相接，在动力缸l l内的中心杆3上 设置柱塞110 1与动力缸1 1密封配合，在动力缸1 1的上、下部分别设 置感应行程开关的上止点2 — 1与感应行程开关的下止点2 — 2 ，所述的在 感应行程开关的上止点2 — 1下部的动力缸1 1连通热媒介质罐4的高压 的出气管4 一 6 ，热媒介质罐4外层设置保温套4 一 3 ，保温套4 一 3分别 通过阀门4一2连通热水进、回水管道及冷水进、回水管道。
所述的井架7上部设置氮气背压罐6 ，氮气背压罐6的出气管通过阀门 连通气缸或油缸1的下部。
所述的热水进水管道连通电磁阀5 、热水回水管道连通电磁阀5 — 1 ， 冷水进水管道连通电磁阀5 — 2 、冷水回水管道连通电磁阀5 — 3 ，所述的 电磁阀5 、电磁阀5 — 1 ，电磁阀5 — 2 、电磁阀5 — 3与感应行程开关分 别连通控制柜10。电磁阀5 、电磁阀5 — 1 ，电磁阀5 — 2 、电磁阀5 — 3 可采用一个多通道电磁阀。所述的二氧化碳罐4的进气管通过阀连通气源。
工作过程
打开热水进水管道连通电磁阀5，向保温套4-3通热水，二氧化碳罐4 内的二氧化碳气液膨胀推动柱塞l 1 0 l上行，中心杆3带动抽油泵9上行 抽油，碰到感应行程开关2的上止点2 — 1 ，在控制柜10控制下关闭热水 管道、打开冷水进水管道连通电磁阀5 — 2，冷水进水管道开通对二氧化碳 罐4冷却，二氧化碳罐4内的二氧化碳冷却收縮、在中心杆3重力下压縮液 化，带动抽油泵9下行进油；当碰到感应行程开关的下止点2 — 2，在控制 柜10控制下关闭冷水进水管道连通电磁阀5 — 2 ，冷水进水管道关闭，又 打开热水进水管道连通电磁阀5 ，周而复始，循环作业。
为保证二氧化碳在临界温度下的物理特性，配备一只氮气背压罐6，充 分利用抽油泵下行作负功的特性，对背压罐进行蓄能；抽油泵上行作正功， 氮气背压罐进行辅助作功。
为保证二氧化碳罐4与冷、热源充分换热，在保温装置4一3与二氧化 碳罐4填充换热填料。
为便于观察罐内二氧化碳罐内的介质如二氧化碳压力变化及二氧化碳 的补充，在罐顶位置阀4 0 1 。
实验证明本发明它采用利用油田注水余热使二氧化碳受热膨胀、冷却 压縮，利用二氧化碳在临界温度以下气液相特性，推动气缸上下工作，带动 抽油泵进行工作。它克服了传统抽油机许多缺点，具有节约能源，投资规模 小、占地小、安全环保、安装简易、维修量小、省工省力、对环境无任何污 染等优点。
权利要求
1、一种利用热能转换二氧化碳相变式节能环保抽油机，它包括井架(7)固定在井口的抽油泵光杆(9)上方并与抽油泵光杆(9)对中，将气缸或油缸(1)的中心杆(3)与抽油泵光杆(9)通过联接装置(8)联接于井架(7)上，其特征在于所述的井架(7)与气缸或油缸(1)之间设置动力缸(11)，动力缸(11)与气缸或油缸(1)的下面密闭相接，在动力缸(11)内的中心杆(3)上设置柱塞(1101)与动力缸(11)密封配合，在动力缸(11)的上、下部分别设置感应行程开关的上止点(2—1)与感应行程开关的下止点(2—2)，所述的在感应行程开关的上止点(2—1)下部的动力缸(11)连通二氧化碳罐(4)的出气管(4—6)，二氧化碳罐(4)外层设置保温套(4—3)，保温套(4—3)分别通过阀门(4—2)连通热水进、回水管道及冷水进、回水管道。
2、 如权利要求1所述的利用热能转换二氧化碳相变式节能环保 抽油机，其特征在于所述的井架(7 )上部设置氮气背压罐(6 )，氮 气背压罐(6 )的出气管通过阀门连通气缸或油缸(1 )的下部。
3、 如权利要求1所述的利用热能转换二氧化碳相变式节能环保 抽油机，其特征在于所述的热水进水管道、热水回水管道及冷水进水 管道、冷水回水管道分别连通电磁阀(5 、 5 — 1， 5 — 2、 5 — 3)， 所述的电磁阀(5、 5—1， 5—2、 5—3)与感应行程开关分别连 通控制柜(10)。
4、 如权利要求1所述的利用热能转换二氧化碳相变式节能环保 抽油机，其特征在于所述的二氧化碳罐(4)的进气管通过阀(4一1 )连通气源。
5、 如权利要求1所述的利用热能转换二氧化碳相变式节能环保 抽油机，其特征在于所述的二氧化碳罐(4 )与保温套(4 一 3 )之 间设置填充换热填料。
全文摘要
一种利用热能转换二氧化碳相变式节能环保抽油机，它包括井架固定在井口抽油泵上方并与抽油泵对中，将气缸或油缸的中心杆与抽油泵通过联接装置联接于井架上，其特征在于所述的井架与气缸或油缸之间设置动力缸，动力缸与气缸或油缸的下面密闭相接，在动力缸内的中心杆上设置柱塞与动力缸密封配合，在动力缸的上、下部分别设置感应行程开关的上止点与感应行程开关的下止点，所述的在感应行程开关的上止点下部的动力缸连通二氧化碳罐的出气管，二氧化碳罐外层设置保温套，保温套分别通过阀门连通热水进、回水管道及冷水进、回水管道。它具有节约能源，投资规模小、占地小、安全环保、安装简易、维修量小、省工省力、对环境无任何污染等优点。
文档编号E21B43/00GK101446186SQ20091007601
公开日2009年6月3日 申请日期2009年1月4日 优先权日2009年1月4日
发明者白明垠, 松 黄, 黄永康 申请人:北京惠博普能源技术有限责任公司;大庆惠博普石油机械设备制造有限公司