专利名称：一种全自动液压抽油机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种油田石油采汲设备，特别涉及一种全自动液压抽油机。
背景技术：
抽油机是油田采油的主要设备，全国有近十万口油井，其中85%油井，采用曲柄摇杆机构的游梁式抽油机。这种抽油机设计于十九世纪，至今已有一百多年的历史。基于当时的工业技术水平，人们的设计理念，现在看来其结构十分落后，主要表现为:1、能耗高，效率低，整机效率仅能达到25%左右，已成为各油田“节能、降耗”的焦点问题。2、因结构限制井挂与配重无法完全平衡，每个冲程中，都造成井挂重力势能浪费，同时也增大了输入电动机容量。3、结构限制，曲柄摇杆机构庞大，质量大，上、下止点时传动系统动能浪费多。4、结构限制，传动、减速机构庞大，且环节多，原材料消耗高，传动效率低，冲程小。5、因结构限制，为保证最大限度采油和抽油机安全运行，须每日巡井，检测动液面深度，必要时停机“调参”，造成人力资源浪费，也一定程度影响产量。6、因结构限制，难以实现自动控制及油场现代化管理。
发明内容本实用新型是针对曲柄摇杆游梁式抽油机六点缺陷，其目的是为解决油田采油设备能耗高、效率低等问题，提供一种全自动液压抽油机。本实用新型全自动液压抽油机内容简述:本实用新型全自动液压抽油机，其特征在于:全自动液压抽油机由液压传动系统和机械结构两部分组成，液压传动系统由:油箱、粗滤器、恒功率变量泵、电动机、单向阀、可调节流阀、蓄能器、安全阀、回油管、出油管、单向两位四通阀、双向两位四能阀、管路1、管路I1、上行程开关、导轨、下行程开关、液压油缸和精滤器组成，油箱是一长方形箱体，粗滤器通过油管与恒功率变量泵吸油口连接，电动机通过联轴器与恒功率变量同轴连接，恒功率变量泵出油口通过油管与单向阀、可调节流阀串联连接，再分别与蓄能器、安全阀并联连接，出油管经单向两位四通阀、双两位四通阀、管路I与液压油缸上腔连接，管路II一端与液压油缸下腔连接，另一端与双向两位四通阀、单向两位四通阀、回油管连接，回油管伸入油箱中，构成回油油路，在回油管未端设有精滤器。全自动液压抽油机机械结构部分由:下传动滑轮、驱动滑轮、配重装置、后传动滑轮、上传动滑轮、前传动滑轮、钢丝绳1、钢丝绳I1、连接器、输油管、油管、光杆、油杆、锚定器、柱塞、固定阀、游动阀、泵筒、套筒、弹性蓄能器I和弹性蓄能器II组成，液压油缸是动力源，固定在机架的底部，液压油缸活塞杆顶端与驱动滑轮下轮架固定连接，两组三个驱动滑轮设置在同一根轴上，轴两端固定安装在上、下两个驱动滑轮轮架中间；钢丝绳I 一端固定在机架顶板上，其走向为:从三个驱动滑轮中间那个滑轮下半圆周绕过，上伸至上传动滑轮，并从安装同一根轴上上传动滑轮中间滑轮右侧向左绕过1/4圆周，水平伸向后传动滑轮，并在后传动滑轮上侧向下绕过1/4圆周，铅垂伸展并与配重装置固定连接；钢丝绳II是两条等长钢丝绳，一端固定在机架隔板上，其走向为:它们分别从三个驱动滑轮两侧的两个滑轮上半圆周绕过，下伸至下传动滑轮，分别从安装同一根轴上的两下传滑轮下半圆周绕过，伸至上传动滑轮，并从上传动滑轮两侧的滑轮左侧向右绕过1/4圆周，水平伸向前传动滑轮，从前传动滑轮上侧向下绕过1/4圆周，铅垂伸展，并通过联接器与光杆固定连接，光杆与油杆固定连接，油杆与抽油泵柱塞固定连接。抽油泵由泵筒、柱塞、游动阀和固定阀组成，抽油泵与油管及井口气密性固定连接，抽油泵用锚定器固定在套筒的底部。本实用新型全自动液压抽油机，针对曲柄摇杆游梁式抽油机六点缺陷，打破传统结构束缚，采用桁架结构立式井架，增速滑轮组，钢丝绳柔性传动，恒动率变量泵与定量液压油缸组成的容积减速，及载荷反馈调速系统，井挂重力完全平衡配重及1/3载荷配重，上，下止点设置弹性蓄能器。与同型号，同排量游梁式抽油机相比，降低输入电动机容量53%，提高效率100%，且无须巡井，检测动液面深度及停机“调参”，实现自动“调参”，自动跟踪井液生成能力采油，一旦故障，超载，自动报警，自动停机，近似于免维护，同时为油场现代化管理垫定了基础。
图1是全自动液压抽油机液压传动系统原理图；图2是全自动液压抽油机机械结构示意图；图3是全自动液压抽油机弹性蓄能器I的结构示意图；图4是全自动液压抽油机弹性蓄能器II的结构示意图；图中:1是油箱、2是粗滤器、3是恒功率变量泵、4是电动机、5是单向阀、6是可调节流阀、7是蓄能器、8是安全阀、9是回油管、10是出油器、11是单向两位四通阀、12是双向两位四通阀、13是管路1、14是管路I1、15是上行程开关、16是导轨、17是下行程开关、18是液压油缸、19是精滤器、20是下传动滑轮、21是驱动滑轮、22是配重装置、23是后传动滑轮、24是上传动滑轮、25是前传动滑轮、26是钢丝绳1、27是钢丝绳I1、28是连接器、29是输油管、30是油管、31是光杆、32是油杆、33是锚定器、34是柱塞、35是固定阀、36是游动阀、37是泵筒、38是套筒、39是弹性蓄能器1、40是弹性蓄能器II。
具体实施方式
本实用新型全自动液压抽油机是由液压传动系统和机械结构两部分组成，见图1，液压传动系统由:油箱1、粗滤器2、恒功率变量泵3、电动机4、单向阀5、可调节流阀6、蓄能器7、安全阀8、回油管9、出油管10、单向两位四通阀11、双向两位四能阀12、管路I 13、管路II 14、上行程开关15、导轨16、下行程开关17、液压油缸18和精滤器19组成，油箱I是一长方形箱体，粗滤器2通过油管与恒功率变量泵3吸油口连接，电动机4通过联轴器与恒功率变量3同轴连接，恒功率变量泵3出油口通过油管与单向阀5、可调节流阀6串联连接，再分别与蓄能器7、安全阀8并联连接，出油管10经单向两位四通阀11、双两位四通阀12、管路I 13与液压油缸18上腔连接，管路II 14 一端与液压油缸18下腔连接，另一端与双向两位四通阀12、单向两位四通阀11、回油管9连接，回油管9伸入油箱中，构成回油油路，在回油管未端设有精滤器19。见图2、图3、图4，全自动液压抽油机机械结构部分由:下传动滑轮20、驱动滑轮21、配重装置22、后传动滑轮23、上传动滑轮24、前传动滑轮25、钢丝绳I 26、钢丝绳II27、连接器28、输油管29、油管30、光杆31、油杆32、锚定器33、柱塞34、固定阀35、游动阀36、泵筒37、套筒38、弹性蓄能器I 39和弹性蓄能器II 40组成，液压油缸18是动力源，固定在机架的底部，液压油缸18活塞杆顶端与驱动滑轮21下轮架固定连接，两组三个驱动滑轮20设置在同一根轴上，轴两端固定安装在上、下两个驱动滑轮轮架中间；钢丝绳I 26 —端固定在机架顶板上，其走向为:从三个驱动滑轮中间那个滑轮下半圆周绕过，上伸至上传动滑轮24，并从安装同一根轴上上传动滑轮24中间滑轮右侧向左绕过1/4圆周，水平伸向后传动滑轮23，并在后传动滑轮23上侧向下绕过1/4圆周，铅垂伸展并与配重装置22固定连接；钢丝绳II 27是两条等长钢丝绳，一端固定在机架隔板上，其走向为:它们分别从三个驱动滑轮21两侧的两个滑轮上半圆周绕过，下伸至下传动滑轮20，分别从安装同一根轴上的两下传滑轮20下半圆周绕过，伸至上传动滑轮24，并从上传动滑轮24两侧的滑轮左侧向右绕过1/4圆周，水平伸向前传动滑轮25，从前传动滑轮25上侧向下绕过1/4圆周，铅垂伸展，并通过联接器28与光杆31固定连接，光杆31与油杆32固定连接，油杆32与抽油泵柱塞34固定连接。抽油泵由泵筒37、柱塞34、游动阀36和固定阀35组成，抽油泵与油管30及井口气密性固定连接，抽油泵用锚定器33固定在套筒38的底部。
实施例见图1，全自动液压抽油机液压传动系统工作原理图，油箱I用于盛装、沉淀、冷却液压油，它是一长方形箱体，上盖上设有压力感应器、温度感应器、油位感应器及油压表、油温表、油位计。由这些感应元件获取油压、油温、油位信息，经自动控制装置处理，经无线通迅装置反映给采油场调度室，同时自动控制装置控制抽油机电源总开关，一旦超压、超温、超油位，自动控制装置自动切断电源，确保抽油机安全运行。粗滤器2用油管与恒功率变量泵3吸油口连接，并埋没在油箱油液里，运行时滤掉油液中较大杂质，保证进入液压传动系统中油液清洁，电动机4用联轴器与恒功率变量泵3同轴连接。驱动恒功率变量泵3工作，恒功率变量泵3出油口通过油管与单向阀5、可调节流阀6串联联接，再分别与蓄能器7、安全阀8并联联接，单向阀5保证单向运行，可调节流阀6用于安装，调整时降低流量，降低液压油缸18运行速度，正常工作时处全开状态，蓄能器7用于平稳恒功率变量泵3油压波动，安全阀8用限制系统最大压力，一旦达到安全阀设定压力，它打开卸载，压力油经安全返回油箱，确保抽油机安全动行。然后出油管10经单向两位四通阀11、双两位四通阀12、管路I 13与液压油缸18上腔连接，经恒功率变量泵3加压的油液进入到液压油缸18上腔，在液压油压力作用下，推动液压油缸18活塞，活塞杆向下运行。管路II 14 一端与液压油缸18下腔连接，另一端与双向两位四通阀12、单向两位四通阀11、回油管9连接，回油管9伸入油箱中，构成回油油路，在回油管未端设有精滤器19，过滤掉工作过的液压油中15μπι以上杂质，确保液压油清洁。当活塞向下运行至下止点时，与活塞杆上端刚性连接的驱动滑轮21触碰到固定在导轨16上的下行程开关17，下行程开关17发出指令，令双向两位四通阀12换向，使出油管10，管路II 14与液压油缸18下腔接通，同时使回油管9，管路I 13与液压油缸18上腔接通。液压油进入液压油缸18下腔，推动活塞，活塞杆及驱动滑轮21向上运行，液压油缸上腔液压油经管路I 13，双向两位四通阀12，单向两位四通阀11，回油管9、精滤器19返回油箱。运行至上止点时，驱动滑轮21触碰上行程开关15，上行程开关15发出指令，令双向两位四通阀12换向至图1所示位置，使出油管10经管路I 13与液压油缸18上腔接通，使液压油缸18下腔经管路II 14，回油管9与油箱接通，在液压油压力作用下，液压油缸18活塞，活塞杆及驱动滑轮21向下运行，下腔液压油经管路II 14两个两位四通阀12、11，回油管9返回油箱1，当液压油缸活塞运行至下止点时，完成一个工作循环。单向两位四通阀11正常运行处图1位置，当油压，油温超高时，停机及起动时处换向位置，使恒功率变量泵3泵出的液压油直接返回油箱1，使电动机4处空载状态。见图2是全自动液压抽油机机械结构示意图，液压油缸18是动力源，它固定机架底部，液压油缸18活塞杆顶端与驱动滑轮21下轮架固定连接，两组三个驱动滑轮21安装在同一根轴上，轴两端固定安装在上、下两个驱动滑轮轮架中间。钢丝绳I 26—端固定在机架顶板上，其走向为:从三个驱动滑轮中间那个滑轮下半圆周绕过，上伸至上传动滑轮24，并从安装同一根轴上上传动滑轮24中间滑轮右侧向左绕过1/4圆周，水平伸向后传动滑轮23，并在后传动滑轮23上侧向下绕过1/4圆周，铅垂伸展并与配重装置22固定连接。钢丝绳II 27是两条等长钢丝绳，它的一端固定在机架隔板上，其走向为:它们分别从三个驱动滑轮21两侧的两个滑轮上半圆周绕过，下伸至下传动滑轮20，分别从安装同一根轴上的两个下传动滑轮20下半圆周绕过，伸至上传动滑轮24，并从上传动滑轮24两侧的滑轮左侧向右绕过1/4圆周，水平伸向前传动滑轮25，从前传动滑轮25上侧向下绕过1/4圆周，铅垂伸展，并通过联接器28与光杆31固定连接，光杆31与油杆32固定连接，油杆32与抽油栗柱塞34固定连接。由图2可以看出，全自动液压抽油机采用的是增速滑轮组，当驱动滑轮行程一米时，井挂(即光杆31、油杆32与抽油泵的柱塞34)及配重装置22行程二米，采用增速滑轮组缩短了液压油缸18的行程，减小了液压元件容量，同时扩大了抽油机冲程。一 口油井钻成后，首先下套筒38，防止井壁泥沙塌方，套筒38下部布满圆形筛孔，并用滤网缠绕，即利于井液浸入套筒38内，又防止泥沙侵入，保证套筒内井液清洁，然后下抽油泵、油管30。抽油泵包括:泵筒37、游动阀36、固定阀35和柱塞34，抽油泵与油管30及井口气密性固定连接，仅留下输油管29 —条通道，抽油泵用锚定器33固定在套筒38的底部，留出足够油库容积，即利于储存井液，同时也便于井液沉淀净化。抽油泵由泵筒37、柱塞34、游动阀36和固定阀35组成，当液压油缸18活塞上行时，驱动滑轮21上行，钢丝绳I 26放回，配重装置22铅垂下行，钢丝绳II 27被驱动滑轮21拱起回缩，拉动光杆31、油杆32及抽油泵的柱塞34上行，这时游动阀36关闭，柱塞34上面对泵筒37，油管30中液柱加压，当压力等于、大于流体静压力、流体动压力及井口压力时，便将油管30内的液柱举升，使井液沿输油管流出实出采油，此时固定阀35打开，井液进入泵筒37下腔。见图3、图4，当驱动滑轮21顶部距上止点150mm时，与弹性蓄能器I 39触头相抵，弹性蓄能器I 39对驱动滑轮21，液压油缸18施载，系统压力升高，运动系统动能、液压能转化为弹力势能，减小止点时运动冲击及压力冲击，实现柔和换向。当换向后，液压油缸18活塞开始下行时，弹性蓄能器I 39释放储存的能量，同液压油缸18 —同使运动系统加速至设计速度向下运行。当驱动滑轮21底部距下止点300mm，驱动滑轮21底面与两个对称布置的弹性蓄能器II 40触头相抵，弹性蓄能器II 40与弹性蓄能器I 39功能相同。因液压油缸18下行速度是上行速度的2倍，动载也是2倍，固将弹性蓄能器II 40的行程设计为300mm.。当液压油缸18活塞开始下行时，钢丝绳I 26缩回，拉动配重装置22上行，1/3载荷配重给液压系统施载，维持液压油缸18上、下行程压力平衡，钢丝绳II 27被放松拉出，井挂下行，这时固定阀35关闭，游动阀36打开，柱塞34下面的井液通过游动阀36进入柱塞34的上面。当上行冲程开始时，固定阀35开启，游动阀36关闭，1/3载荷配重重力势能协助液压油缸18克服抽油机油泵载荷，减轻抽油行程液压系统载荷，维持液压系统压力稳定。1、本实用新型全自动液压抽油机，针对曲柄摇杆游梁式抽油机六点缺陷，打破传统结构束缚，采用桁架结构立式井架，增速滑轮组，钢丝绳柔性传动，恒功率变量泵、液压油缸驱动，与同型号，同排量游梁式抽油机相比，降低输入电动机容量53%，提高效率100%，且无须巡井，检测动液面深度及停机“调参”，实现自动“调参”，自动跟踪井液生在能力采油，一旦故障，超载，自动报警，自动停机，近似于免维护，同时为油场现代化管理垫定了基础。2、( I)采用恒功率变量泵与定量液压油缸组成的开式容积减速，变速液压传动系统，实现载荷(即液压传动系统压力)反馈调节变量泵流量，进而调节液压油缸速度及悬点速度，实现全自动液压抽油机自动“调参”，而且，仅此液压传动系统能降低输入电动机容量53%，提高传动效率100%，节能近50%。(2)采用桁架结构立式井架，增速滑轮组机构及驱动滑轮双导轨导向与约束，实现减小液压油缸行程，液压元件容量，同时扩大了抽油机冲程，本实用新型全自动液压抽油机冲程为Sm，若需要，还可以加大冲程。(3)采用井挂重量完全平衡配重及1/3载荷配重，实现液压系统上、下冲程压力平衡和消除井挂重力势能损失和浪费。(4)采用弹性蓄能器，吸收储存传动系统止点处动能，并在返回冲程启动时释放，消除传动系统止点动能浪费，且减小液压冲击。(5)采用压力、温度自动控制系统及无线通迅装置，实现自动报警，自动停机及远程控制，为油场现代管理打下基础。3、全自动液压抽油机与同型号同排量游梁式抽油机相比:(I)降低电动机容量53%，且电流恒定，对电网无反馈和冲击，可实现节能近50%。(2)无需巡井，测动液面及“调参”，可节约人力资源及增长生产时间，提高生产效率。(3)实现自动报警，自动停机，及远程摇控，为油场现代化管理打下基础。本实用新型全自动液压抽油机的设计理念，是将恒功率变量泵压力一流量特性与抽油泵载荷特性合理结合，抽油泵载荷是动液面深度H的一次函数，当知道井深、平均动液面深度，油管直径、泵筒直径、井液重、粘度、井口压力时，就可以按流体静力学和流体动力学计算出该井的压力范围，并按此调整恒功率变量泵压力一流量特性曲线，使两特性曲线在压力范围内合理结合，就实现了抽油机在压力范围内的全自动。除此之外，全自动抽油机在抽油泵容量与井液生成量匹配时，它可自动寻找井液最大生成能力，并按井液最大生成能力抽油，维持抽油泵流量与井液最大生成能力的动态平衡。
权利要求1.一种全自动液压抽油机，其特征在于:全自动液压抽油机由液压传动系统和机械结构两部分组成，液压传动系统由:油箱(I)、粗滤器(2)、恒功率变量泵(3)、电动机(4)、单向阀(5)、可调节流阀(6)、蓄能器(7)、安全阀(8)、回油管(9)、出油管(10)、单向两位四通阀(11)、双向两位四能阀(12)、管路I (13)、管路II (14)、上行程开关(15)、导轨(16)、下行程开关(17)、液压油缸(18)和精滤器(19)组成，油箱(I)是一长方形箱体，粗滤器(2)通过油管与恒功率变量泵(3)吸油口连接，电动机(4)通过联轴器与恒功率变量(3)同轴连接，恒功率变量泵(3)出油口通过油管与单向阀(5)、可调节流阀(6)串联连接，再分别与蓄能器(7)、安全阀(8)并联连接，出油管(10)经单向两位四通阀(11)、双两位四通阀(12)、管路I(13)与液压油缸(18)上腔连接，管路II (14) 一端与液压油缸(18)下腔连接，另一端与双向两位四通阀(12)、单向两位四通阀(11)、回油管(9)连接，回油管(9)伸入油箱中，构成回油油路，在回油管未端设有精滤器(19)。
2.根据权利要求1所述的全自动液压抽油机，其特征在于:全自动液压抽油机机械结构部分由:下传动滑轮(20)、驱动滑轮(21)、配重装置(22)、后传动滑轮(23)、上传动滑轮(24)、前传动滑轮(25)、钢丝绳I (26)、钢丝绳II (27)、连接器(28)、输油管(29)、油管(30)、光杆(31)、油杆(32)、锚定器(33)、柱塞(34)、固定阀(35)、游动阀(36)、泵筒(37)、套筒(38)、弹性蓄能器I (39)和弹性蓄能器II (40)组成，液压油缸(18)是动力源，固定在机架的底部，液压油缸(18)活塞杆顶端与驱动滑轮(21)下轮架固定连接，两组三个驱动滑轮(20)设置在同一根轴上，轴两端固定安装在上、下两个驱动滑轮轮架中间；钢丝绳I(26) —端固定在机架顶板上，其走向为:从三个驱动滑轮中间那个滑轮下半圆周绕过，上伸至上传动滑轮(24)，并从安装同一根轴上上传动滑轮(24)中间滑轮右侧向左绕过1/4圆周，水平伸向后传动滑轮(23)，并在后传动滑轮(23)上侧向下绕过1/4圆周，铅垂伸展并与配重装置(22)固定连接；钢丝绳II (27)是两条等长钢丝绳，一端固定在机架隔板上，其走向为:它们分别从三个驱动滑轮(21)两侧的两个滑轮上半圆周绕过，下伸至下传动滑轮(20)，分别从安装同一根轴上的两下传滑轮(20)下半圆周绕过，伸至上传动滑轮(24)，并从上传动滑轮(24)两侧的滑轮左侧向右绕过1/4圆周，水平伸向前传动滑轮(25)，从前传动滑轮(25)上侧向下绕过1/4圆周，铅垂伸展，并通过联接器(28)与光杆(31)固定连接，光杆(31)与油杆(32)固定连接，油杆(32)与抽油泵柱塞(34)固定连接。
3.根据权利要求1所述的全自动液压抽油机，其特征在于:抽油泵由泵筒(37)、柱塞(34)、游动阀(36)和固定阀(35)组成，抽油泵与油管(30)及井口气密性固定连接，抽油泵用锚定器(33)固定在套筒(38)的底部。
专利摘要本实用新型涉及一种全自动液压抽油机，其特征在于全自动液压抽油机由液压传动系统和机械结构两部分组成，液压传动系统粗滤器通过油管与恒功率变量泵吸油口连接，恒功率变量泵出油口通过油管与单向阀、可调节流阀串联连接，再与蓄能器、安全阀并联联接，出油管经单、双两位四通阀、管路Ⅰ与液压油缸上腔连接，管路Ⅱ一端与液压油缸下腔连接，另一端与双、单向两位四通阀、回油管连接构成回油油路。本实用新型将恒功率变量泵压力——流量特性与抽油泵载荷特性合理结合，解决了油田采油设备传动机构庞大、质量大、能耗高、效率低等问题，实现了抽油机全自动，可自动寻找井液最大生成能力及抽油，维持抽油泵流量与井液最大生成能力的动态平衡。
文档编号E21B43/00GK202926293SQ20122046191
公开日2013年5月8日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者杜殿起, 何辉, 王天利, 韩忠浩 申请人:鞍山红拖轧钢有限公司