一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种采油设备，尤其涉及一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油系统。
【背景技术】
[0002]目前，游梁式抽油机是杆式抽油机最主要的抽油设备，其缺点是:1、受结构限制冲程一般为6-8m，冲程损失较大；2、抽油机体积大，耗材多，3、设备运行维护费用及采油吨液费用大；4、不适于深井、低渗透井、稠油井和含气的井。随着我国大部分油田进入开采的中、后期，尤其是低渗透井、超深井、稠油井的不断开发，游梁式抽油机已不适于采油后期生产需要。近年来出现了提拉式抽油装置，采油方式是在油管组成的管柱内利用柔性抽油绳带动抽油柱塞从井底到井口提拉井液的全井运行模式。缺点是:1、由于全井运行模式，抽子经过的管柱需要特殊处理，油管处理成本高。2、由于全井运行模式，大量的柔性抽油绳需在卷筒上缠绕且负荷大，只能选择大尺寸的卷筒和又高又粗的井架等，整机体积大，耗材多，成本高，也不便于运输。3、超长的柔性抽油绳在卷筒上缠绕易出现乱缠现象，需配备大型的排绳装置，进一步增加整机的体积和重量。4、抽子上、下往复行程长，摩擦损耗大，需停产、起井维修，维修费时、费力且耽误生产。5、抽子在长距离运行中易出现遇阻现象。6、全程使用柔性抽油绳，磨损后需要整条更换，不但成本高，且不适于超过2000米的深井，因为深井井下温度高，易造成注塑熔化等。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术在生产中存在的实际问题，提供一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油系统，利用井下多级柱塞超长冲程抽油泵，使抽油机冲程在十几米至几百米间任意设定，打破有杆泵冲程仅为6-8米的限制，实现超长冲程的非全井运行模式，既能克服游梁式抽油机冲程受限和不适宜低产油井、深井，含气大井的缺点，又能避免现有的卷扬式提拉采油装置因全井运行模式而存在的整机体积和重量大，耗材多且不便运输；抽子损耗快、油管处理成本高，柔性抽油绳磨损后需整条更换成本过大等缺点，尤其是利用封隔器封堵油套环形空间，可将多级柱塞超长冲程抽油泵泵筒以上的油管取出，可再次降低油井一次性投资成本；使整机可降成本近40%。
[0004]一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油系统，包括:动力驱动总成、定滑轮总成、控制总成、井架总成、滑摆装置、压绳装置、井口装置、井下管柱、柔性抽油绳、钢丝绳或抽油杆和井下多级柱塞超长冲程抽油泵；动力驱动总成驱动的柔性抽油绳的长度大于设定冲程长度，柔性抽油绳的一端缠绕在动力驱动总成的卷筒上，另一端穿过滑摆装置的两导向轮间的通孔，并绕过定滑轮，依次穿过井口装置的防喷盒、偏心井口、井下管柱后，与管柱内的钢丝绳或抽油杆用卡箍连接，构成全井抽油绳；钢丝绳或抽油杆的另一端与井下多级柱塞超长冲程抽油泵的多级柱塞连接；井架总成上安装定滑轮总成和滑摆装置；所述的井口装置与管柱连接，管柱与井下多级柱塞超长冲程抽油泵的超长泵筒连接；井下多级柱塞超长冲程抽油泵由超长泵筒和多级柱塞构成，其多级柱塞置于超长泵筒内；所述的控制总成由旋转编码器和压力传感器组成；压力传感器通过偏心井口下入油井底部的油套环形空间内。
[0005]所述的井下多级柱塞超长冲程抽油泵的超长泵筒是由多个泵筒“一字型”连接构成；多个泵筒的连接方式是:经精轧和珩磨后满足泵筒参数要求的两泵筒的端口处切有切口，两泵筒的端口部车有外螺纹；接箍内壁两端车有与两泵筒相匹配的内螺纹，接箍中间留有止口 ；两泵筒与接箍螺纹连接，配合间隙为0.01mm，且止口对中定位；两泵筒对接后两端面间最大缝隙限制在0.1?0.2mm ;对接后的两泵筒的直线度< 0.04mm/m ;两泵筒装配接箍后用通径规通试，若两泵筒对接后直线度> 0.04mm/m，则需进行珩磨校正，确保直线度< 0.04mm/m，并对两泵筒、接箍进行连接顺序的标注；按照同样工序，将多个泵筒进行连接，直至连接在一起的多个泵筒的总长度大于油井设定的冲程长度为止。
[0006]所述的井下多级柱塞超长冲程抽油泵的钢体式多级柱塞包括密封腔部分、加重部分和串连的多个钢体式单级柱塞；密封压套、密封胶敦和压绳头将钢丝绳或抽油杆在密封腔上节内压紧，密封压套、密封腔上节、密封腔、上变径依次螺纹连接，密封圈密封，构成柱塞的密封腔部分；串接加重杆的数量由配重需要决定；下变径、多个加重杆、加重杆下端依次螺纹连接，构成柱塞的加重部分)；钢体式单级柱塞的结构是:顶部车有圆头的上挂体的下部为空腔，与空腔对应的管壁上开有出液通孔；在上挂体的空腔内置放凡尔阀球和凡尔阀球座；凡尔阀球座被上挂体空腔内壁上的档台限位，并将凡尔阀球限定在上挂体的空腔内；外衬钼铬合金衬套的中心管的上端与上挂体的下端以螺纹连接，并紧紧顶住凡尔阀球座，中心管的下端与下接头的上端以螺纹连接；下接头的管壁上开有进液孔；上挂体、凡尔阀球、凡尔阀球座、中心管、衬管和下接头构成了钢体式单级柱塞；结构相同的多个钢体式单级柱塞顺次按照下一级钢体式单级柱塞的上挂体内挂在上一级钢体式单级柱塞的下接头的下部空腔内；利用焊接件与下接头焊接，将上挂体悬挂在下接头的空腔内；同理连接第三级、第四级.....，最后一级钢体式单级柱塞的上挂体与中心管通过接箍外螺纹连接，最后一级钢体式单级柱塞的下接头被下凡尔座体替代；下凡尔座体的上、下两端为空腔，其下腔体内放置凡尔阀球和凡尔阀球座，凡尔阀球座被下凡尔座体内壁上的档台限位，并将凡尔阀球限定在其空腔内；下凡尔座体的中间开有连通上、下腔体的轴向通孔；下凡尔座体的上端与中心管螺纹连接，其下端与管壁上开有进液孔的配重接头连接；配重接头与加重部分的下变径连接；第一级钢体式单级柱塞的上挂体的圆头部分内挂在下部为空腔的上接头上，焊接件与上接头的管壁焊接，将上挂体的圆头限定在其腔体内；上接头与密封腔部分的上变径螺纹连接，构成钢体式多级柱塞。
[0007]所述的串连的钢体式单级柱塞的数量由钢体式单级柱塞与泵筒的接触面长度和行业规范要求决定。
[0008]动力驱动总成包括电机、卷筒、制动器总成；电机的输出轴上装有链轮；轴上装有卷筒链轮的卷筒安装在卷筒底座上，压绳装置紧靠卷筒，并安装在卷筒底座上，防止卷筒缠绳乱序；卷筒底座、电机、制动器总成固定在地面基座上；卷筒链轮与链轮位于同一平面内且通过传动链条连接；井口装置包括防喷盒、偏心井口、单流阀和输油管线。
[0009]所述的滑摆装置与压绳装置配合使用；所述的滑摆装置的结构是:T型摆杆的前端并排紧靠装有两个导向轮，摆杆与带有滑槽的两滑摆底座以轴连接，滑摆底座以螺栓固定在井架横梁上；摆杆的轴可在滑槽内纵向调节固定，用于调整柔性抽油绳与定滑轮之间的夹角；柔性抽油绳穿过两个导向轮形成的通孔，摆杆随着柔性抽油绳在卷筒上的缠绕或释放而在轴上横向摆动；所述压绳装置的结构是:在远离减速电机的卷筒底座上固定安装压绳装置，压绳装置的结构是:带有两支耳的叉形横杆与立杆轴连接，立杆下端固定在卷筒底座上，弹簧的两端分别固定在横杆和立杆上，对横杆起牵引作用，压轮安装在叉形横杆的两支耳上，与卷筒的轴平行、等长且位于卷筒的上后方，与卷筒的卷筒面保持适当的间距。
[0010]所述的柔性抽油绳为含有加热电缆的可加热柔性抽油绳，可加热柔性抽油绳的井下端头部位内装温度传感器；可加热柔性抽油绳的长度应超过管柱的结蜡点处，可加热柔性抽油绳与管柱内的钢丝绳或抽油杆用卡箍连接；结蜡点处对应的以上管柱涂有防止热量散失的保温涂层；控制装置根据可加热柔性抽油绳的温度传感器监测的温度信号与设定温度对比来控制可加热柔性抽油绳加热；可加热柔性抽油绳与涂有保温涂层的管柱配合使用。
[0011]所述井下管柱可在多级柱塞超长冲程抽油泵的泵筒上部的油管外安装封隔器和丢手，以螺纹连接。
[0012]井下设备安装完毕后，将封隔器逐步涨封，封堵油套环形空间，利用丢手将封隔器上部油管起出，井下多级柱塞超长冲程抽油泵抽汲的井液在套管内流动，可以大大降低油井一次性投资成本。
[0013]所述的动力驱动总成的电机与行星式减速机直联成减速电机，减速电机的输出轴通过联轴器与卷筒的卷筒轴连接。
[0014]减速电机的输出轴通过法兰式联轴器与卷筒的卷筒轴连接，S卩，法兰式联轴器的两套筒分别套装在减速电机的输出轴和卷筒轴上，以键连接；两套筒用两铰制孔用螺栓固定在一起；构成减速电机直驱卷筒转动的直驱结构。
[0015]所述的动力驱动总成的电机带动行星减速机的小皮带轮，小皮带轮带动大皮带轮转动，大皮带轮通过键与齿轮轴连接，带动太阳轮转动，太阳轮通过齿合的方式与行星轮连接，使行星轮绕自己的行星轴转动，带动齿圈转动，轴承套装在支架上，由于齿圈与卷筒通过螺栓连接成一体，当齿圈旋转时，卷筒也开始绕着支架转动；防尘罩、机罩总成通过螺栓与支架连接。
[0016]所述的井架总成上安装的定滑轮与卷筒按下列条件定位时，可省略所述的滑摆装置:根据柔性抽油绳的特性设定卷筒的最小直径，A ;当井下多级柱塞超长冲程抽油泵设定的冲程米数需要柔性抽油绳在卷筒上缠绕的层数不少于2层时，以井架总成上安装的定滑轮的凹槽中心为轴对称定位卷筒，即，卷筒与定滑轮对称定位；且定滑轮凹槽内的柔性抽油绳到卷筒的两挡边的夹角应不大于2.5度，并以此确定卷筒与定滑轮的最小水平间距为ctanl.25° XL/2，L1为卷筒两挡边的间距；B:当井下多级柱塞超长冲程抽油泵设定的冲程米数需要柔性抽油绳在卷筒上缠绕的层数不足2层时，定滑轮的凹槽内的柔性抽油绳在卷筒上缠绕总道数的一半时的最大位移夹角应不大于2.5度，且定滑轮的凹槽中心与柔性抽油绳在卷筒上缠绕总道数的四分之一处相对应来确定卷筒的位置，即，卷筒与定滑轮偏心定位；并以此确定卷筒与定滑轮的最小水平间距为ctanl.25。XL2/2，L2为柔性抽油绳在卷筒上缠绕总道数的一半时的最大平移距离；此外，在卷筒上需将卷筒缠满一层的总道数与冲程总道数的一半的道数差补满。
[0017]所述的卷筒的卷筒挡边为拼接式，在卷筒挡边外侧沿直径方向对称焊接两对带有螺栓孔的连接板；半圆形卷筒裙边上也开有与连接板相对应的螺栓孔，两个半圆形卷筒裙边通过螺栓与卷筒挡边联接固定。
[0018]所述的抽油杆在结蜡点以上部位按照间距小于冲程米数，车有多处螺纹，刮蜡除垢器以螺纹连接在抽油杆上。
[0019]所述的卷筒底座加高至卷筒与定滑轮等高。可减少柔性抽油绳与卷筒之间的倾斜角度，减少柔性抽油绳的磨损。
[0020]一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油系统的工作方法，控制总成根据设定的上行缓冲时间控制电机停机等待；根据套管内压力传感器监测的压力值控制电机下行；根据电机轴上安装的旋转编码器计算出的多级柱塞超长冲程抽油泵下入井深数与设定的下行最大深度对比来控制电机停止下行并反向旋转，提升井液；根据旋转编码器计算出的上行行程和设定的上行最大深度对比来控制电机停止转动；同时控制总成也相应控制制动器总成对卷筒进行制动或解除制动；进而使柔性抽油绳在设定的冲程内反复提升或下放井下的多级柱塞超长冲程抽油泵的多级柱塞提升井液，改变以往卷扬式提拉采油系统的柱塞从井底一直提升至井口的全井运行模式，实现柱塞只在泵筒内反复上、下运行的超长冲程的非全井运行模式。
[0021]所述的控制总成的控制流程是:
[0022]a、系统启动，设定井口深