专利名称：变向前置式游梁抽油机的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械采油技术领域中的抽油机，特别涉及一种游梁式抽油机，具体讲是一种变向前置式游梁抽油机。
背景技术：
目前，在机械采油提升设备中，广泛使用的是常规游梁式抽油机，其数量占油田采油提升设备的80％以上。它具有可靠性高和寿命长的优点，但也存在耗能大和耗材多的缺点。游梁式抽油机由电机、减速箱、曲柄连杆机构、游梁、支架、驴头、钢绳和悬绳器组成。游梁式抽油机的平衡主要是靠设置在曲柄和游梁上的配重块来实现，电动机为减速机提供动力，带动曲柄连杆机构运行，曲柄上的配重块也随之而旋转。平衡块重量大，不仅增加制造成本，在运行过程中能量消耗大，提高了采油生产成本。平衡块用铸铁制成，每台机器要配四块。抽油机工作过程中，井下载荷变化很大，而且载荷变化频繁，致使游梁两端力矩不平衡，电机负荷不均匀，匹配功率大，因而能耗高。抽油机的运动件，如驴头、游梁、曲柄连杆机构等运动过程中消耗也很大。
现有前置式游梁抽油机具有良好的运动性能和较好的节能性，但受力条件恶劣并且消耗钢材多。在现有前置抽油机中，曲柄连杆承受的是很大的压力，减速箱输出轴同样承受巨大的压力，受力条件相当恶劣，这也正是影响现有前置抽油机技术不能推广的主要原因。
本领域技术人员为减轻抽油机重量并解决游梁式抽油机的平衡问题，设计了许多方案，如授权公告号CN2699004Y，减速箱及电机配重的游梁式抽油机；授权公告号CN2599234Y，自动调径变矩平衡游梁式抽油机；授权公告号CN2581689Y，双平衡游梁式抽油机；授权公告号CN2358251Y，上置横梁变矩平衡游梁式抽油机；授权公告号CN2334911Y，全平衡游梁式抽油机；授权公告号CN2225559Y，二次平衡游梁式抽油机。这些技术方案对抽油机的平衡改进起到一定作用。所有的技术方案，包括传统的游梁式抽油机，全部采用在游梁的中间部位有轴承座和支架。抽油机工作时游梁以支架上的轴承座为中心往复摆动，游梁和驴头不能起到平衡块的作用。在游梁端部的驴头向上运动时，是抽油杆提升过程，而游梁的另一端同时向下运动；在游梁端部的驴头向下运动时，是抽油杆下放过程，而游梁的另一端同时向上运动。突出的问题是在抽油杆提升过程中电机做功不仅要提升原油，并且同时还须要克服抽油杆重量，克服驴头的重量，这时通过电机的电流达到峰值。反之在抽油杆向下运动过程中，电机不需要提升原油，同时抽油杆和驴头在重力作用下，拖动电机旋转，这时通过电机的电流儿乎为零。游梁和驴头不能起到平衡块的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种变向前置式游梁抽油机，完成油井抽油工作，使游梁和驴头起到平衡块作用，降低抽油机作业能耗，即在抽油杆提升过程中充分利用游梁和驴头的重力，协助提升抽油杆；在抽油杆向下运动过程中游梁和驴头向上运动储存势能。另外，改变驴头受力方向；使驴头脱离井口垂直位置，方便修井作业。
本发明的目的通过以下措施来实现变向前置式游梁抽油机在游梁式抽油机的底座上固定有后支架、电机和减速箱。减速箱输出端连接有曲柄机构，曲柄机构包括曲柄平衡块、曲柄销、横梁连杆和横梁轴承座。其特征是在游梁式抽油机的驴头前部有钢绳变向机构。钢绳变向机构包括前支架、拉杆和变向轮。在前支架的顶部通过轮轴连接有变向轮。将变向前置式游梁抽油机安装到油井时，钢绳一端固定在驴头的下端，向上绕过变向轮后，钢绳另一端通过悬绳器与油井光杆相连。当驴头上下摆动，绕过变向轮的钢绳带动油井光杆作上下往复运动，从而实现抽汲采油。驴头向下运动时，油井光杆向上运动，驴头的运动方向与油井光杆运动方向相反，驴头的重力起到平衡抽油杆的作用。原有技术中驴头的运动方向与油井光杆运动方向相同，驴头的重力不能起到平衡抽油杆的作用，反而需要增加平衡块的重量，抵消驴头的重量。
为了使游梁的重量也能起到平衡作用，并简化抽油机的结构，后支架的顶部固定有轴承座，游梁的一端通过轴与轴承座连接，游梁能沿轴承座摆动；游梁的中部固定有横梁轴承座，横梁轴承座连接曲柄连杆；游梁的另一端固定有驴头。这样驴头、游梁、横梁连杆和曲柄平衡块共同完成平衡抽油杆的作用。
所述的游梁的中部固定有横梁轴承座，横梁轴承座可以固定在游梁的上平面；横梁轴承座可以固定在游梁的下平面；横梁轴承座可以固定在游梁的左右两侧。
为使抽油机的结构更紧凑，可以将前支架底部固定在底座上，拉杆一端连接前支架上部，一端连接在底座的筒体上。
为了调整前支架的倾斜角度，拉杆为螺旋伸缩式斜拉杆。
当平衡块的重量不能满足油井采油工艺要求，需要增加平衡块时，可以在驴头上固定或悬挂平衡块。
本发明的有益效果变向前置式游梁抽油机打破了游梁式抽油机的传统设计思路，通过在驴头与井口之间设置钢绳变向机构，实现驴头与抽油杆运动方向相反，改变了驴头受力方向，驴头和游梁能起到平衡块作用。带来的好处是多方面的1.实现了受力方向的改变。在现有前置抽油机技术中，钢绳悬挂在驴头上方，连杆承受的是很大的压力，减速箱输出轴更是承受着巨大的压力，受力条件相当恶劣。在本发明中，钢绳一端固定在驴头下方，因此曲柄连杆承受的是拉力，曲柄连杆受力也可降低40％左右，这将对整机的良好运行起到至关重要的作用。
2.驴头脱离了井口位置，使主机部分可以降低高度，驴头可以运行到接近地面，一般可比常规抽油机降低2米左右。主机高度的降低对于稳定运行和节约材料有积极意义。
3.抽油机的运动件，如驴头、游梁、横梁连杆和横梁轴承座等的自重均可起到有效的平衡作用，这对节约材料和改善受力条件有重要意义。
4.钢绳更容易对准采油井口中心，从而可减少抽油杆偏磨事故。修井作业时，可以方便的通过缩短拉杆的长度，实现变向轮移动位置，让出井口中心位置，此方法快捷安全地为修井提供便利。
总之，变向前置式游梁抽油机打破了游梁式抽油机的传统设计思路，与现有抽油机相比节能效果更好、性能可靠、寿命长、使用方便、制造成本低。
图1是本发明变向前置式游梁抽油机的结构示意图，正视图。是抽油光杆向上运动行程。
图2是本发明抽油光杆向下运动行程的结构示意图。
图中，1.变向轮，2.前支架，3.钢绳，4.悬绳器，5.油井光杆，6.驴头，7.拉杆，8.底座，9.曲柄平衡块，10.横梁连杆，11.横梁轴承座，12.曲柄销，13.减速箱，14.游梁，15.支架轴承座，16.后支架，17.电动机。
具体实施例方式
实施例1参阅附图1或附图2。变向前置式游梁抽油机结构组成如附图所示。设计提升载荷10吨，冲程长度4.8m，设计质量20t。游梁式抽油机的底座8长度6.7m，底座8上固定有后支架16，后支架16顶部高度4.8m。电动机17的功率为22kw。减速箱13的最大载荷为37kNm。减速箱13输出端连接有曲柄机构，曲柄机构包括曲柄平衡块9、曲柄销12、横梁连杆10和横梁轴承座11。
在游梁式抽油机的驴头6前部有钢绳变向机构；钢绳变向机构包括前支架2、拉杆7和变向轮1。前支架2高度为7.3m。前支架2底部固定在底座8上，拉杆7的一端连接前支架2上部，拉杆7的一端连接在底座8的筒体上。拉杆7为螺旋伸缩式斜拉杆。在前支架2的顶部通过轮轴连接有变向轮1变向轮1是一个定滑轮。变向轮1直径1.8m，变向轮1上有2根钢绳3，每根的直径为22mm。后支架16的顶部固定有轴承座15，游梁14的一端通过轴与轴承座15连接，游梁14能沿轴承座15摆动。游梁14的长度5m。横梁轴承座11与支架轴承座15垂直距离2.4m。横梁轴承座11固定在游梁14的上平面。横梁轴承座11连接横梁连杆10。游梁14的另一端固定有驴头6。驴头6的重量约1.3t，游梁14的重量约0.8t。能减少抽油机平衡块重量约2t以上。当抽油机平衡块重量不足以平衡抽油杆重量时，可以在驴头6上填充、固定或悬挂平衡块，平衡块的重量根据现场技术参数确定。本领域技术人员能确定添加平衡块的数量。
变向前置式游梁抽油机具有良好的制造经济性，与常规游梁式抽油机相比可减少重量20％左右；运行能耗减少15％左右。
实施例2参阅附图1。与实施例1基本相同，不同点是曲柄轴承座11固定在游梁14的下平面。另外，抽油机的驴头6安装方向与普通抽油机的驴头安装方向相反，即抽油机的驴头6的安装方向为普通抽油机驴头垂直旋转180度。
权利要求
1.一种变向前置式游梁抽油机，在游梁式抽油机的底座(8)上固定有后支架(16)、电机(17)和减速箱(13)，减速箱(13)输出端连接有曲柄机构，曲柄机构包括曲柄平衡块(9)、曲柄销(12)、横梁连杆(10)和横梁轴承座(11)，其特征是在游梁式抽油机的驴头(6)前部有钢绳变向机构；钢绳变向机构包括前支架(2)、拉杆(7)和变向轮(1)，在前支架(2)的顶部通过轮轴连接有变向轮(1)。
2.根据权利要求1所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是支架(16)的顶部固定有支架轴承座(15)，游梁(14)的一端通过轴与轴承座(15)连接，游梁(14)能沿轴承座(15)摆动；在游梁(14)的中部左右固定有横梁轴承座(11)，横梁轴承座(11)连接横梁连杆(10)；游梁(14)的另一端固定有驴头(6)。
3.根据权利要求2所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是横梁轴承座(11)固定在游梁(14)的上平面。
4.根据权利要求2所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是横梁轴承座(11)固定在游梁(14)的下平面。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是前支架(2)底部固定在底座(8)上，拉杆(7)的一端连接前支架(2)上部，拉杆(7)的一端连接在底座(8)的筒体上。
6.根据权利要求5所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是拉杆(7)为螺旋伸缩式斜拉杆。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是在驴头(6)上填充、固定或悬挂有平衡块。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是抽油机的驴头(6)安装方向与普通抽油机的驴头安装方向相反，即抽油机的驴头(6)的安装方向为普通抽油机驴头垂直旋转180度。
全文摘要
一种变向前置式游梁抽油机，应用于石油开采领域的油水气提升。在游梁式抽油机的底座上固定有后支架、电机和减速箱，减速箱输出端连接有曲柄机构，其特征是在游梁式抽油机的驴头前部有钢绳变向机构；钢绳变向机构包括前支架、拉杆和变向轮，在前支架的顶部通过轮轴连接有变向轮。后支架的顶部固定有支架轴承座，游梁的一端通过轴与轴承座连接；游梁的中部固定有横梁轴承座，横梁轴承座连接横梁连杆；游梁的另一端固定有驴头。改变了驴头和曲柄连杆受力方向，驴头和游梁等运动部件能起到平衡块作用。总之，变向前置式游梁抽油机打破了传统设计思路，节能效果好、性能可靠、寿命长、使用方便、制造成本低。
文档编号F16H37/00GK101029561SQ20071006431
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月12日 优先权日2007年3月12日
发明者周逢春, 林庆合, 卞和满 申请人:河北华北石油荣盛机械制造有限公司