CN102168541A - 采油采气直线驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的采油采气直线驱动装置属于石油开采、煤层气开采的抽采设备，是由抽油杆、拖动装置和潜油泵构成。在套管的顶端固定了泵架，在泵架的上端同轴竖立固定了滑轨，在滑轨内轴线位的抽油杆上绑定了齿板。拖动装置由电机的输出轴通过齿轮箱联动齿轮盘、齿轮盘与齿板相啮合构成。在泵架的上端的滑轨内座有蓄能弹簧。本发明的采油采气直线驱动装置，能有效地节约设备成本、提高系统效率、节省能源耗费、加强环境友好等特点，适合在石油、煤层气开采领域推广使用，是现有抽油机理想的替代品，具有节省能源消耗、制造、运输及安装成本低、易损件少，使用寿命延长；便于维护与维修，降低运行成本的优点。

Description

采油采气直线驱动装置

技术领域

本发明属于石油开采、煤层气开采的抽采设备，特别是涉及到一种采油采气直线驱动装置。

背景技术

目前，广泛使用的有杆泵抽油装置，是石油工业传统的采油方式之一，也是采油工程中一直占主导地位的人工举升方式，这种装置也应用在煤层气开采中。有杆泵采油包括常规的有杆泵抽油和螺杆泵采油，两者都是由抽油机将地面动力传递给井下泵；前者是将抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵，后者是将井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。常规的有杆泵抽油装置包括抽油机、抽油杆和抽油泵所组成的抽油系统。它利用抽油机的曲柄连杆机构，把电动机的旋转运动变为光杆的上下往复运动，用抽油杆带动深井的柱塞进行抽油。在石油开采和煤层气开采方面，游梁式抽油机仍然是抽采的主要设备，占抽油机总量的90%以上。但技术成熟的游梁式抽油机也有其自身难以克服的较为严重的缺陷：第一，抽油机本身体积大导致金属消耗量大、制造成本高、运输及安装不便以及安装所需空间大；第二，由于需要比较长的曲柄半径，曲柄半径与选神奇的往复行程成正比，而游梁的驴头一端一般小于横梁轴一端，加上曲柄平衡块和游梁平衡块消耗自身运动的惯性力，惯性力矩、连杆运动分力，杠杆作用力和自身传动过程中消耗的功率，占电机功率的50%以上，这就导致了抽油机系统效率低、耗电量大，采油成本高；第三，游梁抽油机的调适、维护和维修都比较困难。

发明内容

本发明旨在于克服现有技术的不足，提供了一种采油采气直线驱动装置。

本发明的采油采气直线驱动装置，是由抽油杆、拖动装置和潜油泵构成。在套管的顶端固定了泵架，在泵架的上端同轴竖立固定了滑轨，在滑轨内轴线位的抽油杆上绑定了齿板。拖动装置由电机的输出轴通过齿轮箱联动齿轮盘、齿轮盘与齿板相啮合构成。

作为本发明的进一步改进，在泵架的上端的滑轨内座有蓄能弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述的齿板是通过方卡与抽油杆相固定。

作为本发明的进一步改进，齿轮盘和相啮合齿板均浸没于机壳内的润滑油中。

作为本发明的进一步改进，套管内潜油泵是由抽油杆拖动。

本发明的采油采气直线驱动装置，能有效地节约设备成本、提高系统效率、节省能源耗费、加强环境友好等特点，适合在石油、煤层气开采领域推广使用，是现有抽油机理想的替代品，其优点主要体现在以下方面：

1、节省能源消耗，从电机输入旋转运动的功率，到齿条输出往复运动的功率，只需要进经过一个齿轮与齿条的啮合传动，机械传动路线短、效率高，降低了自身消耗功率，可节省能耗50%以上，提高了机械效率和系统效率，从而节省大量能源；

2、制造、运输及安装成本低。相对于传统的游梁式抽油机外形庞大、笨重，本发明大大减少了设备制造的金属耗费量、便于运输并可迅速直接地安装于井口，降低了生产、运输和安装的成本；

3、易损件少，使用寿命延长；便于维护与维修，降低运行成本；

4、本装置可用螺栓直接安装于井口，不需要混凝土及砂砾垫等基础施工，井口作业面积很小降低了对油井周围环境的要求；精巧的机械结构确保运行平稳安静，也降低了对油井周围环境的负面影响。

附图说明

说明书附图是本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明的采油采气直线驱动装置，是由抽油杆、拖动装置和潜油泵构成。如图所示，在套管1的顶端固定了泵架2，在泵架2的上端同轴竖立固定了滑轨3，泵架2的上端的滑轨3内座有蓄能弹簧9，弹簧底部固定在泵架顶部的环形卡槽内。在滑轨3内轴线位的抽油杆4上绑定了齿板5；拖动装置由电机6的输出轴通过齿轮箱7联动齿轮盘8、齿轮盘8与齿板5相啮合构成，并直接驱动由齿轮盘连接的抽油光杆上下直线运动。齿轮盘8和相啮合齿板5均浸没于机壳11内的润滑油中，使齿轮盘沿齿板运动的整个行程在油缸中得到充分润滑。齿板5是通过方卡10与抽油杆4相固定。其中，在套管1内的潜油泵12是由抽油杆4拖动。

本发明的采油采气直线驱动装置，其工作过程（以石油开采为例）如下：预置齿轮盘的上下死点以及电机输入功率、确定电机转速，利用DSP伺服驱动器，根据预设值精确地计算并控制齿轮盘上行时间，减速器通过驱动轴与输出齿轮连接，输出齿轮与固定在抽油光杆上的齿板啮合。上冲程时，电机正向运行，经由减速器减速，输出齿轮也做正向运行，与输出齿轮相啮合的齿轮盘向上做直线运动，此时蓄能弹簧也由收缩状态向上伸展，以其所释放的能量助推齿轮盘向上运动。抽油光杆随齿轮盘做向上运动，并带动地下潜油泵上行，游动阀受管内压力关闭，泵内压力降低，固定阀在沉没压力与泵内压力之差的作用下被打开，液体进入泵内，同时井口排出柱塞让出泵筒体积的液体。当齿轮盘运行到上死点时，电机改变运转方向，开始反向运行，以同样的转速驱动齿轮盘向下运动到下死点，抽油装置进入下冲程。下冲程时，齿轮盘向下运行，使抽油光杆随齿板做向下运动，并带动潜油泵下行，固定阀关闭，柱塞继续下行，泵内压力继续升高，当泵内压力超过油管内压力时，泵内液体即顶开游动阀并进入油管内，抽油装置完成一个冲程运行。这样，由电机的正/反向运行带动齿轮盘及抽油光杆做上下往复运动，在柱塞不断的上下运动中，固定阀及游动阀也不断地交替关闭和打开，使得油管内液面不断上升，一直到井口排入出油管线。

Claims (5)

1.采油采气直线驱动装置，是由抽油杆、拖动装置和潜油泵构成，其特征是在套管（1）的顶端固定了泵架（2），在泵架（2）的上端同轴竖立固定了滑轨（3），在滑轨（3）内轴线位的抽油杆（4）上绑定了齿板（5）；拖动装置由电机（6）的输出轴通过齿轮箱（7）联动齿轮盘（8）、齿轮盘（8）与齿板（5）相啮合构成。

2.如权利要求1所述的采油采气直线驱动装置，其特征在于泵架（2）的上端的滑轨（3）内座有蓄能弹簧（9）。

3.如权利要求1所述的采油采气直线驱动装置，其特征在于齿板（5）是通过方卡（10）与抽油杆（4）相固定。

4.如权利要求1所述的采油采气直线驱动装置，其特征在于齿轮盘（8）和相啮合齿板（5）均浸没于机壳（11）内的润滑油中。

5.如权利要求1或2或3或4所述的采油采气直线驱动装置，其特征在于套管（1）的潜油泵（12）是由抽油杆（4）拖动。