CN115506753A - 一种同步位移的超长冲程抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种同步位移的超长冲程抽油机，属于石油开采机械设备技术领域。本发明包括基座组件、驱动执行组件和传动组件，驱动执行组件与传动组件连接，其中，驱动执行组件包括滚筒，滚筒上等间距缠绕有柔性光杆，滚筒绕自身轴线旋转时，通过传动组件使驱动执行组件在基座组件上做平移运动，且柔性光杆沿滚筒轴向方向平移的距离与驱动执行组件沿滚筒轴向方向平移的距离相互抵消，使柔性光杆的自由端与抽油井口始终保持竖直方向同轴。本发明中柔性光杆可进行自定位，且适配多种井深进行采油；结构简单，操作方便，实用性强，通用性强，制作成本低。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采机械设备技术领域，特别是涉及一种同步位移的超长冲程抽油机。
背景技术
目前油田有杆泵抽油设备有游梁抽油机、无游梁抽油机、液压抽油机等，上述设备存在共同不足是：冲程短，一般没有超过8米，冲次高。由于冲程短、冲次高，使得油液进入泵的时间短，造成油液在抽油泵的充满度不足，换向时冲击载荷大，泵效和系统效率低，杆、管、泵磨损大，检泵频繁，维护运行成本高。
随着油田开发的不断深入，深井、稠油井逐年增多，前述的常规抽油机的泵效仅仅只有70%左右（深泵井、稠油井甚至只有不到50%），从而使有效冲程较小、泵效较低，已不能适应现有的油井低渗、深抽等工艺的需要。因此，需要一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种同步位移的超长冲程抽油机，用于解决现有技术中抽油杆冲程短的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种同步位移的超长冲程抽油机，具体是这样设置的：包括基座组件、驱动执行组件和传动组件，所述驱动执行组件与传动组件连接，其中，所述驱动执行组件包括滚筒，所述滚筒上等间距缠绕有柔性光杆，所述滚筒绕自身轴线旋转时，通过所述传动组件使所述驱动执行组件在所述基座组件上做平移运动，且所述柔性光杆沿滚筒轴向方向平移的距离与所述驱动执行组件沿滚筒轴向方向平移的距离相互抵消，使所述柔性光杆的自由端与抽油井口始终保持同轴。
可选地，所述柔性光杆一端连接抽油杆，所述柔性光杆另一端固定在所述滚筒上，且所述柔性光杆的冲程长度可以调节。
可选地，所述滚筒上设置有沿滚筒轴向排布的螺旋槽，所述柔性光杆设置在所述螺旋槽内，且所述柔性光杆在螺旋槽内排布一层。
可选地，所述传动组件包括与基座组件连接的丝杠，所述丝杠上套设有螺母，所述螺母的一端与驱动执行组件连接，所述螺母的另一端连接有同步带轮，所述滚筒上设置有同步带槽，所述同步带轮和同步带槽之间连接有同步带。
可选地，相邻两个所述螺旋槽的距离与所述滚筒旋转一圈时所述螺母平移的距离相等。
可选地，所述基座组件包括底座，所述底座上设置有与丝杠平行的轨道；所述驱动执行组件还包括滑动上座，所述滑动上座设置有与轨道滑动配合的滑动件，所述滑动上座通过所述滑动件在所述轨道上做平移运动。
可选地，所述滚筒通过第一支架设置在所述滑动上座上，所述滚筒的轴向与所述丝杠的长度方向平行，所述滚筒悬空于所述滑动上座上且所述滚筒的外周探出所述基座组件和驱动执行组件。
可选地，所述滑动上座设置有张紧机构，所述张紧机构与同步带连接，用于调节所述同步带的张紧度。
可选地，所述滚筒上设置有棘轮，所述滑动上座设置有棘轮制动机构，所述棘轮制动机构用于制动所述棘轮。
相应的，本发明还提供一种同步位移的超长冲程抽油机的使用方法，采用上述任一项所述的同步位移的超长冲程抽油机，包括如下步骤：
S1：将抽油机安装在油田开发井场预制的地基上，并对安装后的抽油机进行调试，确保柔性光杆的自由端与抽油井口保持同轴；
S2：将所述柔性光杆的自由端与抽油杆连接，并对连接有抽油杆的抽油机进行调试，确保抽油杆与抽油井口保持同轴；
S3：启动安装调试后的抽油机进行抽油，所述抽油杆依靠自身重力带动所述柔性光杆下行，所述柔性光杆下行并带动滚筒正向旋转，所述滚筒通过传动组件带动驱动执行组件正向平移，使抽油杆与抽油井口保持同轴；
S4：抽油机运行至下换向点时，所述滚筒通过电力驱动反向旋转，所述传动组件带动所述驱动执行组件反向平移，使抽油杆与抽油井口保持同轴，且所述滚筒带动所述柔性光杆和抽油杆上行。
如上所述，本发明的一种同步位移的超长冲程抽油机，具有以下有益效果：
滚筒上等间距缠绕有柔性光杆，滚筒绕自身轴线旋转时，通过传动组件使驱动执行组件在基座组件上做平移运动，且柔性光杆沿滚筒轴向方向平移的距离与驱动执行组件沿滚筒轴向方向平移的距离相互抵消，使得柔性光杆自由端在下行或上行的过程中始终与抽油井口中心对齐，保证抽油机的稳定运行。进一步地，本发明柔性光杆的长度可以根据实际需求进行调节，使得设备的通用性更强，可以适配多种井深进行采油；且滚筒受驱动件驱动产生转动带动柔性光杆上行或下行，使得抽油杆的冲程、冲次、上换向点位置、下换向点位置和换向加速度等可任意进行调节，满足不同需求。本发明结构简单，操作方便，实用性强，制作成本低。
附图说明
图1为本发明实施例的同步位移的超长冲程抽油机的结构示意图；
图2为本发明实施例的同步位移的超长冲程抽油机的侧视结构剖视示意图；
图3为本发明实施例的螺母的结构示意图；
图4为本发明实施例的张紧机构的结构示意图；
图5为本发明实施例的棘轮制动机构的结构示意图。
零件标号说明
1-底座；11-导轨；12-丝杠；13-螺母；14-同步带轮；15-第二支架；
2-滑动上座；21-滑动件；22-第一支架；23-张紧机构；231-安装支座；232-调节螺钉；233-滚轮座；234-滚轮；24-棘轮制动机构；241-电机；242-弹簧；243-曲柄；244-固定轴；245-制动杆；
3-滚筒；31-棘轮；32-同步带；
4-柔性光杆；
5-抽油杆；
6-地基。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意的方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种同步位移的超长冲程抽油机随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。本说明书所附图示所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1和图2所示，本申请的一些实施例提供了一种同步位移的超长冲程抽油机，包括基座组件、驱动执行组件和传动组件，驱动执行组件与传动组件连接。其中，驱动执行组件包括滚筒3，滚筒3上等间距缠绕有柔性光杆4。当滚筒3绕自身轴线旋转时，驱动执行组件通过传动组件使其在基座组件上做平移运动，柔性光杆4沿滚筒轴向方向平移的方向与驱动执行组件沿滚筒轴向方向平移的方向相反，且两者位移的距离相同，使柔性光杆4的自由端与抽油井口始终保持同轴，保证抽油机的稳定运行。
在一些实施例中，底座1由型材焊接成一体，在保证了结构刚性和稳定性的同时节约了抽油机的制作成本。在其他一些实施例中，底座1可由铝板、不锈钢板等加工而成，可焊接也可螺钉连接等。
在一些实施例中，底座1固定在油田开发井场预制的地基6上，使得底座1与地基6连接为一体，提高抽油机的稳定性。
在一些实施例中，底座1上设置有导轨11。为了保证滑动上座2在底座1上做往复直线运动更加平稳，以及减小滑动上座2做直线运动时的偏移量，导轨11平行设置有两个。在其他一些实施例中，导轨11可设置有1个，也可设置有三个以上，如三个、四个、五个等。
在一些实施例中，导轨11包括上导轨和下导轨，上导轨和下导轨对称设置，滑动件位于上导轨和下导轨之间做平移运动，提高了滑动上座2做平移运动时的平稳度。
在一些实施例中，下导轨通过焊接的方式与底座1固定连接。在其他一些实施例中，下导轨通过螺钉或螺杆螺母连接的方式与底座1可拆卸连接。
在一些实施例中，底座1设置有导轨安装支架，导轨安装支架通过螺钉连接有盖板，上导轨嵌设在导轨安装支架和盖板之间，使得上导轨与底座1固定连接。
在一些实施例中，滑动上座2设置有与导轨11配合的滑动件21，滑动件21为滚轮。在其他一些实施例中，滑动件21可以是轴承、滑块等。
在一些实施例中，与导轨11配合的滑动块21的数量可以为任意数量，如1个、2个、3个等。
在一些实施例中，滑动上座2垂直于导轨11的两侧均设置有第一支架22，第一支架22与滚筒3轴向两侧通过轴连接，滚筒3的轴向与丝杠12的长度方向平行，滚筒3悬空于滑动上座2上且滚筒的外周探出基座组件和驱动执行组件。
在一些实施例中，滚筒3上设置有沿滚筒轴向排布的螺旋槽，柔性光杆4设置在螺旋槽内，便于柔性光杆4排杆。
在一些实施例中，螺旋槽内设置一层柔性光杆4，便于柔性光杆4排杆。在其他一些实施例中，螺旋槽内设置有多层柔性光杆4，如2层、3层等。
在一些实施例中，螺旋槽的直径大于柔性光杆4的直径，且螺旋槽的凹槽深度小于柔性光杆4的半径大小。在其他一些实施例中，螺旋槽的直径等于柔性光杆4的直径。在其他一些实施例中，螺旋槽的凹槽深度大于柔性光杆4的半径大小。
在一些实施例中，柔性光杆4的自由端连接有抽油杆5，柔性光杆4的固定端固定在棘轮31的一侧，便于柔性光杆4排杆，且柔性光杆4的缠绕方向朝向同步带32。
在一些实施例中，柔性光杆4可根据不同的井深进行更换。
在一些实施例中，柔性光杆4可以为碳纤维、芳纶纤维、钢丝绳等。
在一些实施例中，滚筒3的一侧设置有同步带槽。
在一些实施例中，底座1垂直于导轨11的两侧均设置有第二支架15，丝杠12轴向的两端分别与第二支架15通过螺母连接，丝杠12上套设有螺母13，螺母13的一端与滑动上座2固定连接。
图3是根据本申请的一些实施例所示的螺母的示意性结构图。如图3所示，在一些实施例中，螺母13的另一端通过螺钉连接有同步带轮14，同步带轮14与同步带32连接。在其他一些实施例中，螺母13的一侧通过焊接的方式连接有同步带轮14。
在一些实施例中，同步带槽与同步带轮14通过同步带32连接，使得滚筒与螺母同步旋转。
在一些实施例中，当滚筒3旋转时，同步带32带动同步带轮14同步旋转，螺母13与同步带轮14固定连接，螺母13与同步带轮14同步旋转，螺母13与滑动上座2固定连接，螺母13带动滑动上座2沿导轨11长度方向做平移运动。螺母13将滚筒3的周向旋转运动转化为平移运动，滚筒3的旋转方向改变，滑动上座2的平移方向也随之改变。
在一些实施例中，滚筒3上相邻两个螺旋槽的距离与滚筒3旋转一圈带动螺母13移动的距离相等，保证了柔性光杆4始终与井口中心保持同心，即抽油杆与井口中心保持同心。
在一些实施例中，滑动上座2上设置有张紧机构23，张紧机构23用于调节同步带32的张紧度，保证螺母13与滚筒3同步旋转，进而保证柔性光杆4始终与井口中心保持同心。
图4是根据本申请的一些实施例所示的张紧机构的示意性结构图。如图4所示，在一些实施例中，张紧机构23包括安装支座231、调节螺钉232、滚轮座233和滚轮234。安装支座231通过螺钉与滑动上座2连接。滚轮座233的一端与安装支座231通过轴连接，且滚轮座233可绕轴转动，滚轮座233的另一端连接有滚轮234，滚轮234与同步带32贴合。调节螺钉232与安装支座231通过螺纹连接，且调节螺钉232的一端抵在滚轮座233的背面，通过调节调节螺钉232的伸出量调节同步带的张紧度。
在一些实施例中，滚筒3的另一侧设置有棘轮31，滑动上座2上设置有与棘轮31配合的棘轮制动机构24。在抽油机突然断电的情况下，滚筒3的刹车功能失效，棘轮制动机构24将制动棘轮31，从而达到制动滚筒3的作用，使得柔性光杆停止上行或者下行。避免抽油机在断电情况下，柔性光杆在自身重力的作用下做自由落体运动，造成抽油机的失控，提高了抽油机的稳定性。
图5是根据本申请的一些实施例所示的棘轮制动机构的示意性结构图。如图5所示，在一些实施例中，棘轮制动机构24包括电机241、曲柄243和制动杆245。其中，电机241固定在滑动上座2上，曲柄243一端与电机241通过轴连接，曲柄243的另一端与制动杆245通过固定轴244连接为一体，固定轴244固定在滑动上座2上。曲柄243与电机241连接的一端还连接有弹簧242，弹簧242的另一侧与滑动上座2通过螺杆螺母连接，弹簧242的弹力能够通过螺杆螺母进行调节。当电机241的推杆伸出时，弹簧242对曲柄243起到缓冲的作用。
在通电的情况下，电机241的推杆伸出，制动杆245远离棘轮31，此时，棘轮制动机构24对棘轮31没有制动的作用。在断电的情况下，电机241的推杆缩回，制动杆245卡住棘轮31，此时，棘轮制动机构24对棘轮31起到制动的作用。
在一些实施例中，滚筒3自带驱动电机，即滚筒3为滚筒电机。在其他一些实施例中，滚筒3需要另外设置驱动，如电机与减速机的组合。
本申请的一些实施例还提供了一种同步位移的超长冲程抽油机的使用方法，该方法是针对本申请的同步位移的超长冲程抽油机，包括如下步骤：
将抽油机安装在油田开发井场预制的地基6上，并对安装后的抽油机进行调试，确保柔性光杆4的自由端与抽油井口保持竖直方向同轴；
将柔性光杆4的自由端与抽油杆连接，并对连接有抽油杆的抽油机进行调试，确保抽油杆与抽油井口保持竖直方向同轴；
启动安装调试后的抽油机进行抽油，抽油杆依靠自身重力带动柔性光杆4下行，所述柔性光杆4下行并带动滚筒3正向旋转，滚筒3通过传动组件带动驱动执行组件正向平移，使抽油杆与抽油井口保持竖直方向同轴；
抽油机运行至下换向点时，滚筒3通过电力驱动反向旋转，传动组件带动驱动执行组件反向平移，使柔性光杆与抽油井口保持竖直方向同轴，且滚筒3带动柔性光杆4和抽油杆上行。
综上所述，本发明提供的一种同步位移的超长冲程抽油机，滚筒上等间距缠绕有柔性光杆，滚筒绕自身轴线旋转时，通过传动组件使驱动执行组件在基座组件上做平移运动，且柔性光杆沿滚筒轴向方向平移的距离与驱动执行组件沿滚筒轴向方向平移的距离相互抵消，使得柔性光杆自由端在下行或上行的过程中始终与抽油井口中心竖直方向对齐，保证抽油机的稳定运行。进一步地，本发明柔性光杆的长度可以根据实际需求进行调节，使得设备的通用性更强，可以适配多种井深进行采油；且滚筒受驱动件驱动产生转动带动柔性光杆上行或下行，使得抽油杆的冲程和冲次、上换向点位置、下换向点位置和换向加速度等可任意进行调节，满足不同需求。本发明结构简单，操作方便，实用性强，制作成本低。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：包括基座组件、驱动执行组件和传动组件，所述驱动执行组件与传动组件连接，其中，
所述驱动执行组件包括滚筒，所述滚筒上等间距缠绕有柔性光杆，所述滚筒绕自身轴线旋转时，通过所述传动组件使所述驱动执行组件在所述基座组件上做平移运动，且所述柔性光杆沿滚筒轴向方向平移的距离与所述驱动执行组件沿滚筒轴向方向平移的距离相互抵消，使所述柔性光杆的自由端与抽油井口始终保持同轴。
2.根据权利要求1所述的同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：所述柔性光杆一端连接抽油杆，所述柔性光杆另一端固定在所述滚筒上，且所述柔性光杆的冲程长度可以调节。
3.根据权利要求1或2所述的同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：所述滚筒上设置有沿滚筒轴向排布的螺旋槽，所述柔性光杆设置在所述螺旋槽内，且所述柔性光杆在螺旋槽内排布一层。
4.根据权利要求3所述的同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：所述传动组件包括与基座组件连接的丝杠，所述丝杠上套设有螺母，所述螺母的一端与驱动执行组件连接，所述螺母的另一端连接有同步带轮，所述滚筒上设置有同步带槽，所述同步带轮和同步带槽之间连接有同步带。
5.根据权利要求4所述的同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：相邻两个所述螺旋槽的距离与所述滚筒旋转一圈时所述螺母平移的距离相等。
6.根据权利要求4所述的同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：所述基座组件包括底座，所述底座上设置有与丝杠平行的轨道；所述驱动执行组件还包括滑动上座，所述滑动上座设置有与轨道滑动配合的滑动件，所述滑动上座通过所述滑动件在所述轨道上做平移运动。
7.根据权利要求6所述的同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：所述滚筒通过第一支架设置在所述滑动上座上，所述滚筒的轴向与所述丝杠的长度方向平行，所述滚筒悬空于所述滑动上座上且所述滚筒的外周探出所述基座组件和驱动执行组件。
8.根据权利要求6所述的同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：所述滑动上座设置有张紧机构，所述张紧机构与同步带连接，用于调节所述同步带的张紧度。
9.根据权利要求6所述的同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：所述滚筒上设置有棘轮，所述滑动上座设置有棘轮制动机构，所述棘轮制动机构用于制动所述棘轮。
10.一种同步位移的超长冲程抽油机的使用方法，采用如权利要求1-9中任一项所述的同步位移的超长冲程抽油机，其特征在于：包括如下步骤：
将抽油机安装在油田开发井场预制的地基上，并对安装后的抽油机进行调试，确保柔性光杆的自由端与抽油井口保持同轴；
将所述柔性光杆的自由端与抽油杆连接，并对连接有抽油杆的抽油机进行调试，确保抽油杆与抽油井口保持同轴；
启动安装调试后的抽油机进行抽油，所述抽油杆依靠自身重力带动所述柔性光杆下行，所述柔性光杆下行并带动滚筒正向旋转，所述滚筒通过传动组件带动驱动执行组件正向平移，使抽油杆与抽油井口保持同轴；
抽油机运行至下换向点时，所述滚筒通过电力驱动反向旋转，所述传动组件带动所述驱动执行组件反向平移，使所述柔性光杆与抽油井口保持同轴，且所述滚筒带动所述柔性光杆和抽油杆上行。
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- 2022-11-24 CN CN202211478645.7A patent/CN115506753A/zh active Pending
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