專利名稱：塔式液壓長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種涉及機(jī)械、液壓、電器控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，用于油田采油的長(zhǎng)沖程有桿抽油設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，油田普遍使用“三抽”(抽油泵、抽油桿、抽油機(jī))方式進(jìn)行采油作業(yè)，所用抽油機(jī)多為游梁式抽油機(jī)(磕頭機(jī))。
隨著老油井液面的不斷下降，以及深層油田、高粘度油田的開采，使得下泵深度和提升力越來越大。抽油鋼桿是個(gè)彈性體，在自重和負(fù)載的聯(lián)合作用下，會(huì)產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)。該彈性伸長(zhǎng)使得抽油機(jī)的有效沖程減少，泵油效率降低。下泵深度越大、負(fù)載越大，抽油桿的彈性伸長(zhǎng)量越大，有效沖程越小，泵油效率越低。
其次，抽油桿是在交變載荷作用下工作的，其總壽命是一定的，其使用時(shí)間的長(zhǎng)短與所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)有關(guān)，故單位時(shí)間內(nèi)的沖次越少，抽油桿的使用時(shí)間越長(zhǎng)。
此外，抽油泵的行程多在5米以上，而現(xiàn)在的游梁式抽油機(jī)對(duì)其利用長(zhǎng)度不到3米，磨損集中在一個(gè)較短的區(qū)域內(nèi)，使得抽油泵過早失效。
鑒于以上問題，油田需要發(fā)展大懸點(diǎn)力、長(zhǎng)沖程、低沖次的抽油機(jī)。
在游梁式抽油機(jī)的基礎(chǔ)上，大懸點(diǎn)力不難實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程、低沖次，也并非不可能，但會(huì)使抽油機(jī)的高度、重量、占地面積都大大增加，能耗也大幅度增加。故人們?cè)O(shè)計(jì)了各種新型抽油機(jī)，以滿足長(zhǎng)沖程、低沖次的要求，如蘭州石油機(jī)械研究所的滾筒式長(zhǎng)沖程液壓抽油機(jī)(專利號(hào)90221112.9)，北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所的長(zhǎng)沖程液壓抽油機(jī)(專利號(hào)89219025.6)，首鋼長(zhǎng)白機(jī)械廠生產(chǎn)的CGC型長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，北京天志德高科技公司生產(chǎn)的天輪式抽油機(jī)等，其中一些已在油田試運(yùn)行，取得了一定的成功，但多數(shù)都因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不便，壽命短，不節(jié)能等原因，未能得到大范圍推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在給出一種效率高、重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、懸點(diǎn)力大的長(zhǎng)沖程液壓抽油機(jī)。
本發(fā)明提供了一種塔式液壓長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，如圖1所示，其整體結(jié)構(gòu)包括六大部分底座1，機(jī)架2，包括缸筒3及活塞桿4的伸縮油缸、機(jī)頭5，液壓站15，外加電器控制部分；底座1固定于地面；機(jī)架2與液壓站15安裝于底座1的上方；其特征在于伸縮油缸的缸筒3安裝于機(jī)架2內(nèi)部、底座1上面；伸縮油缸的活塞桿4從伸縮油缸的缸筒3的上面伸出；動(dòng)滑輪9固定于伸縮油缸的活塞桿4的上方；機(jī)頭5安裝于機(jī)架2的上方，其前后相對(duì)于機(jī)架2伸出，成懸臂梁狀；機(jī)頭5上面中部固定安裝有中滑輪8、遠(yuǎn)離油井的一端安裝有滑輪組10；橫梁6以活動(dòng)連接方式安裝于機(jī)頭5的上方、近油井一端，松開活動(dòng)連接后，可以向機(jī)架2方向縮回；前滑輪組7固定在橫梁6上；鋼絲繩A11的近油井端繞過前滑輪組7垂下，連接在與抽油桿17相連的牛軛13上面，另一端繞過后滑輪組10垂下，連接在配重籃14上；鋼絲繩B12的近油井端繞過前滑輪組7垂下，連接在牛軛13上面，另一端先繞過中滑輪8，然后繞過動(dòng)滑輪9垂下，固定在底座1上。
本發(fā)明中所用液壓站15中的液壓回路，附圖2所示，為一閉環(huán)液壓系統(tǒng)，為常規(guī)設(shè)計(jì)；其特征在于，各液壓元件間的連接關(guān)系在于，油泵18的出油口連接溢流閥19的入口、高壓蓄能器23和三位三通閥20的一個(gè)左下油口；油泵18的進(jìn)油口連接溢流閥19的出口、低壓蓄能器24、三位三通閥20的一個(gè)右下油口、單向閥25的一端；單向閥25的另一端連接補(bǔ)油箱26；三位三通換向閥20的上部出油口連接伸縮油缸的缸筒3的下腔。
本發(fā)明中電器控制部分為常規(guī)設(shè)計(jì)，其特征在于，包括常規(guī)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止電路、抽油機(jī)停止運(yùn)行電路，上限位開關(guān)21，下限位開關(guān)22，及三位三通換向閥20的兩個(gè)電磁線圈27、28。
為調(diào)整缸筒3的安裝高度，可在機(jī)架2和缸筒3之間加一高度調(diào)整墊16。


圖1(a)為塔式液壓長(zhǎng)沖程抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意(b)為圖(a)的A-A剖視圖1--機(jī)座 2--機(jī)架 3--缸筒 4--活塞桿 5--機(jī)頭 6--橫梁7--前滑輪組 8--中滑輪 9--動(dòng)滑輪 10--后滑輪組 11--鋼絲繩A 12--鋼絲繩B 13--牛軛 14--重籃 15--液壓站 16--高度調(diào)整墊 17--抽油桿圖2本發(fā)明中所用液壓站15中的液壓回路18-油泵 19-溢流閥 20-三位三通換向閥 21-上限位開關(guān)22-下限位開關(guān) 23-高壓蓄能器 24-低壓蓄能器 25-單向閥26-補(bǔ)油箱 27-左電磁線圈 28-右電磁線圈具體實(shí)施方式
工字鋼焊成底座1，平面尺寸約為1.5×3平方米。角鋼焊成方箱型中空機(jī)架2，尺寸約為1.5米×1.5米×10米，可分成數(shù)節(jié)制造，機(jī)架2用螺栓固定安裝于底座1之上。機(jī)頭5也用工字鋼焊成，長(zhǎng)約5米，寬約1.5米，高約1.3米，用螺栓固定在機(jī)架2的上方。中滑輪8和後滑輪10安裝在機(jī)架5的上方。橫梁6用螺栓固定于機(jī)頭前伸懸臂的端點(diǎn)上方，拆下螺栓后，可以向機(jī)架方向縮回約1.5米，以為修井讓出空間。動(dòng)滑輪9固定安裝在活塞桿3的頂部。油缸缸筒3和活塞桿4用優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)剛制造，活塞桿縮回時(shí)油缸約7米長(zhǎng)，活塞桿伸出時(shí)油缸約12米長(zhǎng)，行程約6米，經(jīng)活塞桿頂端的動(dòng)滑輪9放大后，可使牛軛13產(chǎn)生行程大于10米的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。伸縮油缸的缸筒3固定于或鉸支于底座1上方，其內(nèi)腔橫截面積與工作油壓的乘積應(yīng)能產(chǎn)生20噸以上的推力。用鋼板、工字鋼、角鋼焊成牛軛13和配重籃14。外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)液壓元件安裝組合成液壓站，固定安裝于底座上方。用鋼絲繩繞過相關(guān)的滑輪連接牛軛、配重籃、底座。上、下限位開關(guān)21、22安裝于機(jī)架2的內(nèi)側(cè)面，以反映活塞桿的行程位置，與三位三通換向閥20兩端的電磁線圈27、28配合，控制著活塞桿4的行程長(zhǎng)短及換向位置。
整個(gè)塔式液壓長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的工作過程如下三位三通換向閥20處于中位時(shí)，缸筒3的進(jìn)油口被封閉，可使活塞桿4停于任意位置，也即可使抽油桿17停在任意位置；三位三通換向閥20處于左位時(shí)，高壓油進(jìn)入缸筒3的下腔，推動(dòng)活塞桿4伸出，活塞桿4帶動(dòng)位于其頭部的動(dòng)滑輪9向上運(yùn)動(dòng)，通過鋼絲繩B12、牛軛13帶動(dòng)抽油桿17上升，完成抽油作業(yè)，形成抽油桿17的上升半周期?；钊麠U4上升至上限點(diǎn)時(shí)，上限位開關(guān)21發(fā)出信號(hào)，右電磁線圈28動(dòng)作，三位三通換向閥20換至右位，液壓油從缸筒3的下腔流出，抽油桿17在自重作用下下降，同時(shí)將活塞桿4壓回缸筒3內(nèi)并將配重籃14升起。配重籃14及其內(nèi)含物所蓄積的勢(shì)能將在下一個(gè)上升半周內(nèi)協(xié)助油缸將抽油桿17提起。當(dāng)活塞桿4下降至下限點(diǎn)時(shí)，下限位開關(guān)22發(fā)出信號(hào)，左電磁線圈27動(dòng)作，使三位三通換向閥20換至左位，壓力油再次進(jìn)入缸筒3的下腔，推動(dòng)活塞桿4伸出，活塞桿4的推力加上配重籃14的重力將抽油桿17向上提起，開始下一個(gè)工作循環(huán)。
該機(jī)的性能特點(diǎn)是1，懸點(diǎn)力大(16噸)，沖程長(zhǎng)(10米以上)，沖次低(每分鐘約兩次)，沖程無級(jí)可調(diào)。
2，無論是機(jī)械部分還是液壓部分都具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，工作可靠，易于維修。
3，通過橫梁的縮回為修井讓出空間，修井時(shí)不需整機(jī)移動(dòng)。
4，通過向配重箱內(nèi)增加或減少水泥快，可隨意調(diào)整配重重量，以最大限度地與抽油桿的重量相平衡。
5，在抽油桿下降的半周期內(nèi)，油泵排出的高壓油蓄積在高壓蓄能器內(nèi)，使得電機(jī)在正負(fù)半周的輸出功率近似相等。
6，在抽油桿下降的半周期內(nèi)，缸筒下腔排出的液壓油部分蓄積在低壓蓄能器內(nèi)，一方面可減緩抽油桿下降速度，改善換向沖擊；另一方面可進(jìn)一步利用抽油桿下降的重力勢(shì)能。
7，配用電機(jī)功率小(懸點(diǎn)力14噸，沖程5米的游梁機(jī)，配用電機(jī)功率在50千瓦以上；本機(jī)懸點(diǎn)力16噸，沖程10米以上，配用電機(jī)功率小于35千瓦)，能耗低。
8，重量輕(小于15噸。懸點(diǎn)力14噸，沖程5米的游梁機(jī)重量將近30噸)，高度低(約12米)，占地面積小(2×4平方米)。
權(quán)利要求
1.一種塔式液壓長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，其整體結(jié)構(gòu)包括六大部分底座(1)，機(jī)架(2)，包括缸筒(3)及活塞桿(4)的伸縮油缸、機(jī)頭(5)，液壓站(15)，外加電器控制部分；底座(1)固定于地面；機(jī)架(2)與液壓站(15)安裝于底座(1)的上方；其特征在于伸縮油缸的缸筒(3)安裝于機(jī)架(2)內(nèi)部、底座(1)上面；伸縮油缸的活塞桿(4)從伸縮油缸的缸筒(3)的上面伸出；動(dòng)滑輪(9)固定于伸縮油缸的活塞桿(4)的上方；機(jī)頭(5)安裝于(2)機(jī)架的上方，其前后相對(duì)于機(jī)架(2)伸出，成懸臂梁狀；機(jī)頭(5)上面中部固定安裝有中滑輪(8)、遠(yuǎn)離油井的一端安裝有滑輪組(10)；橫梁(6)以活動(dòng)連接方式安裝于機(jī)頭(5)的上方、近油井一端，松開活動(dòng)連接后，可以向機(jī)架(2)方向縮回；前滑輪組(7)固定在橫梁(6)上；鋼絲繩(11)的近油井端繞過前滑輪組(7)垂下，連接在與抽油桿(17)相連的牛軛(13)上面，另一端繞過后滑輪組(10)垂下，連接在配重籃(14)上；鋼絲繩(12)的近油井端繞過前滑輪組(7)垂下，連接在牛軛(13)上面，另一端先繞過中滑輪(8)，然后繞過動(dòng)滑輪(9)垂下，固定在底座(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔式液壓長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，其中液壓站(15)的液壓回路，為一閉環(huán)液壓系統(tǒng)，各液壓元件間的連接關(guān)系為油泵(18)的出油口連接溢流閥(19)的入口、高壓蓄能器(23)和三位三通閥(20)的一個(gè)左下油口；油泵(18)的進(jìn)油口連接溢流閥(19)的出口、低壓蓄能器(24)、三位三通閥(20)的一個(gè)右下油口、單向閥(25)的一端；單向閥(25)的另一端連接補(bǔ)油箱(26)；三位三通換向閥(20)的上部出油口連接伸縮油缸的缸筒(3)的下腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔式液壓長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，其中電器控制部分包括常規(guī)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止電路、抽油機(jī)停止運(yùn)行電路，上限位開關(guān)(21)，下限位開關(guān)(22)，及三位三通換向閥(20)的左電磁線圈(27)、右電磁線圈(28)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔式液壓長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，在機(jī)架(2)和缸筒(3)之間加一用于調(diào)整缸筒(3)的安裝高度高度調(diào)整墊(16)。
全文摘要
本發(fā)明為機(jī)電一體化產(chǎn)品，用于采油。包括底座(1)，機(jī)架(2)，伸縮油缸、機(jī)頭(5)，液壓站(15)，電器控制部分；特征在于缸筒(3)裝于機(jī)架(2)內(nèi)、底座(1)上；活塞桿(4)從缸筒(3)上伸出；動(dòng)滑輪(9)固定于活塞桿(4)上；機(jī)頭(5)安裝于(2)機(jī)架上，其上固定中滑輪(8)、后滑輪組(10)；橫梁(6)以活動(dòng)連接于機(jī)頭(5)的上方；鋼絲繩A(11)一端繞過前滑輪組(7)連接在與抽油桿(17)相連的牛軛(13)，另一端繞過后滑輪組(10)連接配重籃(14)；鋼絲繩B(12)的近油井端繞過前滑輪組(7)連接牛軛(13)，另一端繞過中滑輪(8)及動(dòng)滑輪(9)固定在底座(1)上。本發(fā)明效率高、重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)E21B43/00GK1654781SQ20051005109
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者周爽, 周國(guó)鋒 申請(qǐng)人:周爽