專利名稱：動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械與智控技術(shù)相結(jié)合的地下油氣采汲設(shè)備，尤其是涉及 一種動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)。
二背景技術(shù)：
常規(guī)油氣抽汲設(shè)備所存在的系統(tǒng)效率低、運(yùn)行能耗高的缺陷有目共睹，為
此人們從不同角度進(jìn)行了大量的研究，目前雖然在降低設(shè)備運(yùn)行能耗這一局部
技術(shù)上取得了一些進(jìn)展，但在如何進(jìn)一步簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、顯著提高設(shè)備整體運(yùn) 行可靠性等關(guān)鍵性技術(shù)研究上卻始終難以有重大突破。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種既適合于在 孤井上獨(dú)立工作，又適合于在叢式井系統(tǒng)中各相鄰井位上的抽汲設(shè)備協(xié)同聯(lián)動(dòng) 的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)。其在有效降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗的同時(shí)，可顯著壓縮設(shè)備制 造成本、并提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、智能控制單元、單井采汲機(jī) 械單元，其特征在于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元采用低速、大扭矩電機(jī)或調(diào)速便利、換向 自如的電機(jī)，智能控制單元由智能控制箱與傳感器件組成，智能控制箱內(nèi)設(shè)有 微控制數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)與面板操作、面板顯示部件，智能控制箱通過(guò)線纜與電機(jī)
相連，單井采汲機(jī)械單元中的從動(dòng)裝置摒棄了常規(guī)抽油機(jī)所使用的兩級(jí)或兩級(jí) 以上從動(dòng)減速結(jié)構(gòu)，而改為結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單的單級(jí)從動(dòng)裝置。
上述單級(jí)從動(dòng)裝置有三種形式 一種為將兩個(gè)曲柄置于雙從動(dòng)軸支撐座內(nèi) 側(cè)，兩個(gè)曲柄的一端以雙從動(dòng)軸支撐座為依托通過(guò)兩側(cè)的從動(dòng)軸分別連接從動(dòng) 輪與剎車系統(tǒng)，另一端通過(guò)曲柄連接軸相互連接；另一種為將從動(dòng)軸設(shè)置在雙
從動(dòng)軸支撐座上，從動(dòng)軸伸出雙從動(dòng)軸支撐座外側(cè)的一端安裝從動(dòng)輪，另一端 安裝剎車系統(tǒng)，位于雙從動(dòng)軸支撐座內(nèi)側(cè)的從動(dòng)軸的中間部位安裝用來(lái)驅(qū)動(dòng)采 汲設(shè)備工作的鏈輪或索筒；還有一種為將從動(dòng)軸設(shè)置在單從動(dòng)軸支撐座或雙從 動(dòng)軸支撐座上，從動(dòng)軸的一端安裝從動(dòng)輪，而另一端設(shè)置用來(lái)驅(qū)動(dòng)采汲設(shè)備工 作的單曲柄，位于雙從動(dòng)軸支撐座內(nèi)側(cè)的從動(dòng)軸中間部位安裝剎車系統(tǒng)。
上述單井采汲機(jī)械單元不局限于結(jié)構(gòu)形式，既可以為以往常規(guī)抽油機(jī)的游 梁式結(jié)構(gòu)，也可以為非游梁式結(jié)構(gòu)。
上述系統(tǒng)包括單井游梁式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)，單井游梁式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)包 括游梁式機(jī)構(gòu)、單級(jí)從動(dòng)裝置、機(jī)架、底座、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、智能控制單元； 單井游梁式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)的游梁前端設(shè)置有驢頭，游梁后端設(shè)置尾梁或后驢 頭或尾梁與后驢頭的組合；尾梁上偏于游梁，或下偏于游梁，或與游梁處于同 一水平，或與游梁合二為一；平衡重裝置置于尾梁末端或后驢頭或曲柄上，平 衡重裝置由固定配重體與活動(dòng)配重體兩部分組成或由一個(gè)整體組成；單級(jí)從動(dòng) 裝置通過(guò)曲柄、連桿組合，或曲柄、拖動(dòng)柔性繩帶及后驢頭組合，或鏈輪、鏈 條及后驢頭組合，或索筒、拖動(dòng)柔性繩帶組合，或帶輪、帶繩組合與游梁連接。
上述系統(tǒng)包括單井天輪式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)，單井天輪式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)包 括天輪、單級(jí)從動(dòng)裝置、機(jī)架、底座、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、智能控制單元；天輪為
單輪或雙輪，天輪的形狀為圓形輪或扇形輪；單級(jí)從動(dòng)裝置通過(guò)曲柄、連桿組 合，或曲柄、繩帶輪以及拖動(dòng)柔性繩帶組合，或鏈輪、鏈條組合，或繩帶、索 筒組合，或帶輪、皮帶組合與天輪連接；繩帶輪為單輪或雙輪，繩帶輪為圓形 輪或扇形輪或偏心異形輪；天輪與繩帶輪為一體輪或相互分離的同軸不同徑的 輪體或不同軸不同徑的輪體，抽油桿懸掛繩帶與垂吊平衡重裝置繩帶為同一組 繩帶或兩組相互獨(dú)立的繩帶置于天輪之上，平衡重裝置由固定配重體和活動(dòng)配 重體兩部分組成或由一個(gè)整體；在位于平衡重裝置側(cè)端的機(jī)架或底座上設(shè)置有 平衡重防擺裝置。
上述單井采汲機(jī)械單元的機(jī)架主體可根據(jù)驢頭懸點(diǎn)載荷的大小選擇桁架結(jié) 構(gòu)或三角支架結(jié)構(gòu)或圓柱或棱柱結(jié)構(gòu)；處于維修井位便利及設(shè)備運(yùn)行安全方面 的考慮，在平衡重裝置的下端或側(cè)端可設(shè)置平衡重裝置臨時(shí)放置支撐架、安全 限位及防撞裝置。
上述多臺(tái)單井采汲機(jī)械單元通過(guò)叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相差一定相位 角依次連接組成叢式井載荷互平衡抽汲系統(tǒng)；叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由固 定在單井采汲機(jī)械單元底座上或采汲機(jī)械單元旁的多臺(tái)叢式井傳動(dòng)箱通過(guò)串聯(lián) 式傳動(dòng)軸或并聯(lián)式傳動(dòng)裝置連接構(gòu)成。
上述叢式井傳動(dòng)箱內(nèi)的傳動(dòng)裝置由兩級(jí)傳動(dòng)軸或兩級(jí)以上傳動(dòng)軸組成，伸 出箱體外側(cè)的一級(jí)主動(dòng)軸的一端安裝與電機(jī)相連的輸入輪或聯(lián)軸器，而另一端 安裝輸出輪；非安裝有輸入輪與輸出輪或聯(lián)軸器的其它傳動(dòng)軸的外側(cè)用于連接 串聯(lián)式傳動(dòng)軸或并聯(lián)式傳動(dòng)裝置。
上述串聯(lián)式傳動(dòng)軸或并聯(lián)式傳動(dòng)裝置與叢式井傳動(dòng)箱上的傳動(dòng)軸之間采用 傳動(dòng)軸聯(lián)軸器或離合器或曲柄固定機(jī)構(gòu)依次連接，連接串聯(lián)式傳動(dòng)軸的傳動(dòng)軸
聯(lián)軸器為具有軸向伸縮和角度偏移功能的萬(wàn)向軸結(jié)構(gòu)，并聯(lián)式傳動(dòng)裝置由曲柄
連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成；叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與單井采汲機(jī)械單元中的從動(dòng)裝置
通過(guò)傳送帶或鏈條或離合裝置進(jìn)行連接，傳送帶或鏈條的側(cè)旁設(shè)置一個(gè)帶或鏈 張緊輪。
上述叢式井載荷互平衡抽汲系統(tǒng)采用一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)電機(jī)通過(guò)輸入輪或聯(lián) 軸器與若干個(gè)叢式井傳動(dòng)箱當(dāng)中相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)一級(jí)主動(dòng)軸連接，可 實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)叢式井中的多臺(tái)單井采汲設(shè)備聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下積極效果
從革新機(jī)械結(jié)構(gòu)與改進(jìn)相應(yīng)的配套電氣驅(qū)動(dòng)及控制手段兩個(gè)方面同時(shí)著 手，在使系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)電設(shè)施的綜合協(xié)調(diào)性能大為提高的同時(shí)，也使設(shè)備結(jié)構(gòu)更 加緊湊，簡(jiǎn)單而合理，無(wú)論是對(duì)單井單機(jī)還是針對(duì)整個(gè)叢式井系統(tǒng)而言，既可 確保設(shè)備運(yùn)行的高穩(wěn)定性，使產(chǎn)量不會(huì)因短時(shí)間的偶爾停機(jī)而受到影響，又能 顯著降低設(shè)備的制造成本和運(yùn)行能耗，并且還有安裝、參數(shù)調(diào)節(jié)與日常維護(hù)都 十分便捷等其它諸多公知技術(shù)所不具備的優(yōu)勢(shì)。
四

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的側(cè)視示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的俯視示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例四的立體效果示意圖6是本發(fā)明實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明實(shí)施例六的立體效果示意圖8是本發(fā)明實(shí)施例七的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是本發(fā)明實(shí)施例八的電氣控制框圖。
附圖中的數(shù)字編碼分別表示l為叢式井傳動(dòng)箱、2為串聯(lián)式傳動(dòng)軸、3為 并聯(lián)式傳動(dòng)裝置、4為輸入輪、5為輸出輪、6為電機(jī)、7為曲柄、8為連桿、9 為傳送帶、IO為拖動(dòng)柔性繩帶、ll為鏈輪、12為從動(dòng)軸、13為從動(dòng)軸支撐座、 14為索筒、15為從動(dòng)輪、16為剎車系統(tǒng)、17為傳動(dòng)軸聯(lián)軸器、18為張緊輪、 19為驢頭、20為機(jī)架、21為游梁、22為底座、23為后驢頭、24為尾梁、25 為固定配重體、26為活動(dòng)配重體、27為天輪、28為繩帶輪、29為抽油桿懸掛 繩帶、30為垂吊平衡重裝置繩帶、31為智能控制箱、32為平衡重臨時(shí)放置支 撐架、33為平衡重防擺裝置、34為曲柄連接軸。
五具體實(shí)施例方式
地下采汲設(shè)備，特別是應(yīng)用在油田的抽油機(jī)，其系統(tǒng)效率低與能耗指標(biāo)高 的現(xiàn)狀只所以難于得到改觀，根本原因在于抽汲載荷是時(shí)刻變化的，而平衡配 重又不可能和抽汲載荷做到完全一致的變化，可以說(shuō)抽汲設(shè)備的系統(tǒng)效率與能 耗的高低取決于其平衡調(diào)整的好壞。本發(fā)明所涉及的單井抽汲設(shè)備采用單級(jí)從 動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)手段，使設(shè)備的制造成本與設(shè)備的運(yùn)行能 耗成本皆大幅度得以下降，而設(shè)備的運(yùn)行可靠性大為提高。而叢式井載荷互平 衡抽汲系統(tǒng)則利用了叢式井中多口井上下行程懸點(diǎn)載荷的差值來(lái)進(jìn)行互相平 衡，即將一部分油井下行程的懸點(diǎn)勢(shì)能減小轉(zhuǎn)換為了另一部分油井上行程的懸 點(diǎn)勢(shì)能蓄積，以此實(shí)現(xiàn)抽汲系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡。為減少低效甚至無(wú)效抽汲，智能 控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)采集的各井井況參數(shù)來(lái)對(duì)采汲設(shè)備的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化控 制，并階段性的將各井的示功圖顯示在置于智能控制箱內(nèi)的顯示屏中，井礦現(xiàn)
場(chǎng)看護(hù)人員完全可據(jù)此進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使系統(tǒng)的平衡狀態(tài)更趨于合理。
本發(fā)明為一種動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、智能控制單元、單 井采汲機(jī)械單元，其特征在于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元采用調(diào)速自如、換向便利的大扭 矩磁性電機(jī)6，智能控制單元由智能控制箱31與傳感器件組成，智能控制箱31 內(nèi)設(shè)有微控制數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)與面板操作、面板顯示部件，傳感器件包括系統(tǒng)所 需的各類電參數(shù)傳感器、井況參數(shù)傳感器、位移傳感器等。單井采汲機(jī)械單元 中的從動(dòng)裝置一改常規(guī)抽油機(jī)以往常用的兩級(jí)或兩級(jí)以上的從動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，而 運(yùn)用結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單的單級(jí)從動(dòng)裝置，可有效的減少設(shè)備在多級(jí)機(jī)械傳動(dòng)中的能 量損耗。單級(jí)從動(dòng)裝置有三種形式其一為將兩個(gè)曲柄7置于雙從動(dòng)軸支撐座
13內(nèi)側(cè)，兩個(gè)曲柄7的一端以雙從動(dòng)軸支撐座13為依托通過(guò)兩側(cè)的從動(dòng)軸12 分別連接從動(dòng)輪15與剎車系統(tǒng)16，另一端則通過(guò)曲柄連接軸34相互連接；其 二為將從動(dòng)軸12設(shè)置在雙從動(dòng)軸支撐座13上，從動(dòng)軸12伸出雙從動(dòng)軸支撐座 13外側(cè)的一端設(shè)置從動(dòng)輪15，另一端設(shè)置剎車系統(tǒng)16，位于雙從動(dòng)軸支撐座 13內(nèi)側(cè)的從動(dòng)軸12的中間部位設(shè)置用來(lái)驅(qū)動(dòng)采汲設(shè)備工作的鏈輪11或索筒 14;其三為將從動(dòng)軸12設(shè)置在單從動(dòng)軸支撐座13或雙從動(dòng)軸支撐座13上，從 動(dòng)軸12的一端設(shè)置從動(dòng)輪15，而另一端設(shè)置用來(lái)驅(qū)動(dòng)采汲設(shè)備工作的單曲柄7， 位于雙從動(dòng)軸支撐座13內(nèi)側(cè)的從動(dòng)軸12中間部位安裝剎車系統(tǒng)12。單井采汲 機(jī)械單元基于本發(fā)明所述的單級(jí)從動(dòng)裝置技術(shù)，既可以為以往常規(guī)抽油機(jī)的游 梁式結(jié)構(gòu)，但又不局限于游梁式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)包括單井游梁式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)， 單井游梁式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)包括游梁式機(jī)構(gòu)、單級(jí)從動(dòng)裝置、機(jī)架20、底座22、 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、智能控制單元；單井游梁式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)的游梁21前端設(shè)置 有驢頭19，游梁21后端設(shè)置尾梁24或后驢頭23或尾梁24與后驢頭23的組
合尾梁24上偏于游梁21，或下偏于游梁21，或與游梁21處于同一水平，或
與游梁21合二為一；平衡重裝置置于尾梁24末端或后驢頭23或曲柄上7，平 衡重裝置由固定配重體25與活動(dòng)配重體26兩部分組成或由一個(gè)整體組成；單 級(jí)從動(dòng)裝置通過(guò)曲柄7、連桿8組合，或曲柄7、拖動(dòng)柔性繩帶10及后驢頭23 組合，或鏈輪ll、鏈條及后驢頭23組合，或索筒14、拖動(dòng)柔性繩帶10組合， 或帶輪、帶繩組合與游梁21連接。同時(shí)系統(tǒng)還包括單井天輪式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)， 單井天輪式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)包括天輪27、單級(jí)從動(dòng)裝置、機(jī)架20、底座22、 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、智能控制單元；天輪27為單輪或雙輪，天輪27的形狀為圓形 輪或扇形輪；單級(jí)從動(dòng)裝置通過(guò)曲柄7、連桿8組合，或曲柄7、繩帶輪28以 及拖動(dòng)柔性繩帶10組合，或鏈輪ll、鏈條組合，或拖動(dòng)柔性繩帶IO、索筒14 組合，或帶輪、皮帶組合與天輪27連接；繩帶輪28為單輪或雙輪，繩帶輪28 為圓形輪或扇形輪或偏心異形輪；天輪27與繩帶輪28為一體輪或相互分離的 同軸不同徑的輪體或不同軸不同徑的輪體，抽油桿懸掛繩帶29與垂吊平衡重裝 置繩帶30為同一組繩帶或兩組相互獨(dú)立的繩帶置于天輪27之上，平衡重裝置 由固定配重體25和活動(dòng)配重體26兩部分組成或由一個(gè)整體；為確保常年在野 外工作的柔性吊重件不受風(fēng)吹影響，在平衡重裝置的側(cè)端設(shè)置平衡重防擺裝置 33。單井采汲機(jī)械單元的機(jī)架20的主體可根據(jù)驢頭懸點(diǎn)載荷的大小選擇桁架結(jié) 構(gòu)或三角支架結(jié)構(gòu)或圓柱或棱柱結(jié)構(gòu)；處于維修井位便利及設(shè)備運(yùn)行安全方面 的考慮，在平衡重裝置的下端或側(cè)端可設(shè)置平衡重裝置臨時(shí)放置支撐架、安全 限位及防撞裝置。多臺(tái)單井采汲機(jī)械單元通過(guò)叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相差 一定相位角依次連接組成叢式井載荷互平衡抽汲系統(tǒng)；叢式井載荷互平衡傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)由固定在單井采汲機(jī)械單元底座22上或采汲機(jī)械單元旁的多臺(tái)叢式井傳
動(dòng)箱1通過(guò)串聯(lián)式傳動(dòng)軸2或并聯(lián)式傳動(dòng)裝置3連接構(gòu)成。叢式井傳動(dòng)箱1內(nèi) 的傳動(dòng)裝置由兩級(jí)傳動(dòng)軸或兩級(jí)以上傳動(dòng)軸組成，伸出箱體外側(cè)的一級(jí)主動(dòng)軸
的一端安裝與電機(jī)6相連的輸入輪4或聯(lián)軸器，而另一端安裝輸出輪5;非安 裝有輸入輪4與輸出輪5或聯(lián)軸器的其它傳動(dòng)軸的外側(cè)用于連接串聯(lián)式傳動(dòng)軸 2或并聯(lián)式傳動(dòng)裝置3。串聯(lián)式傳動(dòng)軸2或并聯(lián)式傳動(dòng)裝置3與叢式井傳動(dòng)箱1 上的傳動(dòng)軸之間采用傳動(dòng)軸聯(lián)軸器17或離合器或曲柄固定機(jī)構(gòu)依次連接，連接 串聯(lián)式傳動(dòng)軸2的傳動(dòng)軸聯(lián)軸器17為具有軸向伸縮和角度偏移功能的萬(wàn)向軸結(jié) 構(gòu)；并聯(lián)式傳動(dòng)裝置3由類似于驅(qū)動(dòng)機(jī)車多個(gè)車輪的平行曲柄連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成； 叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與單井采汲機(jī)械單元中的從動(dòng)裝置通過(guò)傳送帶9或 鏈條或離合裝置進(jìn)行連接，傳送帶9或鏈條的側(cè)旁設(shè)置一個(gè)帶或鏈張緊輪18。 叢式井載荷互平衡抽汲系統(tǒng)采用一臺(tái)少數(shù)幾臺(tái)電機(jī)6通過(guò)輸入輪4或聯(lián)軸器與 若干個(gè)叢式井傳動(dòng)箱1當(dāng)中相對(duì)應(yīng)的一臺(tái)少數(shù)幾個(gè)一級(jí)主動(dòng)軸連接，從而實(shí)現(xiàn) 一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)叢式井中的多臺(tái)單井采汲設(shè)備的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，以此達(dá)到 提高系統(tǒng)運(yùn)行效率、有效降低能耗的目的。
本發(fā)明凡具有明顯特征功能和作用的裝置、機(jī)構(gòu)、部件或技術(shù)，在不影響 系統(tǒng)正常運(yùn)行與效果的前提下，既可以增添或減少，也可以互為替用和相互組 合，不受下述實(shí)施例缺述、附圖缺畫(huà)或所示的具體形狀結(jié)構(gòu)的限制。
實(shí)施例一如附圖1、圖2所示，為多臺(tái)單井天輪式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)在油 田叢式井中的應(yīng)用例。系統(tǒng)采用串聯(lián)式平衡方式， 一部分單井采油設(shè)備在將其 下行程的懸點(diǎn)勢(shì)能傳遞給串聯(lián)式傳動(dòng)軸的同時(shí)，另一部分單井采油設(shè)備則從串 聯(lián)式傳動(dòng)軸上吸汲了足夠其上行程的懸點(diǎn)動(dòng)能。為最大限度降低由于安裝、地 基下陷等原因造成尺寸偏差而導(dǎo)致傳動(dòng)故障的發(fā)生率，本發(fā)明采取了兩項(xiàng)有效
措施， 一為在連接輸出輪與從動(dòng)輪的傳送帶的一側(cè)旁設(shè)置一個(gè)傳送帶張緊輪， 二為采用具有一定軸向伸縮和角度偏移功能的萬(wàn)向軸桿來(lái)對(duì)串聯(lián)式傳動(dòng)軸與叢 式井傳動(dòng)箱中的傳動(dòng)軸進(jìn)行連接。為避免系統(tǒng)中的一口井或少數(shù)幾口井因故發(fā) 生停機(jī)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于停機(jī)狀態(tài)而直接影響正常生產(chǎn)情況的發(fā)生， 本發(fā)明所采取的解決方案為通過(guò)離合裝置或傳送帶及時(shí)切斷叢式井載荷互平 衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與單井傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的連接，并通過(guò)以下兩種方式快速調(diào)整被打破 的系統(tǒng)平衡，其一調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部分單井采油設(shè)備的平衡重的重量，其二調(diào)整系 統(tǒng)內(nèi)部分單井采油設(shè)備的相位角。
實(shí)施例二如附圖3所示，依然為多臺(tái)單井天輪式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)在油田 叢式井中的應(yīng)用例。系統(tǒng)采用并聯(lián)式平衡方式，并聯(lián)式傳動(dòng)裝置采用類似于多 曲柄平行四桿機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式傳動(dòng)裝置，并聯(lián)式傳動(dòng)裝置對(duì)依次安裝在 每臺(tái)單井采油設(shè)備底座上的叢式井傳動(dòng)箱中的一級(jí)主動(dòng)軸進(jìn)行作用與反作用， 從而實(shí)現(xiàn)叢式井抽油系統(tǒng)的高效抽汲和節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。
實(shí)施例三如附圖4所示，單井采汲設(shè)備采用下偏游梁式單級(jí)從動(dòng)結(jié)構(gòu)， 在每臺(tái)單井采汲設(shè)備上，皆預(yù)留有可供設(shè)備脫離系統(tǒng)后仍能驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行的電 機(jī)安裝位置，這樣既確保了每臺(tái)單機(jī)能與系統(tǒng)內(nèi)的其它單井采汲設(shè)備協(xié)同運(yùn)行， 又保證了其與系統(tǒng)脫離后依然能夠獨(dú)立正常工作；動(dòng)力驅(qū)動(dòng)采用可調(diào)速、大扭 矩的磁性電機(jī)，不但使設(shè)備的制造成本大幅度得到下降，而且節(jié)能效果大大高 于此前已公知的諸多游梁式抽油機(jī)，而機(jī)身的底座、機(jī)架、橫梁、驢頭等關(guān)鍵 部件則全部繼承了常規(guī)游梁機(jī)可靠耐用的特點(diǎn)，從而為有效降低設(shè)備的故障發(fā) 生率提供了可靠保障。
實(shí)施例四如附圖5所示，將多臺(tái)下偏梁式單級(jí)從動(dòng)結(jié)構(gòu)的單井采汲設(shè)備
通過(guò)叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接。每臺(tái)置于叢式井載荷互平衡系統(tǒng)中 的單井采汲設(shè)備在正常工作時(shí)，可充分利用不同單機(jī)上下行程所產(chǎn)生的勢(shì)能與 動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)換，將安裝在尾梁末端的活動(dòng)配重體全部或部分卸掉，使系統(tǒng)運(yùn) 行更加平穩(wěn)和省功。
實(shí)施例五如附圖6所示，單井采汲設(shè)備采用下偏梁雙驢頭式單級(jí)從動(dòng)結(jié) 構(gòu)，后驢頭弧面置有鏈條，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)采用可調(diào)速、大扭矩且適合頻繁正反轉(zhuǎn)的 磁性電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪使與之同軸的鏈輪產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)，鏈輪與后驢頭弧 面上的鏈條嚙合繼而作用于游梁工作。
實(shí)施例六如附圖7所示，該圖為叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)多種結(jié)構(gòu)形 式當(dāng)中的一種，該結(jié)構(gòu)主要是針對(duì)通過(guò)齒輪或鏈輪或索筒運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)作用于采油設(shè) 備工作而設(shè)計(jì)的，尤其是采用電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式。
實(shí)施例七如附圖8所示，單井采汲設(shè)備采用天輪式單級(jí)從動(dòng)結(jié)構(gòu)，繩帶 輪與曲柄皆為單件；繩帶輪之所以呈具有調(diào)徑變矩功能的偏心凸輪狀，主要是 基于系統(tǒng)中的一口井或少數(shù)幾口井因故需要退出系統(tǒng)時(shí)，既要確保其依然能夠 獨(dú)立正常的運(yùn)行，同時(shí)還要兼顧其運(yùn)行的能耗不能超標(biāo)的考慮；偏心凸輪狀機(jī) 構(gòu)能使拖動(dòng)柔性繩帶相對(duì)天輪回轉(zhuǎn)中心的力矩隨懸點(diǎn)載荷變化而變化，從而改 善系統(tǒng)的平衡效果，降低曲柄靜扭矩峰值，使被選電機(jī)的功率大為降低。為確 保設(shè)備檢修與增減活動(dòng)配重體時(shí)的安全，機(jī)架的下方設(shè)置有方便展開(kāi)的平衡重 臨時(shí)放置支撐架。
實(shí)施例八如附圖9所示，本發(fā)明所涉及的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)采用包括開(kāi) 關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)、永磁無(wú)刷電機(jī)在內(nèi)的多種調(diào)速方便、且適合頻繁正反運(yùn)行的 大扭矩電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。控制系統(tǒng)采用微型控制器控制技術(shù)和模塊化結(jié)構(gòu)，
能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)抽汲機(jī)的沖次及抽汲狀態(tài)做出及時(shí)調(diào)整，并能對(duì)卡井、失載等突發(fā) 性故障做出停機(jī)反應(yīng)。同時(shí)可根據(jù)用戶需求，借助于控制系統(tǒng)中的軟件和外聯(lián) 硬件，采用無(wú)線通訊的方式，對(duì)礦井示功圖、回壓、溫度、電流、電壓、平衡
率、耗電量、產(chǎn)液量及相應(yīng)的油水、油氣所占比例等關(guān)鍵生產(chǎn)參數(shù)24小時(shí)連續(xù)
監(jiān)測(cè)、分析，對(duì)油井不出、冬季回壓過(guò)高、油管堵塞、盜油、停電、電壓不穩(wěn)、 電機(jī)缺相、平衡率低等異常情況報(bào)警，使各級(jí)生產(chǎn)、管理人員隨時(shí)掌握采油井 的生產(chǎn)狀況，保證礦井正常高效安全運(yùn)行。
以上技術(shù)特征構(gòu)成的本發(fā)明實(shí)施例，可根據(jù)井況的實(shí)際需要采取其它相應(yīng)
的技術(shù)措施和增減部分非必要技術(shù)，如動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，將會(huì)導(dǎo) 致整個(gè)叢式井場(chǎng)的設(shè)備全部停機(jī)，通常情況下的做法是先將有故障的電機(jī)拆除， 待安裝上新的電機(jī)之后，才能恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行，本發(fā)明所涉及的技術(shù)方案更注重
生產(chǎn)效率，將會(huì)采用一用一備或N用n備的電機(jī)配置方案，當(dāng)一臺(tái)電機(jī)出力不
足或發(fā)生故障時(shí)，備用的電機(jī)即可會(huì)馬上啟動(dòng)。另外還如抽汲設(shè)備的剎車系 統(tǒng)既可以使用機(jī)械控制也可以采取電氣控制方式。又如為方便對(duì)礦井進(jìn)行檢 修，可在天輪式單級(jí)從動(dòng)抽汲設(shè)備的機(jī)架頂部設(shè)置既便于固定天輪又便于對(duì)天 輪進(jìn)行前后移動(dòng)的槽孔裝置或其它類似的解決方案。
權(quán)利要求
1、一種動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、智能控制單元、單井采汲機(jī)械單元，其特征在于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元采用調(diào)速電機(jī)(6)，智能控制單元由智能控制箱(31)與傳感器件組成，智能控制箱(31)內(nèi)設(shè)有微控制數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)與面板操作、面板顯示部件，智能控制箱(31)通過(guò)線纜與電機(jī)(6)相連，單井采汲機(jī)械單元中的從動(dòng)裝置為單級(jí)從動(dòng)裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，其特征在于單井采汲機(jī)械單元中的單級(jí)從動(dòng)裝置為將兩個(gè)曲柄(7)置于雙從動(dòng)軸支撐座(13)內(nèi)側(cè)，兩 個(gè)曲柄(7)的一端以雙從動(dòng)軸支撐座(13)為依托通過(guò)兩側(cè)的從動(dòng)軸(12)分 別連接從動(dòng)輪(15)與剎車系統(tǒng)(16)，另一端通過(guò)曲柄連接軸(34)相互連接； 或爭(zhēng)級(jí)從動(dòng)裝置為將從動(dòng)軸(12)設(shè)置在雙從動(dòng)軸支撐座(13)上，從動(dòng)軸(12) 伸出雙從動(dòng)軸支撐座(13)外側(cè)的一端設(shè)置從動(dòng)輪(15)，另一端設(shè)置剎車系統(tǒng) (16)，位于雙從動(dòng)軸支撐座(13)內(nèi)側(cè)的從動(dòng)軸(12)的中間部位設(shè)置用來(lái)驅(qū) 動(dòng)采汲設(shè)備工作的鏈輪(11)或索筒(14);或單級(jí)從動(dòng)裝置為將從動(dòng)軸(12) 設(shè)置在單從動(dòng)軸支撐座(13)或雙從動(dòng)軸支撐座(13)上，從動(dòng)軸(12)的一 端設(shè)置從動(dòng)輪(15)，而另一端設(shè)置用來(lái)驅(qū)動(dòng)采汲設(shè)備工作的單曲柄(7)，位于 雙從動(dòng)軸支撐座(13)內(nèi)側(cè)的從動(dòng)軸(12)中間部位安裝剎車系統(tǒng)(12)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，其特征在于單井采汲機(jī)械 單元為游梁式結(jié)構(gòu)或非游梁式結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2、 3所述的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括 單井游梁式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)，單井游梁式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)包括游梁式機(jī)構(gòu)和單 級(jí)從動(dòng)裝置；單井游梁式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)的游梁(21)前端設(shè)置有驢頭(19)， 游梁(21)后端設(shè)置尾梁(24)或后驢頭(23)或尾梁(24)與后驢頭(23) 的組合；尾梁(24)上偏于游梁(21)，或下偏于游梁(21)，或與游梁(21) 處于同一水平，或與游梁(21)合二為一；平衡重裝置置于尾梁(24)末端或 后驢頭(23)或曲柄上(7)，平衡重裝置由固定配重體(25)與活動(dòng)配重體(26) 兩部分組成或由一個(gè)整體組成；單級(jí)從動(dòng)裝置通過(guò)曲柄(7)、連桿(8)組合， 或曲柄(7)、拖動(dòng)柔性繩帶(10)及后驢頭(23)組合，或鏈輪(11)、鏈條及 后驢頭(23)組合，或索筒(14)、拖動(dòng)柔性繩帶(10)組合，或帶輪、帶繩組 合與游梁(21)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2、 3所述的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括 單井天輪式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)，單井天輪式單級(jí)從動(dòng)抽汲機(jī)包括天輪(27)和單 級(jí)從動(dòng)裝置；天輪(27)為單輪或雙輪，天輪(27)的形狀為圓形輪或扇形輪； 單級(jí)從動(dòng)裝置通過(guò)曲柄(7)、連桿(8)組合，或曲柄(7)、繩帶輪(28)以及 拖動(dòng)柔性繩帶(10)組合，或鏈輪(11)、鏈條組合，或拖動(dòng)柔性繩帶(10)、 索筒(14)組合，或帶輪、皮帶組合與天輪(27)連接；繩帶輪(28)為單輪 或雙輪，繩帶輪(28)為圓形輪或扇形輪或偏心異形輪；天輪(27)與繩帶輪(28)為一體輪或相互分離的同軸不同徑的輪體或不同軸不同徑的輪體，抽油 桿懸掛繩帶(29)與垂吊平衡重裝置繩帶(30)為同一組繩帶或兩組相互獨(dú)立 的繩帶置于天輪(27)之上，平衡重裝置由固定配重體(25)和活動(dòng)配重體(26) 兩部分組成或?yàn)橐粋€(gè)整體；在平衡重裝置的側(cè)端設(shè)置平衡重防擺裝置(33)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4、 5所述的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，其特征在于單井采汲 機(jī)械單元的機(jī)架(20)主體包括桁架結(jié)構(gòu)或三角支架結(jié)構(gòu)或圓柱或棱柱結(jié)構(gòu)；在平衡重裝置的下端或側(cè)端設(shè)置有平衡重裝置臨時(shí)放置支撐架(32)及安全限 位、防撞裝置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，其特征在于多臺(tái)單井采汲 機(jī)械單元通過(guò)叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相差相位角依次連接組成叢式井載荷 互平衡抽汲系統(tǒng)；叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由固定在單井采汲機(jī)械單元底座(22)上或采汲機(jī)械單元旁的多臺(tái)叢式井傳動(dòng)箱(1)通過(guò)串聯(lián)式傳動(dòng)軸(2) 或并聯(lián)式傳動(dòng)裝置(3)連接構(gòu)成；并聯(lián)式傳動(dòng)裝置(3)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，其特征在于叢式井傳動(dòng)箱(1) 內(nèi)的傳動(dòng)裝置由兩級(jí)傳動(dòng)軸或兩級(jí)以上傳動(dòng)軸組成，伸出箱體外側(cè)的一級(jí)主動(dòng)軸的一端安裝與電機(jī)(6)相連的輸入輪(4)或聯(lián)軸器，而另一端安裝輸 出輪(5);非安裝有輸入輪(4)與輸出輪(5)或聯(lián)軸器的其它傳動(dòng)軸的外側(cè) 用于連接串聯(lián)式傳動(dòng)軸(2)或并聯(lián)式傳動(dòng)裝置(3)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，其特征在于串聯(lián)式傳動(dòng)軸(2) 或并聯(lián)式傳動(dòng)裝置(3)與叢式井傳動(dòng)箱(1)上的傳動(dòng)軸之間采用傳動(dòng)軸 聯(lián)軸器(17)或離合器或曲柄固定機(jī)構(gòu)依次連接，連接串聯(lián)式傳動(dòng)軸(2)的傳 動(dòng)軸聯(lián)軸器(17)為具有軸向伸縮和角度偏移功能的萬(wàn)向軸結(jié)構(gòu)；并聯(lián)式傳動(dòng)裝置(3)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成；叢式井載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與單井采汲機(jī)械單元中的從動(dòng)裝置通過(guò)傳送帶(9)或鏈條或離合裝置進(jìn)行連接，傳送帶(9)或 鏈條的側(cè)旁設(shè)置一個(gè)帶或鏈張緊輪(18)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)，其特征在于叢式井載荷 互平衡抽汲系統(tǒng)采用至少一臺(tái)電機(jī)(6)通過(guò)輸入輪(4)或聯(lián)軸器與若干個(gè)叢 式井傳動(dòng)箱(1)當(dāng)中相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)一級(jí)主動(dòng)軸連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種既適合于在孤井上獨(dú)立工作，又適合于在叢式井系統(tǒng)中各相鄰井位上的抽汲設(shè)備協(xié)同聯(lián)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡抽汲系統(tǒng)。單井抽汲采用單級(jí)從動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)方案，而叢式井抽汲則利用多臺(tái)單井采汲設(shè)備上下行程懸點(diǎn)載荷的差值作為互相平衡手段，將各單井采汲設(shè)備通過(guò)載荷互平衡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按一定的相位角依次連接。本發(fā)明從革新機(jī)械結(jié)構(gòu)與改進(jìn)相應(yīng)的配套電氣驅(qū)動(dòng)及控制方式同時(shí)著手，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、系統(tǒng)效率高、制造與運(yùn)行維護(hù)成本低、安裝簡(jiǎn)便、且節(jié)能效果十分顯著等諸多優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101392639SQ20081023212
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者龐超乾, 張保國(guó), 楊武成 申請(qǐng)人:張保國(guó)