本發(fā)明是一種采用新能源技術(shù)并混合動力驅(qū)動的液壓抽油機(jī)，其應(yīng)用于油田采油設(shè)備工程領(lǐng)域，其技術(shù)涉及了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、液壓二次調(diào)節(jié)和新能源等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

據(jù)研究表明，采油設(shè)備消耗的電能占整個油品生產(chǎn)耗電的20%以上，面對日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)，改進(jìn)或開發(fā)新型的采油設(shè)備以便實現(xiàn)節(jié)能顯得非常重要。而傳統(tǒng)的游梁式抽油機(jī)不僅機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本大，并且工作效率很低，在國內(nèi)一般只有12-23%，而國外的這類抽油機(jī)也平均僅為30%左右；相反，液壓抽油機(jī)由于具有質(zhì)量輕、體積小、沖程長度及沖程次數(shù)可無級調(diào)節(jié)等特點，尤其是其工作效率高、易實現(xiàn)節(jié)能而使其得到快速發(fā)展。在目前的研究中，實現(xiàn)液壓抽油機(jī)節(jié)能的方法主要是通過蓄能器先回收抽油桿下落的重力勢能，然后在抽油桿上升抽油時重新利用，但是該方法的缺點是多次能量轉(zhuǎn)換使得節(jié)能效果下降，而且增加了能量轉(zhuǎn)換元件使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本增加。另外一種方法是采用配重從而降低安裝功率，但該方法使得抽油機(jī)在勻速階段所需的功率大幅降低，而液壓驅(qū)動系統(tǒng)在低功率下的工作效率較低。因此，本發(fā)明提出了新型的多能源混合動力液壓抽油機(jī)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)及目前液壓抽油機(jī)如上所述的缺點，本發(fā)明采用了雙井相互平衡的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，或在不適宜使用雙井的采用區(qū)可以采用單井加配重平衡的結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時驅(qū)動系統(tǒng)采用了無節(jié)流損失的液壓恒壓網(wǎng)絡(luò)靜液二次調(diào)節(jié)技術(shù)和小型風(fēng)光互補發(fā)電的新能源技術(shù)，在加速階段由液壓驅(qū)動抽油機(jī)并能實時調(diào)節(jié)以適應(yīng)負(fù)載需求，而勻速階段低功率工況下由風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)提供動力直接驅(qū)動，從而實現(xiàn)節(jié)能高效的目的。

本發(fā)明專利解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一是節(jié)能的結(jié)構(gòu)設(shè)計。該多能源混合動力液壓抽油機(jī)采用雙井平衡配置或單井與配重平衡配置，其主要區(qū)別是單井加配重的配置在抽油桿返回時不抽油，而雙井配置可以連續(xù)性抽油。二是采用恒壓網(wǎng)絡(luò)液壓二次調(diào)節(jié)技術(shù)，液壓泵輸出高壓油到恒壓網(wǎng)絡(luò)，二次元件馬達(dá)/泵可以根據(jù)負(fù)載需求實時調(diào)節(jié)排量大小，系統(tǒng)無節(jié)流損失和溢流損失且實時適應(yīng)負(fù)載的變化而實現(xiàn)節(jié)能。三是可再生能源的利用，驅(qū)動滾筒一端安裝液壓驅(qū)動系統(tǒng)，而另一端則安裝由風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)提供能量的驅(qū)動系統(tǒng)，在大功率的加速階段由液壓驅(qū)動負(fù)載，而在小功率運行的勻速階段則由風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)驅(qū)動。

本發(fā)明專利的節(jié)能效果是，在考慮系統(tǒng)效率的前提下，雙井運行時，抽油桿加速階段消耗功率最大，安裝功率為25kw，在勻速階段消耗功率較小，理論計算功率為2.2kw，裝機(jī)功率與現(xiàn)有抽油機(jī)的平均裝機(jī)功率32.6kw相比，降低了23.3%，加速階段時間較短為2s，進(jìn)入較長的勻速階段時，系統(tǒng)切換到風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)提供能量，而風(fēng)能和光能均為清潔、高效的可再生能源，因此其節(jié)能效果異常顯著。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明多能源混合動力驅(qū)動系統(tǒng)圖。

圖1中1.驅(qū)動滾筒2.機(jī)架3.抽油桿14.鋼絲繩5.天車輪6.抽油桿2。

具體實施方式

【實施例1】

如圖1所示，該新型節(jié)能液壓抽油機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)單元主要由驅(qū)動滾筒、機(jī)架、抽油桿1和抽油桿2、鋼絲繩、兩個天車輪等組成。兩個抽油桿經(jīng)過天車輪后由鋼絲繩連接并平衡對稱地布置在驅(qū)動滾筒兩側(cè)，而驅(qū)動滾筒上兩側(cè)的鋼絲繩按相反方向纏繞，從而使得當(dāng)驅(qū)動滾筒一側(cè)的抽油桿上升抽油時，另一側(cè)的抽油桿同步下降，形成雙井交替作業(yè)抽油，并達(dá)到連續(xù)性抽油。此外，對于不適宜在較近的距離安裝兩臺油井的采油區(qū)，可把驅(qū)動滾筒一側(cè)的抽油桿改為平衡配重，工作過程不發(fā)生改變，只是由雙井連續(xù)抽油變?yōu)閱尉橛汀?/p>

【實施例2】

如圖2所示，該新型節(jié)能液壓抽油機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)由液壓靜液傳動系統(tǒng)和小型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)組成。其中液壓靜液傳動系統(tǒng)主要由電機(jī)、變量液壓泵、單向閥、溢流閥、高壓蓄能器（hpa）、低壓蓄能器（lpa）、二次元件液壓馬達(dá)/泵及液壓管路組成。小型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)能發(fā)電機(jī)組、ac\dc逆變器、dc\dc轉(zhuǎn)換器、太陽能板陣列、電池組等組成。其主要工作原理如下：

當(dāng)抽油桿處于加速階段時，此時由液壓系統(tǒng)提供能量，二次元件按馬達(dá)工況工作并根據(jù)負(fù)載大小實時調(diào)節(jié)排量以適應(yīng)負(fù)載需求；加速完成后進(jìn)入勻速階段時，由于克服了慣性力后負(fù)載需求功率急劇降低，為提高系統(tǒng)工作效率，此時液壓馬達(dá)斜盤回零不提供動力而由風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中的電機(jī)直接驅(qū)動滾筒，當(dāng)風(fēng)能和光能過剩時，多余的能量將充電到蓄電池中，而當(dāng)風(fēng)光發(fā)電不足時由蓄電池提供能量，當(dāng)蓄電池的充放電狀態(tài)soc低于最小值時，控制器將切斷風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)，而切入電網(wǎng)系統(tǒng)來為電機(jī)提供能量；系統(tǒng)減速時，二次元件按泵工況工作，回收抽油桿的制定動能并儲存在高壓蓄能器（hpa）中，當(dāng)hpa中壓力達(dá)到設(shè)定值時將釋放能量輔助系統(tǒng)抽油。

【實施例3】

如圖2所示，風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)也可在并網(wǎng)模式下工作，此時切換開關(guān)閉合，風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能用來驅(qū)動電機(jī)并帶動抽油桿在勻速階段的運行，如果風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能過剩，將直接并入到電網(wǎng)中，當(dāng)產(chǎn)生的電能不足時，可直接從電網(wǎng)中吸收能量來驅(qū)動電機(jī)正常運轉(zhuǎn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種多能源混合動力液壓抽油機(jī)，該抽油機(jī)由機(jī)械部分和混合動力驅(qū)動部分組成，其機(jī)械結(jié)構(gòu)采用了對稱平衡布置，即兩個抽油機(jī)或者單抽油機(jī)與平衡配重經(jīng)過天車輪后對稱地布置在驅(qū)動滾筒的兩側(cè)，而驅(qū)動滾筒上的鋼絲繩采用相反方向繞向，因此一側(cè)的抽油桿上升時，則另一側(cè)的抽油桿或配重同步下降；抽油機(jī)的驅(qū)動部分由多種能源混合動力構(gòu)成，即在加速時采用液壓靜液傳動系統(tǒng)驅(qū)動滾筒，而在勻速階段采用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)直接驅(qū)動，不但提高了系統(tǒng)效率，而且利用了清潔無污染的可再生能源，節(jié)能效果顯著。

技術(shù)研發(fā)人員：不公告發(fā)明人
受保護(hù)的技術(shù)使用者：李振河
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.20
技術(shù)公布日：2017.10.20