超長行程采油裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，確切地說它是一種超長行程采油裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石油開采中廣泛使用的是游梁式抽油機(jī)、無油梁式抽油機(jī)和螺桿泵，但螺桿泵采油適用于淺井、油比較稠、含砂量較高的油井，工藝要求較高。游梁式抽油機(jī)指含有游梁，通過連桿機(jī)構(gòu)換向，曲柄重塊平衡的抽油機(jī)，俗稱“磕頭機(jī)”。通常由普通交流異步電動機(jī)直接拖動。其曲柄帶以配重平衡塊帶動抽油桿，驅(qū)動井下抽油泵做固定周期的上下往復(fù)運(yùn)動，把井下的油送到地面。在一個沖次內(nèi)，隨著抽油桿的上升/下降，而使電機(jī)工作在電動/發(fā)電狀態(tài)。上升過程電機(jī)從電網(wǎng)吸收能量電動運(yùn)行；下降過程電機(jī)的負(fù)載性質(zhì)為位勢負(fù)載，加之井下負(fù)壓等使電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，把機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成電能回饋到電網(wǎng)。然而，井下油層的情況特別復(fù)雜，有富油井、貧油井之分，有稀油井、稠油井之別。恒速應(yīng)用問題顯而易見。如拋卻這些不談，就抽油機(jī)油泵本身而言，磨損后的活塞與襯套的間隙漏失等都是很難解決的問題，況且變化的地層因素如油中含砂、蠟、水、氣等復(fù)雜情況也對每沖次抽出的油量有很大的影響。但是減速機(jī)和抽油泵都對采油影響很大，抽油泵的影響更大。雖然傳統(tǒng)的游梁式抽油機(jī)皮實耐用、但傳動路徑長、機(jī)械效率低、大馬拉小車、行程調(diào)參困難，并且受游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)所限，抽油泵行程一般在六米左右，泵效較低，耗能較高。為此，人們又發(fā)明了無油梁式抽油機(jī)。目前市場上有一種“智能寬皮帶式抽油機(jī)”(專利號200620085658.4)，這種抽油機(jī)具有長沖程、低沖次，適合大泵提液、小泵深抽場合、也適合稠油開采，是推廣量最大的一種無油梁式抽油機(jī)。它取消取傳統(tǒng)意義的抽油泵，實際上以油桿做泵筒，由于油桿很長，加工質(zhì)量很難保證，抽油過程中泄露嚴(yán)重，并且它仍然采用的是傳統(tǒng)油梁式抽油機(jī)用的電機(jī)，還是大馬拉小車，并且維修困難，成本高。中國專利號CN103670339A公開了一種“皮帶鋼絲繩組合牽引數(shù)字化節(jié)能抽油機(jī)”，它實際上是依靠電機(jī)的正反轉(zhuǎn)帶動兩套皮帶傳動系統(tǒng)來拉活塞，泵的沖程還是收到限制，泵效比沒有得到多大的提高。還有名稱為“一種自動化間歇抽油裝置”的實用新型專利，專利號為200620147780.3)，它也是依靠電機(jī)正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)拉動活塞的，泵的沖程仍然受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種超長行程采油裝置，超長行程采油裝置，它包括井上部分和井下部分，井上部分由井架、動力系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)、電機(jī)和減速器組成，通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)活塞往復(fù)運(yùn)動，井上部分傳動系統(tǒng)通過鏈條將電機(jī)動力傳遞至滾筒，帶動柔性軸運(yùn)動，通過鏈條帶動排繩器左右運(yùn)動，確保滾筒上柔性軸排列整齊，其特征在于:井下部分采用超長沖程抽油泵，泵筒全長大于50米，用5根以上泵筒組成，泵筒之間用螺紋連接，確保每兩根泵筒連接后內(nèi)徑同心度誤差不大于0.02mm,螺紋軸線和泵筒同心不大于0.02mm,泵筒一端安裝油管接箍I，另一端安裝油管接箍II，采用柔性抽油桿抽油。所述地面控制系統(tǒng)由4個部分組成；伺服變頻驅(qū)動單元、中央運(yùn)算綜合控制器、在井架支臂上安裝的智能型力學(xué)傳感器、安裝在定滑輪上的角位移傳感器，安裝在井架支臂上的智能型力學(xué)傳感器，將測得的應(yīng)變信號轉(zhuǎn)化為吊索的負(fù)荷值；通過識別柱塞下行過程中的發(fā)生負(fù)荷轉(zhuǎn)移的位置，確定泵筒內(nèi)有液行程長度，進(jìn)而計算出上一運(yùn)行周期內(nèi)井下的產(chǎn)液速度，作為確定下一周期沖次和沖程的依據(jù)，沖程可在最大行程范圍內(nèi)自適應(yīng)按需調(diào)整，在下死點位置已確定條件下，只要未曾斷電，用非接觸式高精度角位移傳感器計量定滑輪角位移，均能準(zhǔn)確定位柱塞的位置，保證柱塞定位精度，啟動和運(yùn)行過程中，吊索拉力與電機(jī)轉(zhuǎn)速形成閉環(huán)控制關(guān)系。采用Φ22毫米以上抽油桿做為加重桿，解決下行遇阻問題，柔性桿與井下設(shè)備連接方式為壓接方式。泵筒是多級聯(lián)接而成，每節(jié)泵筒端口有外螺紋，用泵管接箍連接。
[0004]本實用新型的優(yōu)點是:將泵筒設(shè)計成為多節(jié)連接，一次性投資少，提高開采量，泵效比高，節(jié)能效果明顯。按照設(shè)定制度自動運(yùn)行，過載及遇阻后自動停機(jī)，操作可靠。
【附圖說明】
[0005]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0006]圖2是本發(fā)明長沖程采油技術(shù)原理圖。
[0007]圖3是本發(fā)明中超長沖程抽油泵泵筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖4是本發(fā)明超長沖程泵組合狀態(tài)示意圖。
[0009]圖中I是油管接箍I，2是拉桿，3是B室，4是柱塞出油閥，5是泵筒I，6是柱塞，7是柱塞進(jìn)油閥，8是泵筒接箍，9是泵筒II，10是A室，11是泵筒進(jìn)油閥，12是油管接箍II ；B室是泵筒上部腔室，A室是泵筒下部腔室，13是滾筒，14控制柜，15柔性桿，16滑輪，17盤根盒，18井口，19底座。
【具體實施方式】
[0010]本實用新型是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)改進(jìn)，它包括井上部分和井下部分，井上部分由井架、動力系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)、電機(jī)和減速器組成，通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)活塞往復(fù)運(yùn)動，井上部分傳動系統(tǒng)通過鏈條將電機(jī)動力傳遞至滾筒，帶動柔性軸運(yùn)動，通過鏈條帶動排繩器左右運(yùn)動，確保滾筒上柔性軸排列整齊，井下部分采用超長沖程抽油泵，泵筒全長大于50米，用5根以上泵筒組成，泵筒之間用螺紋連接，確保每兩根泵筒連接后內(nèi)徑同心度誤差不大于0.02mm，螺紋軸線和泵筒同心不大于0.02mm，泵筒一端安裝油管接箍I，另一端安裝油管接箍II，采用柔性抽油桿抽油。柱塞6采用噴焊柱塞，柱塞6密封面長度大于或等于1.5米，柱塞6與泵筒之間的配合間隙為一級間隙。泵筒一端安裝油管接箍I，另一端安裝油管接箍II 12。泵筒采用擰扣摩擦鉗工具在現(xiàn)場連接。泵筒采用精密冷拔無縫鋼管，要求材料在保證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定強(qiáng)度要求的情況下，經(jīng)過反復(fù)軋拔工藝，確保泵筒內(nèi)外壁等壁厚，直線度不超過0.05mm/M ;內(nèi)外徑同軸度不超過0.1Omm ;為保證每個單根泵筒與組裝后泵筒的直線度，對每根泵筒進(jìn)行下料后校直、鍍鉻后校直、螺紋加工后校直以及與相鄰泵筒組裝后校直共四道校直工序，為保證每根泵筒的直線度，要求每個班采用校正桿對珩磨機(jī)的加緊裝置進(jìn)行一次校正；校直后進(jìn)行衝磨，在衝磨前校直泵管直線度為0.05mm/米以內(nèi)，進(jìn)行衝磨后進(jìn)入激光熔履和鍍鉻以及加工螺紋，螺紋加工采用不旋轉(zhuǎn)加工數(shù)控機(jī)床，用6米的漲心胎具通過以內(nèi)孔定心為基準(zhǔn)，加工泵管外螺紋，確保每兩根泵筒連接后內(nèi)徑同心度誤差不大于0.02mm,螺紋軸線和泵筒同心不大于0.01mm。
[0011]為防止螺紋加工中因震動產(chǎn)生的彎曲變形，螺紋加工采用工件不旋轉(zhuǎn)加工工藝；確保每根成品泵管的直線度在1500mm的通徑規(guī)檢測時拉動靈活，每根泵管之間用泵管接箍連接起來。
[0012]泵管接箍的加工采用精度0.0lmm的翻轉(zhuǎn)卡盤,夾持外徑先加工一端,數(shù)控機(jī)床自動翻轉(zhuǎn)卡盤再加工另一端，保證接箍同軸度不超過0.02mm。
[0013]地面控制系統(tǒng)設(shè)4個組成部分:伺服變頻驅(qū)動單元、中央運(yùn)算綜合控制器(DSP和arm組成的)、井架支臂上加裝智能型力學(xué)傳感器、將測得的應(yīng)變信號轉(zhuǎn)化為吊索的負(fù)荷(SP吊索拉力)值；在定滑輪上加裝的角位移傳感器，通過識別柱塞下行過程中的發(fā)生負(fù)荷轉(zhuǎn)移的位置，確定泵筒內(nèi)有液行程長度，進(jìn)而計算出上一運(yùn)行周期內(nèi)井下的產(chǎn)液速度，作為確定下一周期工作制度(沖次和沖程)的依據(jù)。沖程可在最大行程范圍內(nèi)自適應(yīng)按需調(diào)整，以滿足不同產(chǎn)液量和不同間歇時間的要求。可以沖程做自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整，沖次固定(由上下行程的運(yùn)行時長和死點處的間歇等待。也可以沖次做自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整，沖程固定；每次停機(jī)后再啟動時，首先向下運(yùn)行直至找到下死點。在下死點位置已確定條件下，只要未曾斷電，均能準(zhǔn)確定位柱塞的位置(用較高精度的非接觸式高精度角位移傳感器計量定滑輪角位移，保證柱塞定位精度不超過10cm)。啟動和運(yùn)行過程中，吊索拉力與電機(jī)轉(zhuǎn)速形成閉環(huán)控制關(guān)系。啟動過程:吊索拉力變化率一旦超過警戒閥值，立即調(diào)低電機(jī)的加速度；回到警戒閥值后，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐步回歸至指定啟動轉(zhuǎn)速曲線；閉環(huán)控制的第二原則:吊索拉力值一旦超過警戒閥值，立即將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至最低，一旦超過設(shè)定的最高閥值則降致O速；回到警戒閥值后，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐步回歸至指定轉(zhuǎn)速；閉環(huán)控制的流程:吊索拉力信號>中央運(yùn)算綜合控制器 > 轉(zhuǎn)速控制信號 > 伺服變頻器 > 電機(jī)。吊索的拉力信號可以用伺服變頻器內(nèi)部提供的電機(jī)的輸出扭矩信號所替代。
【主權(quán)項】
1.超長行程采油裝置，它包括井上部分和井下部分，井上部分由井架、動力系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)、電機(jī)和減速器組成，通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)活塞往復(fù)運(yùn)動，井上部分傳動系統(tǒng)通過鏈條將電機(jī)動力傳遞至滾筒，帶動柔性軸運(yùn)動，通過鏈條帶動排繩器左右運(yùn)動，確保滾筒上柔性軸排列整齊，其特征在于:井下部分采用超長沖程抽油泵，泵筒全長大于50米，用5根以上泵筒組成，泵筒之間用螺紋連接，確保每兩根泵筒連接后內(nèi)徑同心度誤差不大于0.02mm,螺紋軸線和泵筒同心不大于0.02mm，泵筒一端安裝油管接箍I (1)，另一端安裝油管接箍II (12)，采用柔性抽油桿抽油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長行程采油裝置，其特征在于:所述地面控制系統(tǒng)由4個部分組成；伺服變頻驅(qū)動單元、中央運(yùn)算綜合控制器、在井架支臂上安裝的智能型力學(xué)傳感器、安裝在定滑輪上的角位移傳感器，安裝在井架支臂上的智能型力學(xué)傳感器，將測得的應(yīng)變信號轉(zhuǎn)化為吊索的負(fù)荷值；通過識別柱塞下行過程中的發(fā)生負(fù)荷轉(zhuǎn)移的位置，確定泵筒內(nèi)有液行程長度，進(jìn)而計算出上一運(yùn)行周期內(nèi)井下的產(chǎn)液速度，作為確定下一周期沖次和沖程的依據(jù)，沖程可在最大行程范圍內(nèi)自適應(yīng)按需調(diào)整，在下死點位置已確定條件下，只要未曾斷電，用非接觸式高精度角位移傳感器計量定滑輪角位移，均能準(zhǔn)確定位柱塞的位置，保證柱塞定位精度，啟動和運(yùn)行過程中，吊索拉力與電機(jī)轉(zhuǎn)速形成閉環(huán)控制關(guān)系。
【專利摘要】本實用新型是提供一種超長行程采油裝置，它包括井上部分和井下部分，井上部分由井架、動力系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)、電機(jī)和減速器組成,通過電機(jī)正反轉(zhuǎn),實現(xiàn)活塞往復(fù)運(yùn)動，井上部分傳動系統(tǒng)通過鏈條將電機(jī)動力傳遞至滾筒，帶動柔性軸運(yùn)動，通過鏈條帶動排繩器左右運(yùn)動，確保滾筒上柔性軸排列整齊，井下部分采用超長沖程抽油泵，泵筒全長大于50米，用5根以上泵筒組成，泵筒之間用螺紋連接，確保每兩根泵筒連接后內(nèi)徑同心度誤差不大于0.02mm,螺紋軸線和泵筒同心不大于0.02mm，泵筒一端安裝油管接箍I，另一端安裝油管接箍Ⅱ，采用柔性抽油桿抽油。本實用新型一次性投資少，提高開采量，泵效比高，節(jié)能效果明顯，使用方便。適合各種條件的油田使用。
【IPC分類】E21B43-00, F04B49-06, F04B47-02
【公開號】CN204283365
【申請?zhí)枴緾N201420750926
【發(fā)明人】丁新建
【申請人】丁新建
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月4日