專利名稱：落地式多繩抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
落地式多繩抽油機(jī)屬于石油開采機(jī)械。
技術(shù)背景目前，國內(nèi)外石油機(jī)采普遍使用著游梁式抽油機(jī)，它雖然具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但是還存在著機(jī)械效率低和采油綜合效率低、平衡度差、耗電量大、機(jī)體過重和沖程加長受限等不易克服的嚴(yán)重缺點(diǎn)。其缺點(diǎn)之根源是傳動(dòng)系統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。因此，近年來涌現(xiàn)出完全擺脫曲柄連桿機(jī)構(gòu)的鏈條式、直線式、鏈繩式、鏈條換向式和摩擦換向式等多種新型抽油機(jī)。
鏈條機(jī)由于傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不理想，關(guān)鏈件受力不好，鏈條易斷，運(yùn)行不平穩(wěn)以及氣動(dòng)平衡裝置不太可靠，已停產(chǎn)。鏈條換向機(jī)的鏈條和鏈輪既傳動(dòng)又承重，負(fù)擔(dān)過重，壽命不長，更不適合大的機(jī)型(節(jié)距大、多邊形效應(yīng)嚴(yán)重及反向沖擊大)，至今未見推廣。直線機(jī)I型循環(huán)鏈條為外嚙合，鏈條和鏈輪(齒)壽命短，且修井時(shí)需移機(jī)，操作不便，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，已被直線機(jī)II型取代。直線機(jī)II型專利申請?zhí)枮?71181411，該機(jī)的懸掛件全為多板起重鏈，在機(jī)架外不易潤滑和封閉，故多板鏈在導(dǎo)向天輪處磨損很快，并時(shí)有粘連，而且多板鏈價(jià)格又較貴；直線機(jī)II型的天輪仰俯修井讓位機(jī)構(gòu)雖然比整機(jī)移動(dòng)大有改進(jìn)，但機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輪支柱又需相當(dāng)高度，勢必影響穩(wěn)定性，該機(jī)的核心是換向工作機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)關(guān)鍵件是換向軸及相關(guān)件，此部分較復(fù)雜且受力不好，若潤滑不良，則易抱軸，又不便裝配和維修，因此亦停產(chǎn)。
近幾年新問世且與本機(jī)相近的是鏈繩式抽油機(jī)和摩擦式抽油機(jī)。鏈繩式抽油機(jī)(如申請?zhí)?1241508.1)的懸掛件為多板鏈和鋼絲繩相組合。其地輪之作用僅為導(dǎo)向，泵掛的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是靠循環(huán)鏈和提升軸實(shí)現(xiàn)的，其結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜，由于采用的多板鏈，價(jià)格相對高些。摩擦式抽油機(jī)(如專利號97217513x)，由于其結(jié)構(gòu)尚有不足之處，如主導(dǎo)摩擦輪主軸裝置和動(dòng)力與傳動(dòng)裝置都布置在井架的上方(上傳動(dòng))，安裝、維護(hù)與檢修不便，整機(jī)重心高，穩(wěn)定性差；修井需要整機(jī)移位等。
技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有抽油機(jī)的上述缺點(diǎn)，提供一種運(yùn)行平穩(wěn)可靠、高效節(jié)能、易實(shí)現(xiàn)長沖程、修井讓位簡便、易操作的抽油機(jī)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合附圖說明如下落地式多繩抽油機(jī)，由機(jī)架、主軸裝置、動(dòng)力與傳制動(dòng)裝置、鋼絲繩及其連接均衡裝置、修井讓位機(jī)構(gòu)，平衡裝置組成，機(jī)架33的下方裝有主導(dǎo)輪9，上方裝有前導(dǎo)向輪16和后導(dǎo)向輪17，其上均加有輪襯18、18′，主導(dǎo)輪9由換向電動(dòng)機(jī)2通過減速裝置控制其正反轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩的內(nèi)繩23和外繩10繞經(jīng)前導(dǎo)向輪16、主導(dǎo)輪9、后導(dǎo)向輪17分別掛于平衡重31上方的內(nèi)繩均衡輪24和外繩均衡輪27上，鋼絲繩的繩頭通過螺旋張緊裝置13、13′和懸桿梁11與泵掛1相連，內(nèi)繩均衡輪24和外繩均衡輪27通過連接均衡裝置與平衡重31相連。
主導(dǎo)輪9、前導(dǎo)向輪16和后導(dǎo)向輪17的輪緣上均加有彈性襯墊18、18′，該襯墊由楔塊21擠壓固定在輪緣上。
修井讓位機(jī)構(gòu)15采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，在前導(dǎo)向輪16的支承軸兩端分別加工出聯(lián)軸齒輪37、37′，其外端加工出扁形或方形扳手，聯(lián)軸齒輪與其下面固定在機(jī)架上方的聯(lián)體座架14上的齒條38、38′相嚙合。
參閱圖1機(jī)架33的上方有聯(lián)體座架14，聯(lián)體座架14上面安裝修井讓位機(jī)構(gòu)15、前導(dǎo)向輪16和后導(dǎo)向輪17，機(jī)架的下方有換向電動(dòng)機(jī)2(該電機(jī)可以采用開關(guān)磁阻換向電動(dòng)機(jī))、聯(lián)組窄V帶傳動(dòng)3、減整器4、制動(dòng)裝置5、主軸6、聯(lián)軸器7、傳動(dòng)鍵8和主導(dǎo)輪9。平衡提升系統(tǒng)中的平衡重31上方的外繩均衡輪27套掛著外繩10，內(nèi)繩均衡輪24套掛著內(nèi)繩23，兩根鋼絲繩10，23的四個(gè)繩頭先在上方經(jīng)后導(dǎo)向輪17導(dǎo)向，又在下方經(jīng)主導(dǎo)輪9，再經(jīng)上方前導(dǎo)向輪16導(dǎo)向，通過螺旋張緊裝置13、13′、銷軸12和懸桿梁11連接泵掛1，換向電動(dòng)機(jī)2通過聯(lián)組窄V帶傳動(dòng)3、減速器4、聯(lián)軸器6、主軸7和傳動(dòng)鍵8驅(qū)使主導(dǎo)輪9逆時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠繩和襯的靜摩擦將動(dòng)力傳給繩10和23，此時(shí)繩拉前導(dǎo)向輪16順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，便提升泵掛1，進(jìn)行抽油過程，于此同時(shí)，平衡重31靠自重而下落。
當(dāng)泵掛1臨近上止點(diǎn)(平衡重臨近下止點(diǎn))時(shí)，換向電動(dòng)機(jī)2開始減速到瞬時(shí)停車，再反向加速起動(dòng)到勻速(最大)，此時(shí)主導(dǎo)輪9順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，亦靠襯與繩之間的靜摩擦使繩拉后導(dǎo)向能17逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將提升平衡重31上升，同時(shí)泵掛1靠重力而下落，再臨近止點(diǎn)，再減速、瞬停、反向加速到勻速。如此周而復(fù)始則實(shí)現(xiàn)了泵掛的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行采油作業(yè)。
參閱圖7和8修井讓位機(jī)構(gòu)15是在前導(dǎo)向輪16的軸兩端加工出聯(lián)軸齒輪37、37′，該齒輪與其下方的齒條38，38′相嚙合，構(gòu)成齒輪齒條機(jī)構(gòu)。修井時(shí)，取下前導(dǎo)向輪16的軸支座39的地腳螺母40和螺栓41，在軸兩端扳手處套上手柄42，順時(shí)針扳手柄，前導(dǎo)向輪16則隨軸向后滾動(dòng)讓出修井所需空間，修井后，反向扳手柄，前導(dǎo)向輪前進(jìn)而回位。
本實(shí)用新型與游梁機(jī)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)。
(1)易實(shí)現(xiàn)長沖程，提高系統(tǒng)綜合效率，游梁機(jī)的沖程達(dá)5.0m后，機(jī)重和裝機(jī)容量都將顯著增加，而本機(jī)只增加機(jī)架高度和懸掛件長度即可。如同為12型抽油機(jī)，比較如下表

在泵掛線速度相同的條件下，長沖程可低沖次，動(dòng)力系數(shù)小(動(dòng)力系數(shù)為Sn2c/1440)，泵掛當(dāng)量質(zhì)量小，可相對深抽，沖次低也有利機(jī)、桿、泵和管網(wǎng)穩(wěn)定工作，延長使用壽命。
(2)本機(jī)采用法碼式對稱平衡方式，平衡度可達(dá)95％以上，上下行程時(shí)的電流近于相等，避免大馬拉小車，降低無功電耗。
(3)傳動(dòng)路線短，機(jī)械效率高，再加長沖程的沖程利用率高，充滿系數(shù)大、泵效高，所以系統(tǒng)綜合效率高。
(4)本機(jī)的拖控裝置先進(jìn)，開關(guān)磁阻換向電動(dòng)機(jī)及調(diào)控裝置起動(dòng)，變向和調(diào)速的性能都很優(yōu)越，起動(dòng)載荷為額定載荷150％時(shí)，起動(dòng)電流僅為額定電流的30％，有利頻繁起動(dòng)；開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)可無級調(diào)速調(diào)沖次極方便，并且可使泵掛的上、下行速度不相同，慢下快上更適合稠油開采。并能減輕抽油桿接箍與油管的偏磨。
(5)調(diào)整參數(shù)方便。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍是50-1000rpm，根據(jù)需要幾秒鐘即可調(diào)完沖次。起抽和停車可手動(dòng)控制，采油作業(yè)中起動(dòng)、減速、停止和變向?yàn)樽詣?dòng)控制，自動(dòng)控制的信號有繼電器和取自運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中一些接近式信號開關(guān)，改變開關(guān)的安裝位置就改變了沖程，幾分鐘就可完成調(diào)程操作。
(6)本機(jī)的拖控系統(tǒng)的功率因數(shù)cosφ＝1，可大為降低電源網(wǎng)路的無動(dòng)功率，從而減少電費(fèi)。
本機(jī)與摩擦式抽油機(jī)相比(1)摩擦式抽油機(jī)采用上傳動(dòng)，本機(jī)為落地式下傳動(dòng)，所以重心低，整機(jī)穩(wěn)定性好，亦便于維護(hù)檢修，避免了高空作業(yè)，一般可不需起重吊。
(2)摩擦式抽油機(jī)的平衡重在架內(nèi)，泵掛上升時(shí)整機(jī)質(zhì)心遠(yuǎn)偏向懸桿側(cè)，偏心距大，穩(wěn)定性差。在另個(gè)方向，動(dòng)力與傳動(dòng)裝置都懸臂于機(jī)架輪廓之外，對機(jī)架有附加彎矩，亦影響穩(wěn)定性，而本機(jī)在縱橫方向都屬對稱平衡布置，動(dòng)力與傳動(dòng)裝置在下方，有單獨(dú)座架和基礎(chǔ)，所以機(jī)架受力好，整機(jī)穩(wěn)定性好。
(3)摩擦式抽油機(jī)。修井時(shí)需整機(jī)移位，若采取上讓位移主導(dǎo)輪，難度將很大。首先是需主導(dǎo)輪懸點(diǎn)遠(yuǎn)離座架和機(jī)架，平衡重亦需隨之往該方向跟移，整機(jī)穩(wěn)定性將更差。其次是只移輪需解體離合器，很麻煩。若動(dòng)力與傳動(dòng)裝置一起移又費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而本機(jī)采用齒輪齒條修井讓位機(jī)構(gòu)，簡單適用，操作方便。
(4)摩擦式抽油機(jī)采用單繩槽輪襯。輪緣較寬，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，本機(jī)采用雙繩槽輪襯，相同能力的輪緣可大為減窄，有利頻繁換向。


圖1落地式多繩提升機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2圖1的側(cè)視圖；圖3動(dòng)力與傳動(dòng)裝置示意圖；圖4主導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)圖；圖5平衡重的連接均衡輪組示意圖；圖6圖5的側(cè)視圖；圖7修井讓位機(jī)構(gòu)示意圖；圖8圖7的側(cè)視圖；圖9圖8的局部俯視圖。
圖中1.泵掛 2.換向電動(dòng)機(jī) 3.聯(lián)組窄V帶傳動(dòng) 4.減速器 5.制動(dòng)裝置 6.聯(lián)軸器 7.主軸 8.傳動(dòng)鍵 9.主導(dǎo)輪 10.外繩 11.懸桿梁 12.銷軸 13、13′.張緊裝置 14.聯(lián)體座架 15.修井讓位機(jī)構(gòu) 16.前導(dǎo)向輪 16′.前導(dǎo)向輪軸 17.后導(dǎo)向輪 18、18′.輪襯 19.螺母 20.螺栓 21.楔塊 22.擠板 23.內(nèi)繩 24.內(nèi)繩均衡輪 25.小銷軸 26.內(nèi)連板 27.外繩均衡輪 28.中銷軸 29.外連板 30.大銷軸 31.平衡重 32.主座架 33.機(jī)架 34.大開口銷 35.中開口銷 36.小開口銷 37、37′聯(lián)軸齒輪 38、38′.齒條 39.軸支座 40.地腳螺母 41.地腳螺栓 42.手柄 43.螺母 44.齒條地腳螺栓 45.齒條起升螺栓具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。
本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)方案是機(jī)架33的上方有聯(lián)體座架14，聯(lián)體座架14上面安裝著修井讓位機(jī)15、前導(dǎo)向輪16和后導(dǎo)向輪17，機(jī)架33的下方有主座架32以安裝主導(dǎo)輪9，下方的換向電動(dòng)機(jī)2通過聯(lián)組窄V帶傳動(dòng)3、減速器4、聯(lián)軸器6、主軸7和傳動(dòng)鍵8、驅(qū)動(dòng)主導(dǎo)輪9可正或反向轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，稱落地式(下傳動(dòng))?？磕Σ羵鲃?dòng)原理，主導(dǎo)輪9又將動(dòng)力傳給鋼絲繩10、23，鋼絲繩經(jīng)前導(dǎo)向輪16和后導(dǎo)向17導(dǎo)向，再通過連接裝置構(gòu)成了對稱平衡力系，便可交替提升前方的泵掛1或后方的平衡重31，以實(shí)現(xiàn)采油作業(yè)。
本實(shí)用新型的核心是傳遞動(dòng)力的主導(dǎo)輪9，對大型抽油機(jī)(直徑≥1600mm)且沖程不長的(沖程≤4000mm)可采用卷繞式主導(dǎo)輪。本方案采用了摩擦輪，摩擦輪的關(guān)鍵件是輪襯，對輪襯的要求有耐壓(P≥2.0Mpa)、摩擦系數(shù)大(μ≥0.22)耐磨、耐腐蝕和耐老化。材料可用聚氯乙稀(PVC)、合成橡膠或聚氨脂，前者價(jià)格最便宜，但使用壽命最短，后者相反，本方案選用了居中的合成橡膠。
多繩抽油機(jī)的負(fù)重繩數(shù)，可用2、4、6和8根，繩越多，繩和輪的直徑越小，越利于頻繁換向，但也將使輪襯固定和張緊均衡裝置復(fù)雜化，通常四繩應(yīng)用最廣泛。
對大型抽油機(jī)沖程又不長的可采用單繩輪(為主導(dǎo)輪)上傳動(dòng)和上修井讓位機(jī)構(gòu)。12型及其以下的抽油機(jī)宜采用落地式(下傳動(dòng)和上修井讓位機(jī)構(gòu))。
對中小型抽油機(jī)應(yīng)采用行星擺線針輪減速器，因?yàn)樗霓D(zhuǎn)動(dòng)慣量小，利于頻繁換向，而12型以上的抽油機(jī)所需這種大型減速器貨源困難，宜采用雙圓弧二級或三級齒輪減速器。
由于本機(jī)的拖控系統(tǒng)很先進(jìn)，不僅調(diào)整參數(shù)方便，而且用于稠油井時(shí)，還可使泵掛的運(yùn)行速度設(shè)定為慢下快上，以保證不松繩，并提高產(chǎn)液量。
修井時(shí)應(yīng)讓出吊車或卷揚(yáng)拔桿或管所需的空間。因此，本機(jī)設(shè)置了齒輪齒條修井讓位機(jī)構(gòu)，參閱圖7、8和9即在前導(dǎo)向輪16的支承軸兩端分別都加工出聯(lián)軸齒輪37、37′，與其下的齒條38、38′相嚙合，軸齒輪外端加工出扁形或方形扳手，當(dāng)臨修井時(shí)，取下軸座39的地腳螺母40和螺栓41，安上有相應(yīng)扁形或方形扳手口的手柄42，向后扳動(dòng)手柄時(shí)，齒輪37、37′和前導(dǎo)向輪16一起沿齒條38、38′向后滾動(dòng)，便讓出修井所需空間，修井完畢后，再反向扳動(dòng)手柄42，前導(dǎo)向輪便可復(fù)位，并極易滿足懸點(diǎn)投影的要求。齒條38、38′用螺母43和地腳螺栓44固定在機(jī)架上方的聯(lián)體座架14上(參閱圖1)，為了方便安裝，地腳螺栓44采用長條過孔(參閱圖8和9)。齒條38、38′上的螺孔，以備在移動(dòng)前導(dǎo)向輪16時(shí)，用螺栓45將前導(dǎo)向輪軸16′連同軸座39稍抬起，從而將滑動(dòng)阻力變?yōu)闈L動(dòng)阻力，使操作省力。
權(quán)利要求1.落地式多繩抽油機(jī)，由機(jī)架、主軸裝置、動(dòng)力與傳制動(dòng)裝置、鋼絲繩及其連接均衡裝置、修井讓位機(jī)構(gòu)，平衡裝置組成，其特征在于機(jī)架(33)的下方裝有主導(dǎo)輪(9)，上方裝有前導(dǎo)向輪(16)和后導(dǎo)向輪(17)，其上均加有輪襯(18)、(18′)，主導(dǎo)輪(9)由換向電動(dòng)機(jī)(2)通過減速裝置控制其正反轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩的內(nèi)繩(23)和外繩(10)繞經(jīng)前導(dǎo)向輪(16)、主導(dǎo)輪(9)、后導(dǎo)向輪(17)分別掛于平衡重(31)上方的內(nèi)繩均衡輪(24)和外繩均衡輪(27)上，鋼絲繩的繩頭通過螺旋張緊裝置(13)、(13′)和懸桿梁(11)與泵掛(1)相連，內(nèi)繩均衡輪(24)和外繩均衡輪(27)通過連接均衡裝置與平衡重(31)相連。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的落地式多繩抽油機(jī)，其特征在于所說的主導(dǎo)輪(9)、前導(dǎo)向輪(16)和后導(dǎo)向輪(17)的輪緣上均加有彈性襯墊(18)、(18′)，該襯墊由楔塊(21)擠壓固定在輪緣上。
3.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的落地式多繩抽油機(jī)，其特征在于所說的修井讓位機(jī)構(gòu)(15)采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，在前導(dǎo)向輪(16)的支承軸兩端分別加工出聯(lián)軸齒輪(37)、(37′)，其外端加工出扁形或方形扳手，聯(lián)軸齒輪與其下面固定在機(jī)架上方的聯(lián)體座架(14)上的齒條(38)、(38′)相嚙合。
專利摘要落地式多繩抽油機(jī)屬于石油開采機(jī)械。由機(jī)架、主軸裝置、動(dòng)力與傳制動(dòng)裝置、鋼絲繩及其連接均衡裝置、修井讓位機(jī)構(gòu),平衡裝置組成,機(jī)架33的下方裝有主導(dǎo)輪9,上方裝有前導(dǎo)向輪16和后天輪17,其上均加有輪襯18、18′,主導(dǎo)輪9由換向電動(dòng)機(jī)2通過減速裝置控制其正反轉(zhuǎn)動(dòng),鋼絲繩的內(nèi)繩23和外繩10繞經(jīng)前導(dǎo)向輪16、主導(dǎo)輪9、后導(dǎo)向輪17分別掛于平衡重31上方的內(nèi)繩均衡輪24和外繩均衡輪27上,鋼絲繩的繩頭通過螺旋張緊裝置13、13′和懸桿梁11與泵掛1相連,內(nèi)繩均衡輪24和外繩均衡輪27通過連接均衡裝置與平衡重31相連。
文檔編號F04B47/02GK2502006SQ0124868
公開日2002年7月24日 申請日期2001年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月17日
發(fā)明者逯殿科, 陸航, 韓偉光, 王殿芳, 張魁學(xué), 隋亞文 申請人:隋海東, 逯殿科