CN111502600B - 一种抱杆牵引式一体化抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抱杆牵引式一体化抽油机，所述抱杆牵引式一体化抽油机包含抽油机主机（1）、抽油杆导管机构（2）、井口对接机构（3）、抽油杆（4）和驱动控制系统（5）；所述抽油杆导管机构（2）安装在所述抽油机主机（1）的顶面上；抽油机主机（1）的下底面安装在井口对接机构（3）上；所述抽油杆（4）穿过所述井口对接机构（3）和抽油机主机（1），抽油杆（4）的顶端设置在所述抽油杆导管机构（2）内部；所述驱动控制系统（5）设置在所述抽油机主机（1）旁边。本发明抱杆牵引式一体化抽油机，可拆卸式整机、结构紧凑、体积小，为运输、安装和维护带来极大便利，工作效率高，运行参数可按需设定。

Description

一种抱杆牵引式一体化抽油机

技术领域

本发明涉及一种抱杆牵引式一体化抽油机，属于采油技术装备领域。

背景技术

抽油机就是将位于地下深处的原油抽取到地面的设备，一百多年来，传统的游梁式抽油机的结构和原理没有实质性的变化。游梁式抽油机的缺点是笨重、结构庞杂、体积大、运输安装维护不便、效率低、安全性差，因而不断有试图克服这些不足的新型抽油机(如为了提高效率而利用直驱技术的塔架式抽油机)推出，但这些新型抽油机由于自身也存在着各种不足，最终未能获得广泛应用。

专利ZL201520154085.9推出了一种长冲程、低频次的新型抽油机，但受限于牵引绳的疲劳寿命，抽油机需要频繁地更换牵引绳，且由于电机要持续正反转、要不断加减速，对电机寿命和控制产生不良影响。专利ZL201920337048.X推出了一种交替抓杆式抽油机，抽油机两侧各布置一套抽油杆提升和下降机构，两者在同一套大转矩低转速驱动机构驱动下交替地并协调一致地工作，带着抽油杆一步一步地提升或一步一步地下降。这种抽油机存在着结构比较复杂、抽油杆易于受损的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种整机结构简单紧凑、体积小、工作效率高的一体化抽油机。

本发明的目的是这样实现的：

一种抱杆牵引式一体化抽油机，所述抱杆牵引式一体化抽油机包含抽油机主机、抽油杆导管机构、井口对接机构、抽油杆和驱动控制系统；所述抽油杆导管机构安装在所述抽油机主机的顶面上；抽油机主机的下底面安装在井口对接机构上；所述抽油杆穿过所述井口对接机构和抽油机主机，抽油杆的顶端设置在所述抽油杆导管机构内部；所述驱动控制系统设置在所述抽油机主机旁边，并通过电缆与抽油机主机相连；

所述抽油机主机包含永磁电机、传动机构、抱杆牵引机构、组合式箱体和制动器；所述永磁电机与所述传动机构的输入端相连；所述传动机构的输出端与所述抱杆牵引机构相连；所述制动器安装在抱杆牵引机构的一端；

所述抱杆牵引机构包含传动链、主链轮、从链轮、传动链框架、位置调节机构、张紧机构、压板、压力缸和抱杆块；所述传动链安装在所述主链轮和从链轮之间；所述主链轮和从链轮安装在传动链框架上；所述传动链框架的两端与位置调节机构滑动接触；所述张紧机构安装在传动链框架上，张紧机构与从链轮的轮轴相连接；所述抱杆块固定安装在所述传动链链节的外侧边上，抱杆块与抽油杆静摩擦接触；所述压板安装在所述传动链直边部分的内侧，压板的一面与传动链的滚子滚动接触，压板的另一面与所述压力缸的活动端相连接；所述压力缸的固定端固定安装在传动链框架上，压力缸可以是液压油缸或电缸；

所述传动机构包含减速箱、并联耦合机构和轴系；所述减速箱的输入端与上述永磁电机的转子相连接，减速箱的输出端与上述抱杆牵引机构的主链轮的旋转轴一端相连接；所述主链轮的旋转轴的另一端与并联耦合机构的输入端相连接；所述并联耦合机构的输出端与抱杆牵引机构的主链轮的旋转轴相连接；

所述抽油机主机可包含多套抱杆牵引机构，各抱杆牵引机构均布在所述抽油杆的四周；各抱杆牵引机构的抱杆块，通过压力缸提供的压力将抽油杆合力抱住，并在传动链的牵引下拉动负载向上提升；抽油杆及其负载向下返回时带动传动链反向旋转，传动链带动永磁电机倒发电的同时给抽油杆及其负载施加阻尼，使之按照要求的速度平稳地回位；所述抱杆块与抽油杆的接触面是与抽油杆直径相同的柱面；抱杆块可采用锡青铜或高锰钢等多种耐磨抗压材料制造；

所述抽油杆导管机构包含底部法兰、直管、密封盖和固定环；所述抽油杆导管机构通过底部法兰安装在上述抽油机主机的顶面上，所述直管底部安装在底部法兰上，相邻直管之间通过固定环连接，所述密封盖安装在直管的顶部；

所述的组合式箱体包含固定部分和活动部分；安装时拆下活动部分，待对接好抽油杆、调整并固定好各组件后再将活动部分安装到固定部分上。

所述的井口对接机构包含井口安装板、调整螺杆和姿态调整底座；所述井口安装板和姿态调整底座的对应位置均设有通孔，井口安装板和姿态调整底座之间通过所述调整螺杆相连接，抽油机主机通过井口对接机构可直接安装在井口上方或井口周边的加固地基上。

安装时，抽油机主机直接通过井口对接机构安装在井口上方或安装在井口周边的加固地基上。如果不能直接安装在井口上，则在井口周边先建造加固地基，如打桩或浇筑混凝土，然后再在加固地基上安装井口对接机构。在安装抽油机主机时首先拆下组合式箱体的活动部分(顶板、活动框架、密封底板等)、并联耦合机构和法兰等零部件，然后利用叉车等搬运设备将组合式箱体的固定部分转移到井口对接机构上并推移到抽油杆进行对接。在调整好各组件相对位置并固定后再依次装上上述拆下的零部件，最后再将抽油机主机与驱动控制系统相连，整个安装过程简单便捷且高效。

工作时，驱动控制系统驱动永磁电机，带动传动机构驱动抱杆牵引机构的主链轮旋转，传动链牵引安装在链节上的抱杆块，抱杆块通过压力缸经由压板压住抱紧抽油杆，并通过摩擦力牵引抽油杆上升。当抽油杆及其负载上升到顶点后，抽油杆在负载牵引下向下返回，从而带动传动链反向旋转，传动链带动永磁电机倒发电，同时给抽油杆及其负载施加阻尼，使之按照要求的速度平稳地回位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明整机只由抽油机主机主体部分和驱动控制系统两部分组成。抽油机主机外形上只是一个体积不大的箱体，无游梁、无配重、结构紧凑、体积小，为运输、安装和维护带来极大便利；

抽油机主机是拆卸式机构，给安装带来极大方便，现场安装整机不需要大型起吊设备，安装过程简便快捷；

整机工作效率高，冲程等运行参数可在宽广范围内按需设定。

附图说明

图1为本发明一种抱杆牵引式一体化抽油机的总体结构示意图。

图2为本发明一种抱杆牵引式一体化抽油机的抽油机主机的结构示意图。

图3为本发明一种抱杆牵引式一体化抽油机的抱杆牵引机构的结构示意图。

图4为本发明一种抱杆牵引式一体化抽油机的传动机构的结构示意图。

图5为本发明一种抱杆牵引式一体化抽油机的抽油杆导管机构的结构示意图。

图6为本发明一种抱杆牵引式一体化抽油机的组合式箱体的结构示意图。

图7为本发明一种抱杆牵引式一体化抽油机的井口对接机构的结构示意图。

其中：

抽油机主机1、抽油杆导管机构2、井口对接机构3、抽油杆4、驱动控制系统5、负载6；

永磁电机1.1、传动机构1.2、抱杆牵引机构1.3、组合式箱体1.4、制动器1.5；

传动链1.3.1、主链轮1.3.2、从链轮1.3.3、传动链框架1.3.4、位置调节机构1.3.5、张紧机构1.3.6、压板1.3.7、压力缸1.3.8、抱杆块1.3.9；

减速箱1.2.1、并联耦合机构1.2.2、轴系1.2.3；

底部法兰2.1、直管2.2、密封盖2.3、固定环2.4；

固定部分1.4.1、活动部分1.4.2；

井口安装板3.1、调整螺杆3.2、姿态调整底座3.3。

具体实施方式

参见图1～7，本发明涉及的一种抱杆牵引式一体化抽油机，所述抱杆牵引式一体化抽油机包含抽油机主机1、抽油杆导管机构2、井口对接机构3、抽油杆4和驱动控制系统5；所述抽油杆导管机构2安装在所述抽油机主机1的顶面上；抽油机主机1的下底面安装在井口对接机构3上；所述抽油杆4穿过所述井口对接机构3和抽油机主机1，抽油杆4的顶端设置在所述抽油杆导管机构2内部；所述驱动控制系统5设置在所述抽油机主机1旁边，并通过电缆与抽油机主机1相连；

所述抽油机主机1包含永磁电机1.1、传动机构1.2、抱杆牵引机构1.3、组合式箱体1.4和制动器1.5；所述永磁电机1.1与所述传动机构1.2的输入端相连；所述传动机构1.2的输出端与所述抱杆牵引机构1.3相连；所述制动器1.5安装在抱杆牵引机构1.3的一端；

所述抱杆牵引机构1.3包含传动链1.3.1、主链轮1.3.2、从链轮1.3.3、传动链框架1.3.4、位置调节机构1.3.5、张紧机构1.3.6、压板1.3.7、压力缸1.3.8和抱杆块1.3.9；所述传动链1.3.1安装在所述主链轮1.3.2和从链轮1.3.3之间；所述主链轮1.3.2和从链轮1.3.3安装在传动链框架1.3.4上；所述传动链框架1.3.4的两端与位置调节机构1.3.5滑动接触；所述张紧机构1.3.6安装在传动链框架1.3.4上，张紧机构1.3.6与从链轮1.3.3的轮轴相连接；所述抱杆块1.3.9固定安装在所述传动链1.3.1链节的外侧边上，抱杆块1.3.9与抽油杆4静摩擦接触；所述压板1.3.7安装在所述传动链1.3.1直边部分的内侧，压板1.3.7的一面与传动链1.3.1的滚子滚动接触，压板1.3.7的另一面与所述压力缸1.3.8的活动端相连接；所述压力缸1.3.8的固定端固定安装在传动链框架1.3.4上，压力缸1.3.8可以是液压油缸或电缸；

所述传动机构1.2包含减速箱1.2.1、并联耦合机构1.2.2和轴系1.2.3；所述减速箱1.2.1的输入端与上述永磁电机1.1的转子相连接，减速箱1.2.1的输出端与上述抱杆牵引机构1.3的主链轮1.3.2的旋转轴一端相连接；所述主链轮1.3.2的旋转轴的另一端与并联耦合机构1.2.2的输入端相连接；所述并联耦合机构1.2.2的输出端与抱杆牵引机构1.3的主链轮1.3.2的旋转轴相连接；

所述抽油机主机1可包含多套抱杆牵引机构1.3，各抱杆牵引机构1.3均布在所述抽油杆4的四周；各抱杆牵引机构1.3的抱杆块1.3.9，通过压力缸1.3.8提供的压力将抽油杆4合力抱住，并在传动链1.3.1的牵引下拉动负载6向上提升；抽油杆4及其负载6向下返回时带动传动链1.3.1反向旋转，传动链1.3.1带动永磁电机1.1倒发电的同时给抽油杆4及其负载6施加阻尼，使之按照要求的速度平稳地回位；所述抱杆块1.3.9与抽油杆4的接触面是与抽油杆4直径相同的柱面；抱杆块1.3.9可采用锡青铜或高锰钢等多种耐磨抗压材料制造；

所述抽油杆导管机构2包含底部法兰2.1、直管2.2、密封盖2.3和固定环2.4；所述抽油杆导管机构2通过底部法兰2.1安装在上述抽油机主机1的顶面上，所述直管2.2底部安装在底部法兰2.1上，相邻直管2.2之间通过固定环2.4连接，所述密封盖2.3安装在直管2.2的顶部；

所述的组合式箱体1.4包含固定部分1.4.1和活动部分1.4.2；安装时拆下活动部分，待对接好抽油杆4、调整并固定好各组件后再将活动部分1.4.2安装到固定部分1.4.1上。

所述的井口对接机构3包含井口安装板3.1、调整螺杆3.2和姿态调整底座3.3；所述井口安装板3.1和姿态调整底座3.3的对应位置均设有通孔3.4，井口安装板3.1和姿态调整底座3.3之间通过所述调整螺杆3.2相连接，抽油机主机1通过井口对接机构3可直接安装在井口上方或井口周边的加固地基上。

安装时，抽油机主机1直接通过井口对接机构3安装在井口上方或安装在井口周边的加固地基上。如果不能直接安装在井口上，则在井口周边先建造加固地基，如打桩或浇筑混凝土，然后再在加固地基上安装井口对接机构3。在安装抽油机主机1时首先拆下组合式箱体1.4的活动部分1.4.2(顶板、活动框架、密封底板等)、并联耦合机构1.2.2和法兰2.1等零部件，然后利用叉车等搬运设备将组合式箱体1.4的固定部分1.4.1转移到井口对接机构3上并推移到抽油杆4进行对接。在调整好各组件相对位置并固定后再依次装上上述拆下的零部件，最后再将抽油机主机1与驱动控制系统5相连，整个安装过程简单便捷且高效。

工作时，驱动控制系统5驱动永磁电机1.1，带动传动机构1.2驱动抱杆牵引机构1.3的主链轮1.3.2旋转，传动链1.3.1牵引安装在链节上的抱杆块1.3.9，抱杆块1.3.9通过压力缸1.3.8经由压板1.3.7压住抱紧抽油杆4，并通过摩擦力牵引抽油杆4上升。当抽油杆4及其负载6上升到顶点后，抽油杆4在负载6牵引下向下返回，从而带动传动链1.3.1反向旋转，传动链1.3.1带动永磁电机1.1倒发电，同时给抽油杆4及其负载6施加阻尼，使之按照要求的速度平稳地回位。

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抱杆牵引式一体化抽油机，其特征在于：所述抱杆牵引式一体化抽油机包含抽油机主机（1）、抽油杆导管机构（2）、井口对接机构（3）、抽油杆（4）和驱动控制系统（5）；所述抽油杆导管机构（2）安装在所述抽油机主机（1）的顶面上；抽油机主机（1）的下底面安装在井口对接机构（3）上；所述抽油杆（4）穿过所述井口对接机构（3）和抽油机主机（1），抽油杆（4）的顶端设置在所述抽油杆导管机构（2）内部；所述驱动控制系统（5）设置在所述抽油机主机（1）旁边，并通过电缆与抽油机主机（1）相连；

所述抽油机主机（1）包含永磁电机（1.1）、传动机构（1.2）、抱杆牵引机构（1.3）、组合式箱体（1.4）和制动器（1.5）；所述永磁电机（1.1）与所述传动机构（1.2）的输入端相连；所述传动机构（1.2）的输出端与所述抱杆牵引机构（1.3）相连；所述制动器（1.5）安装在抱杆牵引机构（1.3）的一端；

所述抱杆牵引机构（1.3）包含传动链（1.3.1）、主链轮（1.3.2）、从链轮（1.3.3）、传动链框架（1.3.4）、位置调节机构（1.3.5）、张紧机构（1.3.6）、压板（1.3.7）、压力缸（1.3.8）和抱杆块（1.3.9）；所述传动链（1.3.1）安装在所述主链轮（1.3.2）和从链轮（1.3.3）之间；所述主链轮（1.3.2）和从链轮（1.3.3）安装在传动链框架（1.3.4）上；所述传动链框架（1.3.4）的两端与位置调节机构（1.3.5）滑动接触；所述张紧机构（1.3.6）安装在传动链框架（1.3.4）上，张紧机构（1.3.6）与从链轮（1.3.3）的轮轴相连接；所述抱杆块（1.3.9）固定安装在所述传动链（1.3.1）链节的外侧边上，抱杆块（1.3.9）与抽油杆（4）静摩擦接触；所述压板（1.3.7）安装在所述传动链（1.3.1）直边部分的内侧，压板（1.3.7）的一面与传动链（1.3.1）的滚子滚动接触，压板（1.3.7）的另一面与所述压力缸（1.3.8）的活动端相连接；所述压力缸（1.3.8）的固定端固定安装在传动链框架（1.3.4）上。

2.根据权利要求1所述的抱杆牵引式一体化抽油机，其特征在于：上述抽油机主机（1）可包含多套抱杆牵引机构（1.3），各抱杆牵引机构（1.3）均布在上述抽油杆（4）的四周；各抱杆牵引机构（1.3）的抱杆块（1.3.9），通过上述压力缸（1.3.8）提供的压力将抽油杆（4）合力抱住，并在传动链（1.3.1）的牵引下拉动负载（6）向上提升；抽油杆（4）及其负载（6）向下返回时带动上述传动链（1.3.1）反向旋转，传动链（1.3.1）带动上述永磁电机（1.1）倒发电的同时给抽油杆（4）及其负载（6）施加阻尼，使之按照要求的速度平稳地回位。

3.根据权利要求2所述的抱杆牵引式一体化抽油机，其特征在于：上述抱杆块（1.3.9）与抽油杆（4）的接触面是与抽油杆（4）直径相同的柱面；抱杆块（1.3.9）可采用锡青铜或高锰钢耐磨抗压类材料制造。

4.根据权利要求1所述的抱杆牵引式一体化抽油机，其特征在于：上述传动机构（1.2）包含减速箱（1.2.1）、并联耦合机构（1.2.2）和轴系（1.2.3）；所述减速箱（1.2.1）的输入端与上述永磁电机（1.1）的转子相连接，减速箱（1.2.1）的输出端与上述抱杆牵引机构（1.3）的主链轮（1.3.2）的旋转轴一端相连接；所述主链轮（1.3.2）的旋转轴的另一端与并联耦合机构（1.2.2）的输入端相连接；所述并联耦合机构（1.2.2）的输出端与抱杆牵引机构（1.3）的主链轮（1.3.2）的旋转轴相连接。

5.根据权利要求1所述的抱杆牵引式一体化抽油机，其特征在于：上述压力缸（1.3.8）是液压油缸或电缸。

6.根据权利要求1所述的抱杆牵引式一体化抽油机，其特征在于：上述抽油杆导管机构（2）包含底部法兰（2.1）、直管（2.2）、密封盖（2.3）和固定环（2.4）；所述抽油杆导管机构（2）通过底部法兰（2.1）安装在上述抽油机主机（1）的顶面上，所述直管（2.2）底部安装在底部法兰（2.1）上，相邻直管（2.2）之间通过固定环（2.4）连接，所述密封盖（2.3）安装在直管（2.2）的顶部。

7.根据权利要求1所述的抱杆牵引式一体化抽油机，其特征在于：上述组合式箱体（1.4）包含固定部分（1.4.1）和活动部分（1.4.2）；安装时拆下活动部分，待对接好抽油杆（4）、调整并固定好各组件后再将活动部分（1.4.2）安装到固定部分（1.4.1）上。

8.根据权利要求1所述的抱杆牵引式一体化抽油机，其特征在于：上述井口对接机构（3）包含井口安装板（3.1）、调整螺杆（3.2）和姿态调整底座（3.3）；所述井口安装板（3.1）和姿态调整底座（3.3）的对应位置均设有通孔（3.4），井口安装板（3.1）和姿态调整底座（3.3）之间通过所述调整螺杆（3.2）相连接。

9.根据权利要求1所述的一体化抽油机，其特征在于：上述抽油机主机（1）通过上述井口对接机构（3）能直接安装在井口上方或井口周边的加固地基上。

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