[發(fā)明專利]液壓式抽油機(jī)的動(dòng)力單元及相應(yīng)的液壓式抽油機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310173892.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN104141644B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷正忠;孫培;陳永伯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 博世力士樂（常州）有限公司
• 主分類號(hào): F15B11/16
• 分類號(hào): F15B11/16;E21B43/00
• 代理公司: 北京永新同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11376
• 代理人: 楊勝軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采油設(shè)備，特別是涉及一種液壓式抽油機(jī)的動(dòng)力單元以及一種包括該動(dòng)力單元的液壓式抽油機(jī)。

背景技術(shù)

在目前的采油過程中，不論是因?yàn)槿狈?nèi)部壓力還是其他原因，如果不能從生產(chǎn)井自然流出原油，則必須尋求一種“人工方法”，現(xiàn)在最常用的就是游梁式抽油機(jī)，通常被稱作“磕頭機(jī)”。游梁式抽油機(jī)主要由游梁-連桿-曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、三相異步電機(jī)和輔助裝備等組成。采油時(shí)，綜合效率比較低，功率因數(shù)比較小，電能消耗高。而且，這種游梁式抽油機(jī)體積龐大，節(jié)能效率低，成本高，產(chǎn)量低，而且安裝維修不便。

為此，中國專利CN202181885U公開了一種液壓式抽油機(jī)，其具有二次控制液壓?jiǎn)卧⒂啥慰刂埔簤簡(jiǎn)卧刂七M(jìn)而帶動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的油缸、用于設(shè)定油缸活塞桿(即，抽油桿)的沖程的傳感器、與二次控制液壓?jiǎn)卧獋鲃?dòng)連接的異步電機(jī)、與異步電機(jī)傳動(dòng)連接的勢(shì)能蓄能器(優(yōu)選采用飛輪的形式)以及基于上述傳感器的信號(hào)控制二次控制液壓?jiǎn)卧\(yùn)動(dòng)正反向的二次控制液壓?jiǎn)卧刂破鳌＠眠@種液壓式抽油機(jī)，可以根據(jù)油井的特性靈活地控制沖程和速度，從而，能夠充分采油，提高了產(chǎn)量，且由于勢(shì)能蓄能器能儲(chǔ)存勢(shì)能并隨后釋放，因此降低了電能損耗，提高了生產(chǎn)效率。

在這種液壓式抽油機(jī)中，飛輪、異步電機(jī)和二次控制液壓?jiǎn)卧灿靡粋€(gè)軸。在抽油桿向下運(yùn)動(dòng)的過程中，二次控制液壓?jiǎn)卧鳛轳R達(dá)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，以將抽油桿等的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為飛輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。因此，能量轉(zhuǎn)換效率主要取決于飛輪的轉(zhuǎn)速變化范圍。根據(jù)這種設(shè)計(jì)，飛輪與電機(jī)機(jī)械耦合，即，飛輪和電機(jī)的轉(zhuǎn)子必須同步轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，對(duì)能量循環(huán)利用效率至關(guān)重要的飛輪的速度變化范圍直接受電機(jī)的速度范圍限制。正是由于這種原因，希望電機(jī)允許具有大的速度變化范圍。由于同步電機(jī)具有嚴(yán)格固定的速度，因此如上所述地選擇的是異步電機(jī)。然而，對(duì)于異步電機(jī)，所允許的速度變化范圍也是有限的，因此大大限制了能量循環(huán)利用效率。

另一方面，如果速度變化范圍固定，能量循環(huán)利用能力僅與飛輪的慣量有關(guān)。這會(huì)使得飛輪具有非常大的尺寸和重量，從而給實(shí)際生產(chǎn)和安裝都帶來巨大問題。

在這種情況下，迫切需要一種具有高的能量循環(huán)利用效率且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的液壓式抽油機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種液壓式抽油機(jī)的動(dòng)力單元以及一種包括該動(dòng)力單元的液壓式抽油機(jī)，以便克服上述至少一個(gè)缺點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種液壓式抽油機(jī)的動(dòng)力單元，包括：

電機(jī)；

用于驅(qū)動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置；

由所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)的變量泵，所述變量泵液壓連接到抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置；

液壓連接到所述抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置的二次控制液壓?jiǎn)卧?/p>

傳動(dòng)連接到二次控制液壓?jiǎn)卧男钅芷鳎?/p>

用于設(shè)定抽油桿的沖程的傳感器；

基于所述傳感器的信號(hào)而使得變量泵的排量在抽油桿下降過程中為零、在抽油桿上升過程中為正以驅(qū)動(dòng)所述抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置的第一控制裝置；以及

基于所述傳感器的信號(hào)而使得二次控制液壓?jiǎn)卧诔橛蜅U下降過程中作為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)蓄能器以儲(chǔ)存能量、在抽油桿上升過程中受蓄能器驅(qū)動(dòng)以作為泵驅(qū)動(dòng)所述抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置的第二控制裝置。

優(yōu)選地，所述二次控制液壓?jiǎn)卧请p向柱塞泵；和/或所述蓄能器是飛輪；和/或所述抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置包括油缸或液壓絞車。

優(yōu)選地，所述第一控制裝置是液壓連接到所述變量泵的第一控制閥；和/或所述第二控制裝置是液壓連接到所述二次控制液壓?jiǎn)卧牡诙刂崎y。

優(yōu)選地，所述第一、第二控制閥是比例減壓閥或比例換向閥或普通電磁換向閥與壓力閥的組合。

優(yōu)選地，所述抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置牽拉抽油桿的方向與抽油桿的運(yùn)動(dòng)方向成一條直線。

優(yōu)選地，所述動(dòng)力單元還包括通過第一控制閥向變量泵、通過第二控制閥向二次控制液壓?jiǎn)卧┙o控制油的控制泵，所述控制泵與變量泵傳動(dòng)連接，且與所述電機(jī)和變量泵同軸布置。

優(yōu)選地，在所述變量泵與所述抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置之間設(shè)有僅允許液壓油從所述變量泵向所述抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置流動(dòng)的單向閥；和/或在所述二次控制液壓?jiǎn)卧c所述抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置之間設(shè)有液控單向閥，所述液控單向閥適于在抽油桿的正常下降操作過程中保持打開而在停機(jī)和異常情況下阻止液壓油從所述抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置向所述二次控制液壓?jiǎn)卧鲃?dòng)。

優(yōu)選地，所述傳感器是模擬量傳感器或由上部接近開關(guān)和下部接近開關(guān)構(gòu)成。

優(yōu)選地，所述動(dòng)力單元還包括適于同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)抽油桿驅(qū)動(dòng)裝置的液壓分流馬達(dá)。