[發明專利]基于重力的曲柄平衡調節裝置

在審

• 申請號: 201910828277.6
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN110424929A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 鐘功祥;吳陳;呂志忠;程柯文;謝銳;胥卜軒
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;F16F15/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于重力的曲柄平衡調節裝置，屬于油田開采領域。該裝置包括數據處理模塊、重力平衡調節模塊。數據處理模塊獲取抽油機工作時的平衡度，并在平衡度超出預定范圍時發出命令，使平衡調節模塊工作，將平衡度調節至預定平衡度范圍內；重力平衡調節模塊是利用平衡塊自身重力，在曲柄上產生軸向滑動，使平衡塊的重力相對于支撐點的力矩發生變化，支撐點為輸出軸處；利用連桿機構將兩塊平衡塊連接，實現同步調節，步進電機驅動錐齒輪組，帶動絲桿旋轉，絲桿與限位器連接，改變限位器位移，利用限位器對平衡塊上的連桿進行軸向限制，從而限制平衡塊的軸向滑動位移，實現曲柄平衡調節。本發明減小勞動強度、管理難度、省時省力。

技術領域

本發明涉及油田開采領域，特別涉及游梁式抽油機基于重力的曲柄平衡調節裝置。

背景技術

在石油開采中,當達到油田開發的中后期，油田不能繼續使用自噴生產，需要采用機械采油方法，游梁式抽油機是最為常見的設備，其數量占到采油提升設備80％以上，由游梁、固定于游梁一端的驢頭、固定于驢頭上的抽油桿、電機、減速箱和曲柄組成。游梁式抽油機可以由電機通過減速箱帶動曲柄做低速旋轉運動,而曲柄帶動游梁擺動,并使驢頭隨同游梁做上下往復運動并且帶動抽油桿也做上下往復運動,從而將石油抽出井筒。在實際工作中，經常出現抽油機不能保持的動態平衡，這是因為在上沖程時，由于需要抽油機同時提起井下的抽油桿和油柱載荷，因而要求電機提供很大的能量；而在下沖程時，由于抽油桿下落時依靠自身就能提供較大的能量，這時不僅不需要電機提供能量，反而多出的能量會對電機做負功，讓電機在發電狀態運行，這不僅會造成電機功率的浪費,使電機耗能增加,效率降低，還會導致電機、四連桿機構、減速機壽命的降低，更會明顯增加抽油桿的斷裂。

國內油田調節游梁式抽油機的平衡主要是在抽油機在停機后，以人工方式移動平衡塊在曲柄上的位置或改變抽油機自身的游梁平衡重，這種調平衡的最大特點是工作效率低，人員需求量大，消耗的時間長，工作強度高，調整的精度較低，安全性較差等。

在實現本發明的過程中，發現存在一下現有問題：人工操作的方法需要關閉抽油機，調整平衡度耗時較長，工人勞動強度和管理難度較大，并且調整精度有限。

發明內容

為了克服現有技術中調節曲柄平衡塊耗時長、勞作強度大、管理難度大、精度較低等缺陷，本發明提供了一種基于重力的曲柄調節裝置，利用平衡塊的自身重力，在曲柄上產生滑動，從而達到調節目的。

本發明解決其現有問題所述技術方案如下：首先提供了數據處理模塊，通過電流、電壓傳感器獲得三相電機參數，通過載荷傳感器獲得平衡塊在曲柄懸點處的載荷，通過角位移傳感器獲得曲柄角位移，系統約每2分鐘采集一次，由預先安裝好的傳感器自動完成數據采集；采集的數據傳輸給工控機進行分析處理，通過功圖軟件繪制示功圖，并結合油井參數分析計算得出泵功圖，可準確反映實際工況。平衡分析軟件計算出平衡度并判斷平衡度范圍，以其為依據計算出限位器的移動方向和距離，并通過數字控制軟件發送給平衡調節機構。

一方面，提供了基于重力的曲柄平衡調節裝置，它安裝在游梁式抽油機上，主要由步進電機、錐齒輪組、上下絲桿、上下限位器(螺母)、螺栓連桿機構、曲柄及兩塊平衡塊組成。該調節裝置可在抽油機不停機情況下調節平衡，抽油機工作運行中，曲柄旋轉到一定高度時，平衡塊因其自身重力通過燕尾槽導軌而在曲柄上產生軸向滑動，從而改變平衡塊在曲柄上的位置，達到調節目的。在執行平衡調節時，平衡分析軟件首先通過示功圖，計算出平衡塊、限位器需要移動方向和距離，絲杠旋轉方向、旋轉角度，步進電機的旋轉方向、旋轉的角度，然后步進電機驅動錐齒輪組，帶動絲桿旋轉，調節限位器(螺母)在絲桿上的軸向位移，利用限位器對平衡塊上的連桿進行軸向限制，從而限制平衡塊在曲柄上的軸向滑動位移。

上述的基于重力的曲柄平衡調節裝置，所述曲柄的上、下兩面均加工有燕尾槽導軌，同理兩塊平衡塊均加工出一個燕尾槽，用于和曲柄連接；抽油機在工作狀態下運行，當曲柄帶動平衡塊上升到一定高度時，該連接方式使得平衡塊在自身重力下，利用燕尾槽導軌在曲柄上產生軸向滑動，進而改變平衡塊在曲柄上的位置。