[發明專利]齒輪懸掛式單井多泵排液平衡負載低功耗舉升系統及方法

有效

• 申請號: 201911276346.3
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111058802B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 鄭瑞波
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化江漢油田分公司江漢采油廠
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;F04B47/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉秋芳;胡建平

本發明公開了一種齒輪懸掛式單井多泵排液平衡負載低功耗舉升系統及方法，包括齒輪懸掛齒輪驅動式抽油機、多光桿多懸掛采油井口裝置以及平行多泵井下采油管柱；所述平行多泵井下采油管柱的管柱數量分為兩組，所述兩組采油管柱上端的兩光桿升降齒條通過驅動齒輪相嚙合，使得其既能驅動兩升降齒條上下方向交替運動又能平衡兩組采油桿柱，構成“天平式”變載荷柔性平衡配置結構。本發明通過設置兩組采油桿柱重量近乎相等的采油管柱，兩組采油管柱通過驅動齒輪或懸掛齒輪平衡支撐，構成“天平式”變載荷柔性平衡配置結構，使得電機裝機功率更小，系統效率更高，真正意義上實現“低碳”舉升采油。

技術領域

本發明涉及石油開采技術領域，尤其涉及一種齒輪懸掛式單井多泵排液平衡負載低功耗舉升系統及方法。

背景技術

游梁式抽油機舉升采油一直以來都是世界石油工業內占據主導地位的人工舉升方式。相比其它舉升方式，它具有諸如結實耐用、野外工況可靠性高、維護保養方便、標準化程度高、通用性強等諸多優勢。但同時，游梁式抽油機也有無法克服的“先天不足”。主要是：不能充分發揮“長沖程、低沖次”生產參數的技術優勢，平衡原理問題與懸點載荷波動特性導致負載平衡率低，電機重載啟動，輕載工作，扭矩波動大，上下沖程負載不均勻，甚至有負向扭矩，效率低、能耗高。因為游梁式抽油機沒有從本質上改變四連桿傳動機構的特性，所以無法從根本上解決“大馬拉小車”、能耗高的缺點，機采效率提升空間和節能潛力有限。

目前僅我國各油田抽油機保有量在35萬臺以上，電機裝機總容量超過1500萬千瓦，每年耗電逾250億度。而實測機采系統效率僅25％～30％，有的甚至低于25％，據測算，若能提升至31％，年總節電潛力即可達近二十億度。這種新型低能耗舉升系統及方法就是為適應國家工業生產“節能減排”規劃和要求，實現油井“低碳”舉升采油而研發的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足提供一種能提高采油效率、降低舉升能耗的齒輪懸掛式單井多泵排液平衡負載低功耗舉升系統及方法。

本發明所采用的技術方案為：齒輪懸掛式單井多泵排液平衡負載低功耗舉升系統，其特征在于：包括齒輪懸掛齒輪驅動式抽油機、多光桿多懸掛采油井口裝置以及平行多泵井下采油管柱；所述平行多泵井下采油管柱的管柱數量分為兩組，兩組采油管柱上端的光桿伸出井口；齒輪懸掛齒輪驅動式抽油機包括機架和在機架上安設的雙齒條上下驅動裝置，所述雙齒條上下驅動裝置包括分別與一光桿固連的光桿升降齒條、分別與光桿升降齒條固連的光桿升降導軌、分別與光桿升降導軌相配置的齒條導軌、同時與兩升降齒條嚙合并驅動兩升降齒條上下方向交替運動的驅動齒輪，所述齒條導軌安設在機架上，所述兩組采油管柱上端的兩光桿升降齒條通過驅動齒輪相嚙合，使得其既能驅動兩升降齒條上下方向交替運動又能平衡兩組采油桿柱，構成“天平式”變載荷柔性平衡配置結構，所述平行多泵井下采油管柱與多光桿多懸掛采油井口裝置相配套。

按上述技術方案，在支架上位于兩光桿之間還設有懸掛齒輪，所述懸掛齒輪分別與兩光桿升降齒條嚙合，所述懸掛齒輪作為兩組采油管柱的懸掛支撐平衡結構。

按上述技術方案，采油管柱為兩根，并對稱設置，構成雙油管式平行雙泵井下采油管柱或丟手無管雙桿式平行雙泵井下采油管柱，相應的，多光桿多懸掛采油井口裝置為雙光桿雙懸掛采油井口。

按上述技術方案，雙油管式平行雙泵井下采油管柱包括兩個結構相同的采油管柱，均包括光桿、油管、抽油桿、抽油泵、篩管和絲堵，所述油管通過雙光桿雙懸掛采油井口懸掛安裝，油管、抽油泵筒、篩管、絲堵從上至下依次連接，所述光桿依次與抽油桿、柱塞相連構成采油桿柱，所述采油桿柱置入油管，直至抽油泵泵筒中，兩光桿通過雙齒條上下驅動裝置相連。

按上述技術方案，丟手無管雙桿式平行雙泵井下采油管柱根據丟手式插管封隔器結構不同可采用兩種結構形式，分為丟手式單插管封隔器無管雙桿平行雙泵井下采油管柱和丟手式雙插管封隔器無管雙桿平行雙泵井下采油管柱。