一种智能式无游梁液压抽油工艺及液压抽油机 |
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| 申请号 | CN201610229209.4 | 申请日 | 2016-04-14 | 公开(公告)号 | CN105672952A | 公开(公告)日 | 2016-06-15 |
| 申请人 | 麦格瑞科技(北京)有限公司; | 发明人 | 张成武; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种智能式无游梁液压抽油工艺及液压抽油机，属于油气田抽采设备技术领域。技术方案是：由主机、液压站和智能电控系统组成；通过双向节能分配器，将下冲程的重 力 势能 与 液压 马 达 的输出进行储存，并在上冲程时进行释放，降低能耗；工作中产生的 载荷 力和冲程由 传感器 测量，并传送至智能电控系统中；经数据分析处理器后，以示功图形式存储；实时工作中的示功图通过与预存系统中的故障示功图进行分析比对后，提供有效的数据分析和报警指示。本发明的有益效果：具有长冲程、低冲次、载荷大等特点，调节方便、体积小，经济效益高；实现冲次的自适应调节，提高液压马达效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种智能式无游梁液压抽油机，其特征在于：由主机、液压站和智能电控系统组成； |
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| 说明书全文 | 一种智能式无游梁液压抽油工艺及液压抽油机技术领域[0001] 本发明涉及一种智能式无游梁液压抽油工艺及液压抽油机，属于油气田抽采设备技术领域。 背景技术[0002] 目前，我国大部分油田处于开发的中后期，开发油藏类型日益复杂，稠油井及高含水量油井比重增多，要提高稠油井的产量及开采效率就需要抽油机具有长冲程、低冲次、大载荷的特点。背景技术中的传统游梁式抽油机已经比较成熟，但是，由于游梁式抽油机自身的结构特点，要想实现以上功能还是存有较大难度；背景技术存在主要问题如下：游梁抽油机重量重，占地面积大，土建基础也较大；设备安装、调整及检修麻烦，过程繁琐，需要大量的人力物力；由于设备的曲柄、游梁、驴头等运动部件体积大，重量重，因此，在安装、运行及维护过程中容易出现安全问题；冲程及冲次调节麻烦；由于游梁抽油机需要的启动力矩较大，因此装机功率大，存在大马拉小车问题；需经常对平衡率进行检测，并进行调整，使平衡率在85%-115%之间，否则设备会有振动及耗电的情况；需专门安装检测仪表对示功图进行测量；无法实现集中监控。 发明内容[0003] 本发明目的是提供一种智能式无游梁液压抽油工艺及液压抽油机，具有长冲程、低冲次、载荷大等特点，调节方便、体积小，经济效益高，解决背景技术中存在的上述问题。 [0004] 本发明的技术方案是：一种智能式无游梁液压抽油机，由主机、液压站和智能电控系统组成； 主机包含：底座、支架、升降滑轮、固定滑轮、钢丝绳、悬绳器和液压缸，底座直接与采油井的井口法兰连接，支架立式安装在底座上；液压缸垂直设置在支架上，液压缸上端设置升降滑轮，固定滑轮设置在支架上，钢丝绳匹配在升降滑轮和固定滑轮上，钢丝绳的端部设有悬绳器； 液压站包含：油箱、液压泵、阀组、双向节能分配器和蓄能器，主机中的液压缸与双向节能分配器连接，双向节能分配器和蓄能器通过阀组后连接液压泵和油箱； 智能电控系统包含：传感器、电控箱、数据分析处理器，多个传感器分别设置在主机和液压站，电控箱连接主机和液压站，数据分析处理器分别连接多个传感器和电控箱； 采油工作中，液压缸由液压站提供动力，通过液压缸推动升降滑轮带动光杆做往复工作；通过双向节能分配器，将下冲程的重力势能与液压泵的输出进行储存，并在上冲程时进行释放，降低能耗；工作中产生的载荷力和冲程由传感器测量，并传送至智能电控系统中； 经数据分析处理器后，以示功图形式存储；实时工作中的示功图通过与预存系统中的故障示功图进行分析比对后，提供有效的数据分析和报警指示；可通过示功图的计算，推导出动液面高度或通过在线式动液面测量仪器的接入，实现冲次的自适应调节，提高液压泵效率。 [0005] 所述智能电控系统还设有无线电台综合传输系统，通过无线电台实现多台智能式无游梁液压抽油机的网络化管理。 [0006] 所述主机的升降滑轮高度可调节，便于维护。 [0007] 所述液压站的双向节能分配器与蓄能器组合，回收下冲程的重力势能，在上冲程时释放重力势能做功，以降低整机能耗，实现节能。 [0008] 所述液压站和智能电控系统，作为一个整体集成在一起，与主机分开布置，中间采用油管连接，不受油井作业区域限制。 [0010] 所述液压站即可做单井使用，也可双井使用。 [0011] 所述智能电控系统的传感器，用于冲程测量的传感器，采用在线检测式磁致伸缩式传感器，可以实时检测冲程变化；用于悬点载荷力测量的传感器，采用在线检测式压力传感器，可间接测量；并在主机支架的上下死点位置，各装有一个限位行程开关，用于冲程切换。 [0012] 所述液压站的阀组，包括比例换向阀、电磁换向阀一、电磁换向阀二、电磁换向阀三，上、下冲程切换中，采用电磁换向阀和比例换向阀来实现换向调节。 [0014] 一种智能式无游梁液压抽油工艺， 包含如下步骤：、采用一种智能式无游梁液压抽油机进行，该液压抽油机由主机、液压站和智能电控系统组成； 主机包含：底座、支架、升降滑轮、固定滑轮、钢丝绳、悬绳器和液压缸，底座直接与采油井的井口法兰连接，支架立式安装在底座上；液压缸垂直设置在支架上，液压缸上端设置升降滑轮，固定滑轮设置在支架上，钢丝绳匹配在升降滑轮和固定滑轮上，钢丝绳的端部设有悬绳器； 液压站包含：油箱、液压泵、阀组、双向节能分配器和蓄能器，主机中的液压缸与双向节能分配器连接，双向节能分配器和蓄能器通过阀组后连接液压泵和油箱； 智能电控系统包含：传感器、电控箱、数据分析处理器，多个传感器分别设置在主机和液压站，电控箱连接主机和液压站，数据分析处理器分别连接多个传感器和电控箱； 采油工作中，液压缸由液压站提供动力，通过液压缸推动升降滑轮带动光杆做往复工作；通过双向节能分配器，将下冲程的重力势能与液压泵的输出进行储存，并在上冲程时进行释放，降低能耗；工作中产生的载荷力和冲程由传感器测量，并传送至智能电控系统中；经数据分析处理器后，以示功图形式存储；实时工作中的示功图通过与预存系统中的故障示功图进行分析比对后，提供有效的数据分析和报警指示；可通过示功图的计算，推导出动液面高度或通过在线式动液面测量仪器的接入，实现冲次的自适应调节，提高液压泵效率。 [0016] 图1为本发明系统流程示意图；图2为本发明液压系统原理图； 图中：1.蓄能器、2.液压缸、3.高压球阀、4. 变量柱塞泵、5.避震喉、6.压力继电器、7.双向节能分配器、8.电机、9. 比例换向阀、10.电磁换向阀一、11. 电磁换向阀二、12.溢流电磁阀、13. 电磁换向阀三、14.电动冷却风扇、15.回油过滤器、16.油箱； 图3为本发明实施例主机结构图； 图4为本发明实施例主机侧视结构图； 图中：2.液压缸、17.螺栓一、18.支架、19.限位行程开关、20.升降滑轮、21.固定滑轮、 22.螺母、23.悬绳器、24.爬梯、25.钢丝绳； 图5为本发明实施例主机连接板结构图； 图6为本发明实施例主机连接板侧视结构图； 图7为本发明实施例主机连接板螺栓二结构图； 图中：18.支架、26.上连接板、27.底座、28. 螺栓二、29.液压缸螺栓孔、30.滑轮连接孔、31.底座螺栓孔； 图8为本发明实施例主机的液压缸总成结构图； 图9为本发明实施例主机的液压缸总成侧视结构图； 图中：32.液压缸底座、33.螺栓孔、34.油缸、35.液压杆、36.油口； 图10为本发明实施例悬绳器结构图； 图11为本发明实施例悬绳器侧视结构图； 图12为本发明实施例悬绳器俯视结构图； 图中：37.压紧盖、38.光杆孔、39.悬绳器本体、40.中心孔、41.压紧螺栓、42.钢丝绳孔； 图13为本发明实施例电控箱布置图； 图14为本发明实施例电控箱表面图； 图中：53.隔离开关、54.软启动器、55.接触器、56.断路器、57.DC 24V直流电源、58.微型断路器、59.PLC控制器、60.中间继电器、61.端子、62.电压表、63.电流表、64.显示触摸屏。 具体实施方式[0017] 以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。 [0018] 一种智能式无游梁液压抽油机，由主机、液压站和智能电控系统组成；主机包含：底座27、支架18、升降滑轮20、固定滑轮21、钢丝绳、悬绳器23和液压缸2，底座直接与采油井的井口法兰连接，支架立式安装在底座上；液压缸垂直设置在支架上，液压缸上端设置升降滑轮，固定滑轮设置在支架上，钢丝绳匹配在升降滑轮和固定滑轮上，钢丝绳的端部设有悬绳器； 液压站包含：油箱16、液压泵、阀组、双向节能分配器7和蓄能器1，主机中的液压缸2与双向节能分配器7连接，双向节能分配器7和蓄能器1通过阀组后连接液压泵和油箱16； 智能电控系统包含：传感器、电控箱、数据分析处理器，多个传感器分别设置在主机和液压站，电控箱连接主机和液压站，数据分析处理器分别连接多个传感器和电控箱； 采油工作中，液压缸由液压站提供动力，通过液压缸推动升降滑轮带动光杆做往复工作；通过双向节能分配器，将下冲程的重力势能与液压泵的输出进行储存，并在上冲程时进行释放，降低能耗；工作中产生的载荷力和冲程由传感器测量，并传送至智能电控系统中； 经数据分析处理器后，以示功图形式存储；实时工作中的示功图通过与预存系统中的故障示功图进行分析比对后，提供有效的数据分析和报警指示；可通过示功图的计算，推导出动液面高度或通过在线式动液面测量仪器的接入，实现冲次的自适应调节，提高液压泵效率。 [0019] 所述智能电控系统还设有无线电台综合传输系统，通过无线电台实现多台智能式无游梁液压抽油机的网络化管理。 [0020] 所述主机的升降滑轮20高度可调节，便于维护。 [0021] 所述液压站的双向节能分配器与蓄能器组合，回收下冲程的重力势能，在上冲程时释放重力势能做功，以降低整机能耗，实现节能。 [0022] 所述液压站和智能电控系统，作为一个整体集成在一起，与主机分开布置，中间采用油管连接，不受油井作业区域限制。 [0023] 所述液压站的液压泵由变量柱塞泵4和电机8组成，并设有电动冷却风扇14，液压油散热冷却技术采用电动冷却风扇散热，无需供水。 [0024] 所述液压站即可做单井使用，也可双井使用。 [0025] 所述智能电控系统的传感器，用于冲程测量的传感器，采用在线检测式磁致伸缩式传感器，可以实时检测冲程变化；用于悬点载荷力测量的传感器，采用在线检测式压力传感器，可间接测量；并在主机支架的上下死点位置，各装有一个限位行程开关19，用于冲程切换。 [0026] 所述液压站的阀组，包括比例换向阀9、电磁换向阀一10、电磁换向阀二11、电磁换向阀三13，上、下冲程切换中，采用电磁换向阀和比例换向阀来实现换向调节。 [0027] 所述智能电控系统，设有报表打印接口，提供井下故障信息提示和报表存档打印功能。 [0028] 一种智能式无游梁液压抽油工艺， 包含如下步骤：、采用一种智能式无游梁液压抽油机进行，该液压抽油机由主机、液压站和智能电控系统组成； 主机包含：底座27、支架18、升降滑轮20、固定滑轮21、钢丝绳、悬绳器23和液压缸2，底座直接与采油井的井口法兰连接，支架立式安装在底座上；液压缸垂直设置在支架上，液压缸上端设置升降滑轮，固定滑轮设置在支架上，钢丝绳匹配在升降滑轮和固定滑轮上，钢丝绳的端部设有悬绳器； 液压站包含：油箱16、液压泵、阀组、双向节能分配器7和蓄能器1，主机中的液压缸2与双向节能分配器7连接，双向节能分配器7和蓄能器1通过阀组后连接液压泵和油箱16； 智能电控系统包含：传感器、电控箱、数据分析处理器，多个传感器分别设置在主机和液压站，电控箱连接主机和液压站，数据分析处理器分别连接多个传感器和电控箱； 采油工作中，液压缸由液压站提供动力，通过液压缸推动升降滑轮带动光杆做往复工作；通过双向节能分配器，将下冲程的重力势能与液压泵的输出进行储存，并在上冲程时进行释放，降低能耗；工作中产生的载荷力和冲程由传感器测量，并传送至智能电控系统中；经数据分析处理器后，以示功图形式存储；实时工作中的示功图通过与预存系统中的故障示功图进行分析比对后，提供有效的数据分析和报警指示；可通过示功图的计算，推导出动液面高度或通过在线式动液面测量仪器的接入，实现冲次的自适应调节，提高液压泵效率。 [0029] 参照附图，本发明更具体的实施方式如下：支架18通过底座27直接与油井井口法兰连接，光杆在支架18外侧通过穿过悬绳器23的中心孔40，上下用光杆卡子连接，悬绳器两侧压盖用螺栓将一根钢丝绳25两端压紧，钢丝绳 25绕过支架18，固定在支架的上连接板26的固定滑轮21上，钢丝绳搭在顶部升降滑轮20上方，升降滑轮与液压杆35连接；当液压杆35带动光杆上下往复运动时，带动升降滑轮20上下运动，使光杆实现上、下冲程运动。 [0030] 下冲程运动：油箱的一路液压油，从液压站的变量柱塞泵4出口，经溢流电磁阀12进入双向节能分配器7的B腔；另一路液压油，在光杆通过重力作用带动下液压杆35向下匀速运动，将液压缸2内的油从底部的油口36排回到液压站，进入双向节能分配器7的A1腔；两路液压油共同作用下，使双向节能分配器7活塞向双向节能分配器7的B1腔方向运动，双向节能分配器7的A腔油，经电动冷却风扇14冷却后，回油箱16，双向节能分配器7的B1腔油，被挤压后进入蓄能器1存储；当升降滑轮20行程至下死点时，触发下死点限位行程开关件，液压站的电磁换向阀二11换向，结束下冲程运动；上冲程时：油箱的一路液压油，从液压站的变量柱塞泵4出口，经溢流电磁阀12进入双向节能分配器7的A腔；另一路液压油从蓄能器1出口排出，进入双向节能分配器7的B1腔；两路液压油共同作用下，使双向节能分配器7活塞向双向节能分配器7的A1腔方向运动，双向节能分配器7的B腔油，经电动冷却风扇14冷却，后回油箱16；双向节能分配器7的A1腔中的油，从双向节能分配器7出口，进入主机的液压缸2底部的油口36，带动活塞向上运动，活塞带动升降滑轮20和悬绳器23向上匀速运动，当导向滑轮20行程至上死点时，触发上死点限位行程开关，液压站的电磁换向阀二11换向，结束上冲程运动。 [0031] 也可采取比例换向阀9控制上下冲程速度，达到无极调速的效果。 [0032] 智能电控系统实施方式：液压泵的启动由软启动器54完成，电控箱内配备西门子PLC控制器59、DC24V直流电源 57、隔离开关53、接触器55、断路器56、微型断路器58；PLC控制器59对油箱温度和液位、双向节能分配器油压、主机限位行程开关和传感器，进行信号采集，经过数据分析处理器的转换和分析运算后，将检测值和处理结果送到电控箱面板的显示触摸屏64上，可供人工查询和操作。PLC控制器，采用西门子S7-200系列CPU216作为主控制器，并与显示触摸屏RS232串口连接通讯。通过显示触摸屏的触摸操作，可手动对冲程、冲次进行在线调整；也可使用自动调整方式：双向节能分配器的压力传感器和磁致伸缩位移传感器采集的数据，通过电缆传输到数据分析处理器的S7200PLC模拟量输入模块，由数据分析处理器的CPU进行处理后，通过示功图的形式显示在显示触摸屏64上，再通过数据分析处理器中预存的故障状态示功图数据与实时绘制的示功图进行比对，判断出是否存在故障隐患并分析出故障类型，传送到显示触摸屏上显示，用于提醒工人维护和注意，实时绘制的示功图经过分析计算后可得出井下动液面高度，根据动液面高度可自动调整冲次：当动液面高度增加时，增加冲次（不超过设计最大值）；当动液面高度降低时，减少冲次。 [0033] 智能电控系统设有无线电台综合传输系统，通过无线电台实现多台智能式无游梁液压抽油机的网络化管理；无线电台综合传输系统的无线电台信号收发器，使用互联网无线传输模块与油田集中管理系统连接通讯，并通过无线传输发送模块将油井产量、运行等数据实时传输到远方油田管理等系统中，提供报表自动存储、导入导出和打印等功能。 |
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