[实用新型]摆式平衡智能控制抽油机

说明书

技术领域

本实用新型属于采油设备技术领域，是一种用于油田抽汲原油的摆式平衡智能控制抽油机。

背景技术

在公知的技术中，油田普遍使用的游梁式抽油机虽然使用方便、可靠，但是由于其电机的负荷是一周期性脉动负荷，并迭加有瞬间的冲击。为减小抽油机上下冲程负荷的波动，一般都配有平衡块，利用其旋转惯量平抑载荷的波动，这种方式平衡系数低、效果差，只能适用于旋转速度较高、负荷较小的多冲次、短冲程采油作业，而目前大部分油田都处于开采的后期，大量的贫油井需要低冲次、长冲程、大排量抽采，较低的旋转速度导致这种平衡方式的失效，而且不易于实现长冲程，因而不适应石油开采的需要。其次，抽油机电机的负荷曲线上有两个峰值，分别为抽油机上下冲程的“死点”，抽油机自由停车后再启动时，总是从死点处启动，因此需要配置大功率电机，才能满足电机启动转矩的要求，而在抽油机正常运行时负荷率很低，一般在20～30％，造成功率因数低、效率低、电能浪费大。

进入21世纪以来，国内外相继研制了各种无游梁抽油机，如采用转向可逆电动机或液压马达带动滚筒正反转，实现长冲程抽油；或采用六连杆结构增大游梁机的冲程；或采用滑轮组和齿轮传动的增程方式；或采用天轮平衡方式等等，这些方案相对于游梁抽油机都获得了不同程度的改进效果。但是，由于抽油机是在地理气候复杂的野外进行连续作业，因而上述方案的推广存在着诸多方面的障碍，如：结构复杂、不皮实、可靠性差、故障率高、易损件多、维修管理不便、平衡效果差、电能消耗大、耗用钢材多等缺陷。另外，在油田开发生产过程中，尤其在油田进入特高含水的开发后期，油层供液能力变化大，抽油机的生产能力与油层供液能力不适应、不平衡的矛盾日益突出。为了解决这一矛盾，以往采取的办法是人工调节抽油机井参数，与地层供液能力相匹配。但是这种办法费时费力，而且很难保证对抽油机井进行有效的控制，即使人工调节参数一时达到平衡，也很难保持平衡，因而使抽油机井处于非平衡工作状态。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够根据井下状况进行冲程、冲次的自动实时调整，对抽采运行进行有效实时监控，而且结构简单、平衡效果好、运动构件少、重量轻、耗材少、耗能低的摆式平衡智能控制抽油机。

实现本实用新型的目的所采取的技术方案是：该机具有底座、机架、电机、换向机构和平衡机构，其中：机架为顶部伸出的悬臂式结构，伸出端装有悬绳轮，换向机构设置在机架的一侧，是由带正、反向螺旋绳槽的主、被动换向轮构成，并通过皮带传动件与电机连接，平衡机构采用摆式平衡，设置在机架的另一侧，与换向机构通过过桥轴连接并连动，电机通过输电线联接有电机矢量控制柜，用于控制电机的正反转换向及转速，电机矢量控制柜通过数据总线与智能控制装置联接，智能控制装置通过信号传输线联接有安装在油井出油口处的输油管道内或抽油泵的进油口处的流量传感器。

所述主、被动换向轮之间通过两根正、反向拉绳连接，拉绳的两端分别固定在两个轮上，其中，被动换向轮上固接有悬绳，悬绳的另一端绕过悬绳轮与抽油杆悬挂连接。

所述平衡机构采用摆式平衡结构，是由平衡重、悬杠、摆轮和传动轮组成，其中摆轮安装在机架的下部，传动轮与被动换向轮同轴安装并连动，传动轮与摆轮之间通过柔性传动件连接，摆轮上固装有用于悬挂平衡重的悬杠。

所述平衡重与悬杠之间设有用于移动平衡重位置的调节定位件。

所述摆轮最大摆角小于180°。

所述智能控制装置包括一个工控机和一个用于显示检测及控制参数的显示器，其中工控机内装有：

一个用于接收流量信号并将其转换为数字信号的流量信号采集卡；

一个用于接收、处理流量及电机运行信号，并向电机矢量控制柜发送调控指令的监控系统软件。

按照上述方案制作的摆式平衡智能控制抽油机，其有益效果为：

1)该抽油机采用摆式平衡结构，使平衡系数提高到90％以上，将抽油杆上、下冲程的脉动载荷变为均衡载荷，从而降低电机功率配置，提高运行过程的功率因数，减少功率损耗。

2)采用电机矢量控制柜变频调速能够实时调节抽油机的冲程、冲次，并分别实时调节上、下行程的速度，既无启动冲击，又可解决电机选型过大、功率因数偏低的问题，在获得节能增效的同时，提高抽油机整机和抽油泵的使用寿命，减少机械故障，提高可靠性。

3)配置的油液流量传感器可以实时监测井下油液状况，并由智能监控装置按照井下状况对抽油机的运行自动进行实时调整和控制，提高抽油泵的充满系数，减少泵的漏失，以获得最大出油效率。