本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高效智能抽油設(shè)備，包括抽油機、抽油泵和PLC電控系統(tǒng)，所述抽油機包括機架，其上有減速器，其中的一個輸入端通過聯(lián)軸器與自動運行電機聯(lián)接，其側(cè)面有接近開關(guān)；其另一個輸入端通過失電制動離合器及滾子鏈與手動運行電機聯(lián)接，減速器的兩個輸出端上裝有繩槽旋向相反的兩個卷筒，鋼絲繩A、B分別繞過懸繩器和平衡重的滑輪后再用繩夾分別固定在兩卷筒的內(nèi)、外兩端；其中所述的懸繩器連接的油桿和柱塞一同置于油管和泵筒中，其特征在于：泵筒的上端接內(nèi)管，其下端連接低阻固定閥，內(nèi)管、泵筒及低阻固定閥三者的外面套裝儲油器、外管和固定閥密封聯(lián)接，與固定閥構(gòu)成抽油通道；儲油器中的油靠液柱壓力打開低阻固定閥進入泵筒。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種油田開發(fā)的抽油設(shè)備，尤其涉及一種高效智能抽油設(shè)備。
技術(shù)介紹
我國有油井幾十萬口，有桿抽油井占95 %以上，有桿抽油設(shè)備95%以上是國外引進的游梁式抽油機。國外的有桿抽油井也是以游梁式抽油機為主體，但國內(nèi)外油田的差異在于國情不同。首先是我國的油藏主體特征是低滲透、單位面積儲量低，形成井?dāng)?shù)眾多而單井產(chǎn)量很低的局面；其次是我國經(jīng)濟高速發(fā)展，對能源需求迫切，油井采出強度大、增產(chǎn)措施工作量大、導(dǎo)致井況差、生產(chǎn)成本升高；三是我們能源利用率低下，生產(chǎn)同一產(chǎn)品所需能耗可能是發(fā)達國家的幾倍之多。石油企業(yè)既是能源生產(chǎn)的主力，同時也是耗能大戶。全國油田的抽油機裝機容量在數(shù)百萬千瓦以上，年耗電量在數(shù)百億度以上。數(shù)量龐大的低產(chǎn)井抽油系統(tǒng)效率只有20%左右，其中大部分的特低產(chǎn)井僅有10%左右，這些油井不但浪掉費掉了大量的能源，同時因抽油機每年約300萬個沖次高速運轉(zhuǎn)，引發(fā)抽油系統(tǒng)設(shè)備如抽油泵、油桿、油管、抽油機等加速磨損，使檢泵周期大幅縮短，修井作業(yè)量大增，生產(chǎn)成本居高難下。鑒于提高系統(tǒng)效率不但可節(jié)省大量能源還可以大幅度降低生產(chǎn)成本，故已成為業(yè)界普通關(guān)注的課題之一我國油田開發(fā)總體技術(shù)水平居世界前列，有龐大的科研機構(gòu)和專業(yè)技術(shù)隊伍。多年來有無數(shù)的人前仆后繼為油田的技術(shù)進步作出了巨大的努力，取得了豐碩的成果。僅就抽油系統(tǒng)專利就有6000多項，但在系統(tǒng)效率方面的專利技術(shù)專利卻是鳳毛麟角，一直是困擾油田技術(shù)進步的薄弱環(huán)節(jié)，之所以沒有取得突破性的進展，究其原因主要有三個問題一是抽油系統(tǒng)包括抽油泵、油桿、油管、井口、抽油機、地面輸油流程、計量設(shè)備、油井測試等多種設(shè)施，還包括地質(zhì)、采油工程、機械設(shè)計制造、電力電器、油井測試、油氣集輸及環(huán)保等多種專業(yè)，各屬不同的部門管理，都與系統(tǒng)效率有關(guān)。因此必須用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點解決問題，各專業(yè)單打獨斗的方式不會使全系統(tǒng)有突破性的成果。沒有通過集成的方式解決問題是系統(tǒng)效率長期低下的主要原因。二是沒有抓住關(guān)鍵問題一一泵效。平均泵效只有30%左右，很多低產(chǎn)井更低，甚至低到10%左右。泵抽不到油，抽油機就在做無用功，這是系統(tǒng)效率低的根源。如果泵能充滿，抽三次變?yōu)槌橐淮尉涂梢裕脡勖匀痪脱娱L三倍，修井作業(yè)也由三次減少到一次。當(dāng)然，保證在低沉沒度油井高產(chǎn)的條件下使泵充滿絕不是簡單的技術(shù)問題。但是，它是必須解決的問題，離開系統(tǒng)效率便無從談起。三是游梁抽油機的問題。為提高泵效而使用小泵，已使泵小到無法制造；加大沖程受減速器輸出扭矩的限制；減小沖數(shù)受電機皮帶輪最小直徑的限制，這些方案都走進了死胡同。說到底，這種困局不是游梁抽油機有問題，而是我們的國情與它不合。如果單井產(chǎn)量 20噸以上，采出強度不大，游梁抽油機當(dāng)然也可以，但國情是客觀存在的，改變不了，我們必須制造適合我們國家的抽油機。因此，近幾年多種形式的大沖程低沖次的抽油機大量出現(xiàn)， 但到目前為止，因為故障率高、可靠性差，效果一直不夠理想。至此，實踐告訴我們，要想取代游梁抽油機，必須改變其抽油 方式，由小泵徑，低效率，變速運動小沖程、高沖次的抽油方式轉(zhuǎn)變到大泵徑、高泵效，勻速直線運動大沖程，沖次數(shù)低到泵不充滿抽油機就不運轉(zhuǎn)，等待泵充滿了抽油機再運轉(zhuǎn)的抽油方式已勢在必行。通過適當(dāng)加大泵徑，把泵效提高到90以上，把沖次數(shù)降低5-10倍，工作級別由繁忙降到輕閑，系統(tǒng)效率的低下以及降低大沖程抽油機的故障率就可迎刃而解了。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是采用大直徑高效率抽油泵配套程控長沖程抽油機，采用智能化的控制系統(tǒng)，對油井實時監(jiān)控，實現(xiàn)泵不充滿抽油機不運轉(zhuǎn)，等待泵充滿了再運轉(zhuǎn)的抽油方式。同時，通過上位機與PLC程控抽油機的互聯(lián)互通實現(xiàn)無限距離、無限油井和無限給予授權(quán)的用戶之間的信息實時共享共用。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的一種高效智能抽油設(shè)備，包括抽油機、抽油泵、PLC程控器、通信服務(wù)器和電控系統(tǒng)，所述程控抽油機包括機架，其上部裝有減速器，減速器有兩個輸入端軸伸，其中的一端通過聯(lián)軸器與自動運行電機聯(lián)接，聯(lián)軸器的側(cè)面裝有接近開關(guān)；其中的另一端通過失電制動離合器及滾子鏈與手動運行電機聯(lián)接，減速器的輸出端有雙軸伸，其上分別裝有卷筒，卷筒上帶有繩槽，兩個繩槽的旋向相反，鋼繩A串過平衡輪A后形成的雙繩分別串過懸繩器上兩個滑輪用繩夾固定在兩個卷筒外端，并向后轉(zhuǎn)動卷筒，將鋼繩A纏繞在卷筒的繩槽內(nèi)， 把懸繩器提到高點，依同理再將鋼繩B串過平衡輪B后形成的兩個繩頭分別串過平衡重上兩個滑輪用繩夾固定在兩個卷筒的內(nèi)端。所述的懸繩器A與油桿連接，油桿連接柱塞，柱塞的下端帶有游動閥，所述油桿與柱塞一同置于油管和泵筒中，其特征在于泵筒上端和油管之間聯(lián)接內(nèi)管，內(nèi)管之外套裝帶有進油排氣孔的儲油器，其下端和套裝在泵筒之外的外管聯(lián)接，外管的下端和低阻固定閥下端密封固定聯(lián)接，儲油器和低阻固定閥之間形成環(huán)形通道，當(dāng)柱塞下行時儲油器內(nèi)液面為a，柱塞上行時儲油器內(nèi)的液柱壓力推動低阻固定閥的閥球向高位滾動，油液進入泵筒，柱塞到達上死點c，儲油器內(nèi)液面由a降到b后須停機給一個使儲油器液面回到a的時間Ttl ；低阻固定閥中有閥體，其中裝有中心桿，中心桿上自上而下依次套有受壓體、定位體、彈簧及彈簧座，其下端有調(diào)整墊，中心桿的下端與閥球限位套筒固定連接，限位卷筒中裝有閥球，閥球的一側(cè)面對閥座，閥球的水平中心線與中心桿的軸線夾角小于90°，并能沿閥球下面的斜面作橫向滾動；當(dāng)柱塞向下壓到受壓體上端將游動閥頂開，中心桿下端的閥球限位套筒下壓閥球則使其脫離閥座而無法關(guān)閉，實現(xiàn)油管與套管的聯(lián)通；當(dāng)柱塞上提離開時，彈簧便使其復(fù)位；所述機架的右后側(cè)裝有電控箱，其中裝有用于自動運行電機及手動運行電機的主電路、通信電路及其控制電路，所述主電路中裝有固態(tài)繼電器SSRl、SSR2、SSR3和交流接觸器KM1、KM2以及手動自動控制電流轉(zhuǎn)換開關(guān)SA，自動運行控制電路以PLC程控器為主，并通過電流互感器及低點開關(guān)、原點開關(guān)、高點開關(guān)、 荷重傳感器和接近開關(guān)分別與程序控制器PLC的各端點保持電連接；控制程控抽油機的懸繩器及其連接的柱塞上下往復(fù)運動，完成抽油過程；所述PLC上還帶有RS485端口，通過通信電路與所述服務(wù)器中的上位機的GPRS模塊互聯(lián)互通。所述的失電制動離合器，包括一個基盤，基盤通過軸承安裝在減速器輸入軸伸上， 鏈輪由螺栓固定在基盤上，制動盤和所述輸入軸伸上的花鍵套聯(lián)接；磁軛中裝有環(huán)形線圈和均布的彈簧，磁軛和銜鐵由螺栓裝到基盤上；磁軛后面有絕緣防護盤，其中心裝有電接點端子，使線圈和接電彈簧片保持電聯(lián)接，在自動運行時，失電制動離合器得電，制動盤被松開隨軸旋轉(zhuǎn)，和手動運行分離；在自動運行電機停電后，失電制動離合器失電，滾子鏈借助手動運行電機的制動器而制動；手動運行電機得電時失電制動離合器也得電打開，而失電制動離合器失電在動合狀態(tài)，減速器及其輸入軸另一端的聯(lián)軸器還在旋轉(zhuǎn)，接近開關(guān)照常工作。所述的繩夾由繩夾體和緊定螺釘構(gòu)成，繩夾體為扇形體，其上端帶有與卷筒上繩槽相吻合的旋槽，其下端則帶有緊定螺孔。所述的高效智能抽油設(shè)備的抽油方法，包括為PLC寫入或修改用戶程序、輸入或修改工作參數(shù)的步驟，其特征在于工藝過程包括下述步驟(1)系統(tǒng)進入初始狀態(tài)，將泵柱塞停到上死點C，平衡重在低點，原點開關(guān)處在動合狀態(tài)；(2)系統(tǒng)進入啟動狀態(tài)，制動器得本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
１．一種高效智能抽油設(shè)備，包括抽油機、抽油泵、程序監(jiān)控器和通信服務(wù)器，所述抽油機包括有固定基礎(chǔ)的機架（２２），頂部裝有雙輸入和雙輸出軸伸的減速器（４０），其中一個輸入軸伸通過聯(lián)軸器（４１）與自動運行電機（３５）聯(lián)接，聯(lián)軸器（４１）的側(cè)面裝有接近開關(guān)（３６）；另一輸入軸伸裝有帶同步鏈輪的失電制動離合器（３９）并通過滾子鏈（３８）與手動運行電磁制動電機（３７）聯(lián)接；兩個輸出軸伸分別裝兩個繩槽旋向一左一右的卷筒，鋼繩Ａ（２５）串過平衡輪Ａ（２８）后的雙繩分別串過懸繩器（２３）兩滑輪用繩夾（３４）分別固定在兩卷筒（２９）的外端，向后轉(zhuǎn)動卷筒將鋼繩Ａ（２５）纏繞在卷筒的繩槽內(nèi)，把懸繩器（２３）提到高點，再將鋼繩Ｂ（３１）串過平衡輪Ｂ（３０）后的兩繩頭分別串過平衡重（３２）兩滑輪再用繩夾分別固定在兩卷筒（２９）的內(nèi)端；所述的懸繩器（２３）與油桿（２）聯(lián)接，油桿（２）聯(lián)接柱塞（７），柱塞（７）下端帶有游動閥（８），所述的油桿（２）連接柱塞一同置于油管（１）和泵筒（５）中，其特征在于：泵筒（５）上端和油管（１）之間聯(lián)接內(nèi)管（３），內(nèi)管（３）之外套裝上端有進油排氣孔的儲油器（４），其下端和套裝在泵筒（５）外的外管（６）聯(lián)接，外管（６）的下端和泵筒（５）下聯(lián)接的低阻固定閥下端密封固定聯(lián)接，儲油器（４）和低阻固定閥之間形成環(huán)形通道，當(dāng)柱塞（７）下行時儲油器內(nèi)液面為ａ，柱塞（７）上行時儲油器（４）內(nèi)的油靠液柱壓力推動低阻固定閥球（１８）向高位滾動使油進入泵筒，當(dāng)柱塞（７）到上死點ｃ時，儲油器（４）內(nèi)液面由ａ降到ｂ后仍保持克服進油阻力ｂ、ｃ之間液位高度，這時要停機給一個油井供液儲油器液面回到ａ的時間Ｔ０；所述的機架（２２）后側(cè)裝有電控箱（３３），其中裝有用于自動運行電機（３５）、失電制動離合器（３９）和手動運行電磁制動電機（３７）的主電路和控制電路及通信電路，所述的主電路中裝有固態(tài)繼電器ＳＳＲ１、ＳＳＲ２、ＳＳＲ３和交流接觸器ＫＭ１、ＫＭ２以及手動自動控制電源轉(zhuǎn)換開關(guān)ＳＡ，所述的控制電路有自動運行和手動運行電路，自動運行電路是以程序控制器ＰＬＣ為核心配有輸入電流互感器及在電控箱（３３）之外裝在機架（２２）上的低點開關(guān)（２０）、原點開關(guān)（２１）、高點開關(guān)（２６）、荷重傳感器（２７）和接近開關(guān)（３６）；輸出端的三點是控制固態(tài)繼電器ＳＳＲ１、ＳＳＲ２、ＳＳＲ３的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而控制電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和制動器啟停動作，實現(xiàn)上下往復(fù)運行，完成抽油過程；ＧＰＲＳ－ＤＴＵ和個人電腦或手機之間通過裝在任意地點的服務(wù)器以網(wǎng)絡(luò)通信的方式互相通信實現(xiàn)無限距離遠程監(jiān)控。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王忠山，李紅，
申請(專利權(quán))人：大連虹橋科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：91
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