齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机制造技术

本发明专利技术公开了一种齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机，其特征在于：包括机架和在机架上安设的双齿条上下驱动装置，所述双齿条上下驱动装置包括分别、光杆升降齿条、光杆升降导轨、齿条导轨、驱动齿轮，所述驱动齿轮用于平衡支撑在单口井中对称安设的两组采油杆柱，使得其既能驱动两升降齿条上下方向交替运动又能平衡两组采油杆柱，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构。本发明专利技术的平行双泵井下采油杆柱的重量相等，两侧抽油杆在悬点处“坐跷跷板”，双光杆悬点静载荷近似对称，镜像式双悬挂抽油机只需起到“轻微”点动升降作用，电机有效功率可近似看作完全用来提升井液，电机装机功率更小，系统效率更高，真正意义上实现“低碳”举升采油。

Gear suspension gear driving load balanced pumping unit

【技术实现步骤摘要】
齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机
本专利技术涉及石油开采
，尤其涉及一种齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机。
技术介绍
游梁式抽油机举升采油一直以来都是世界石油工业内占据主导地位的人工举升方式。相比其它举升方式，它具有诸如结实耐用、野外工况可靠性高、维护保养方便、标准化程度高、通用性强等诸多优势。但同时，游梁式抽油机也有无法克服的“先天不足”。主要是：不能充分发挥“长冲程、低冲次”生产参数的技术优势，平衡原理问题与悬点载荷波动特性导致负载平衡率低，电机重载启动，轻载工作，扭矩波动大，上下冲程负载不均匀，甚至有负向扭矩，效率低、能耗高。因为游梁式抽油机没有从本质上改变四连杆传动机构的特性，所以无法从根本上解决“大马拉小车”、能耗高的缺点，机采效率提升空间和节能潜力有限。目前仅我国各油田抽油机保有量在35万台以上，电机装机总容量超过1500万千瓦，每年耗电逾250亿度。而实测机采系统效率仅25％～30％，有的甚至低于25％，据测算，若能提升至31％，年总节电潜力即可达近二十亿度。这种新型低能耗举升系统就是为适应国家工业生产“节能减排”规划和要求，实现油井“低碳”举升采油而研发的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能提高采油效率、降低举升能耗的齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机。本专利技术所采用的技术方案为：齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机，其特征在于：包括机架和在机架上安设的双齿条上下驱动装置，所述双齿条上下驱动装置包括分别与一光杆固连的光杆升降齿条、分别与光杆升降齿条固连的光杆升降导轨、分别与一光杆升降导轨相配置的齿条滚轮导轨、同时与两升降齿条啮合并驱动两升降齿条上下方向交替的驱动齿轮，所述齿条滚轮导轨安设在机架上，所述驱动齿轮用于平衡支撑在单口井中安设的两组重量相等的采油杆柱，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，使得其既能驱动两升降齿条上下方向交替运动又能平衡两组采油杆柱。按上述技术方案，在支架上位于两光杆之间还设有悬挂齿轮，所述悬挂齿轮构成两组采油杆柱的平衡支撑点，所述悬挂齿轮分别与两光杆升降齿条相啮合。按上述技术方案，所述驱动齿轮为一个，安设在两光杆之间，光杆升降齿条安设在两光杆的内侧，所述驱动齿轮两侧分别与一光杆升降齿条相啮合。按上述技术方案，在支撑架上设有T型滑槽，至少一齿条滚轮导轨安设在T型槽内，其通过齿条导轨螺栓进行固定。按上述技术方案，在支撑架上对应两光杆的上方和下方分别配置了光杆导向压紧轮，所述光杆导向压紧轮通过轴承安设在支撑架上，在支撑架上配置有锁紧装置用于实现光杆导向压紧轮的限位。按上述技术方案，光杆导向压紧轮包括压紧轮架，在压紧轮架的两侧对称设有压紧轮，在支撑架上对应设有锁紧装置。在一口井中，按照满足套管内径结构尺寸和安全起下杆管作业标准，平行对称地下入偶数个相同的采油管柱，井口配置偶数根平行光杆，其中，采油管柱及光杆对应为两组，两组平行光杆的上端分别连接有光杆升降齿条，两光杆升降齿条均与设置在两组平行光杆之间的驱动齿轮来悬挂并驱动，使位于驱动齿轮两侧对称采油杆柱静载荷近乎相等，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，通过驱动齿轮实现两组平行采油管柱上下交替举升采油。由于平行双泵井下采油管柱同处同一口井的相同工况和生产参数下，齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机中的悬挂齿轮或驱动齿轮作为两采油杆柱的平衡支撑悬挂点，悬点处两侧对称抽油杆柱静载荷近乎相等，且互为“负载”与“配重”的类似“天平”结构的平衡关系。这样就很好地解决了抽油机悬点载荷本身交变以及随地层能量产生动态变化的特性与传统抽油机平衡原理和结构设计上存在的不完全匹配、平衡度差的问题。进而使得该抽油机电机做功几乎全部用来提升井液而与井下杆柱重量无关，即可大幅降低电机装机功率，整机负载平衡率和系统效率获得质的提升，最终降低抽油机采油举升能耗，真正意义上实现了“低碳”举升采油。本专利技术所取得的有益效果为：1、通过设置两组重量近乎相等的采油杆柱，两组采油杆柱通过驱动齿轮或悬挂齿轮平衡支撑，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，所以仅需电机的驱动力来做单程的井液提升，使得电机装机功率更小，系统效率更高，真正意义上实现“低碳”举升采油。平行双泵井下采油管柱为完全对称设计，两侧抽油杆柱在悬点处呈“坐跷跷板”式结构，双光杆悬点静载荷近似对称，齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机只需起到“轻微”点动升降作用，电机功率可近似看作完全用来提升井液(以及等效的“中和点”下部杆重、摩擦力等)。故平衡度获得“质”的提升(尤其是间出井、间抽井、供液不足井)，系统效率相比传统提高10％以上，举升能耗大幅降低。2、由于负载和配重“极限”靠近，传动链短，启动扭矩小，无功损耗低。单边负载一定条件下，旋转力臂最小，启动扭矩也相应最小，传动过程的摩擦损耗降至最低。3、更好发挥“长冲程、慢冲次”举升优势。调大冲程方便，只需改变芯轴(电机)旋转圈数即可，故整机高度和重量可偏小设计(而现有的塔架机冲程是不可调的)，可进一步调小冲次，减缓偏磨。附图说明图1为本专利技术实施例中齿轮悬挂-齿轮驱动镜像式双悬挂抽油机总装立体图。图2为本专利技术实施例中齿轮悬挂-齿轮驱动镜像式双悬挂抽油机平面图。图3为图2的A-A向剖视图。图4为本专利技术实施例中齿轮悬挂-齿轮驱动镜像式双悬挂抽油机侧视图。图5为本专利技术实施例中链轮链条悬挂驱动镜像式双悬挂抽油机立体图。图6为本专利技术实施例提供的一种齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机的结构图。图中：1-1、1-2—光杆防脱帽；2-1、2-2—光杆；3—齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机主体；4、12—光杆导向压紧轮；5-1、5-2—光杆升降齿条；6-1、6-2—齿条滚轮导轨；7-1、7-2—齿条导轨螺栓；8—悬挂齿轮；9-1、9-2—光杆升降导轨；10、10-1、10-2—驱动齿轮；11-1、11-2—齿条螺栓；13-1、13-2—双光杆盘根盒压盖；14-1、14-2—盘根盒本体；15-1、15-2—盘根盒胶皮；16—双光杆盘根盒端盖；17—双光杆盘根盒端盖螺栓；18-1、18-2—生产闸门；19—密封隔板；20—生产四通；21—生产四通螺栓；22—双悬挂套管四通；23-1、23-2—套管闸门；24—双悬挂套管四通螺栓；25—套管连接头；26-1、26-2—油管接箍；27-1、27-2—油管；28—抽油杆接箍；28-1、28-2—抽油杆接箍；29—抽油杆；30-1、30-2—上游动凡尔；31-1、31-2—柱塞；32-1、32-2—下游动凡尔；33-1、33-2—泵筒；34—套管；34-1—套管炮眼；35-1、35-2—固定凡尔；36-1、36-2—筛管；37-1、37-2—丝堵；38—双光杆盘根盒填料仓及调节螺杆；39—变速箱；40—变速箱输入轴带轮；41—皮带；42—电机；43—齿条导轨滚轮；48—生产三通；49、50—双泵筒扶正器；51—双插管；52—丢手式双插管封隔器；54—三通扶正接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机，其特征在于：包括机架和在机架上安设的双齿条上下驱动装置，所述双齿条上下驱动装置包括分别与一光杆固连的光杆升降齿条、分别与光杆升降齿条固连的光杆升降导轨、分别与一光杆升降导轨相配置的齿条滚轮导轨、同时与两升降齿条啮合并驱动两升降齿条上下方向交替的驱动齿轮，所述齿条滚轮导轨安设在机架上，所述驱动齿轮用于平衡支撑在单口井中安设的两组重量相等的采油杆柱，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，使得其既能驱动两升降齿条上下方向交替运动又能平衡两组采油杆柱。/n

【技术特征摘要】
1.齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机，其特征在于：包括机架和在机架上安设的双齿条上下驱动装置，所述双齿条上下驱动装置包括分别与一光杆固连的光杆升降齿条、分别与光杆升降齿条固连的光杆升降导轨、分别与一光杆升降导轨相配置的齿条滚轮导轨、同时与两升降齿条啮合并驱动两升降齿条上下方向交替的驱动齿轮，所述齿条滚轮导轨安设在机架上，所述驱动齿轮用于平衡支撑在单口井中安设的两组重量相等的采油杆柱，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，使得其既能驱动两升降齿条上下方向交替运动又能平衡两组采油杆柱。


2.根据权利要求1所述的齿轮悬挂齿轮驱动负载平衡式抽油机，其特征在于：在支架上位于两光杆之间还设有悬挂齿轮，所述悬挂齿轮构成两组采油杆柱的平衡支撑点，所述悬挂齿轮分别与两光杆升降齿条相啮合。


3.根据权利要求2所述的齿轮悬挂齿轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑瑞波，张建，孟浩，徐仲其，蔡武顺，张栋，胥小龙，江玉军，曹振华，袁静，肖杰，姜雪莱，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化江汉油田分公司江汉采油厂，
类型：发明
国别省市：北京;11