定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统及方法，其特征在于：包括定滑轮悬挂式抽油机、多光杆多悬挂采油井口装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数量分为两组，两组采油管柱上端的光杆伸出井口；定滑轮悬挂式抽油机包括机架和在机架上安设的定滑轮及上下驱动装置，定滑轮两侧的钢丝绳分别与一组采油管柱上端光杆相连，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相等，镜像式双悬挂节能抽油机只需起到“轻微”点动升降作用，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。

Low power lifting system and method of single well and multi pump balanced load with fixed pulley suspension

【技术实现步骤摘要】
定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统及方法
本专利技术涉及石油开采
，尤其涉及一种定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统及方法。
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及方法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、降低举升能耗的定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统及方法。本专利技术所采用的技术方案为：一种定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：包括定滑轮悬挂式抽油机、多光杆多悬挂采油井口装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数量分为两组，两组采油管柱上端的光杆伸出井口；定滑轮悬挂式抽油机包括机架和在机架上安设的定滑轮及上下驱动装置，定滑轮两侧的钢丝绳分别与一组采油管柱上端光杆相连，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，所述光杆的上下交替运动通过上下驱动装置实现，所述平行多泵井下采油管柱与多光杆多悬挂采油井口装置相配套。按上述技术方案，采油管柱为两根，构成双油管式平行双泵井下采油管柱或丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱，相应的，多光杆多悬挂采油井口装置为双光杆双悬挂采油井口。按上述技术方案，所述上下驱动装置包括驱动齿轮、与一光杆固连的光杆升降齿条、与光杆升降齿条固连的光杆升降导轨、与光杆升降导轨相配置的齿条滚轮导轨，其中，所述驱动齿轮与光杆升降齿条相啮合，齿条滚轮导轨分别通过紧固件固定在机架上。按上述技术方案，所述驱动齿轮为一个，安设在两光杆之间，光杆升降齿条为两条，对应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，所述驱动齿轮至少为一个，安设在光杆的外侧，至少设有一光杆升降齿条，安设在对应光杆的外侧，所述驱动齿轮与光杆升降齿条相啮合。按上述技术方案，所述驱动齿轮为两个，对称分布在机架上位于两光杆外侧。按上述技术方案，双油管式平行双泵井下采油管柱包括两个结构相同的采油管柱，均包括光杆、油管、抽油杆、抽油泵、筛管和丝堵，所述油管通过双光杆双悬挂采油井口悬挂安装，油管、抽油泵筒、筛管、丝堵从上至下依次连接，所述光杆依次与抽油杆、柱塞相连构成杆状结构，所述杆状结构置入油管，直至抽油泵泵筒中，两光杆通过双齿条上下驱动装置相连。按上述技术方案，丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱包括：两根光杆、两条抽油杆柱、双杆式泵、双插管、丢手式双插管封隔器，所述双杆式泵包括两平行设置的抽油泵，在两抽油泵的两端均连接双泵筒扶正器，双杆式泵的下端通过双插管与丢手式双插管封隔器插入密封配套，双杆式泵的两柱塞分别连接一抽条油杆，两条抽油杆分别与对应的光杆相连。按上述技术方案，丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱包括两根光杆、两条抽油杆柱、双杆式泵、单插管、丢手式单插管封隔器，所述双杆式泵包括两平行设置的抽油泵，在两抽油泵的上端连接双泵筒扶正器，下端连接三通扶正接头，所述的三通扶正接头与丢手式单插管封隔器密封配套，双杆式泵的两柱塞分别连接一抽油杆，各个抽油杆与对应的光杆相连。按上述技术方案，双油管式平行双泵井下采油管柱配置有独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口，所述独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口包括：与双光杆配合的双光杆盘根盒、生产四通、双悬挂套管四通，在生产四通内对应两采油管柱的生产通道设有用于将生产四通内部分隔成两个独立空腔的密封隔板，生产四通的两侧分别与一生产闸门相连通，实现两侧独立出液；生产四通的上端连接双光杆盘根盒，下端连接有双悬挂套管四通，双悬挂套管四通的两侧分别连接套管闸门，双悬挂套管四通的下端与套管连接头相连。按上述技术方案，丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱与一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口相配置，所述一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口包括：与双光杆配合的双光杆盘根盒、生产三通、双悬挂套管四通，生产三通的上端连接双光杆盘根盒、下端连接双悬挂套管四通，其一侧配置生产阀门，实现生产通道单边出液，双悬挂套管四通的两侧分别连接套管闸门，双悬挂套管四通的下端与套管连接头相连。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，所述上下驱动装置为链轮链条式驱动，此时两光杆之间通过链轮链条式换向机构的链轮总成悬挂支撑，通过驱动链轮链条式换向机构实现两采油管柱的换向，实现交替采油。一种多泵对称连续递进式排液平衡负载低功耗举升方法，其特征在于：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，两组平行光杆采用定滑轮悬挂，使定滑轮处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，通过抽油机的上下驱动装置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，定滑轮悬挂式抽油机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。进而使得该新型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，最终降低机采举升能耗，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，两组采油杆柱通过定滑轮进行平衡支撑，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。平行双泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：包括定滑轮悬挂式抽油机、多光杆多悬挂采油井口装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数量分为两组，两组采油管柱上端的光杆伸出井口；定滑轮悬挂式抽油机包括机架和在机架上安设的定滑轮及上下驱动装置，定滑轮两侧的钢丝绳分别与一组采油管柱上端光杆相连，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，所述光杆的上下交替运动通过上下驱动装置实现，所述平行多泵井下采油管柱与多光杆多悬挂采油井口装置相配套。/n

【技术特征摘要】
1.一种定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：包括定滑轮悬挂式抽油机、多光杆多悬挂采油井口装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数量分为两组，两组采油管柱上端的光杆伸出井口；定滑轮悬挂式抽油机包括机架和在机架上安设的定滑轮及上下驱动装置，定滑轮两侧的钢丝绳分别与一组采油管柱上端光杆相连，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，所述光杆的上下交替运动通过上下驱动装置实现，所述平行多泵井下采油管柱与多光杆多悬挂采油井口装置相配套。


2.根据权利要求1所述的定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：采油管柱为两根，构成双油管式平行双泵井下采油管柱或丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱，相应的，多光杆多悬挂采油井口装置为双光杆双悬挂采油井口。


3.根据权利要求2所述的定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：所述上下驱动装置包括驱动齿轮、与一光杆固连的光杆升降齿条、与光杆升降齿条固连的光杆升降导轨、与光杆升降导轨相配置的齿条滚轮导轨，其中，所述驱动齿轮与光杆升降齿条相啮合，齿条滚轮导轨分别通过紧固件固定在机架上。


4.根据权利要求3所述的定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：所述驱动齿轮为一个，安设在两光杆之间，光杆升降齿条为两条，对应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。


5.根据权利要求3所述的定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：所述驱动齿轮至少为一个，安设在光杆的外侧，至少设有一光杆升降齿条，安设在对应光杆的外侧，所述驱动齿轮与光杆升降齿条相啮合。


6.根据权利要求4所述的定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：所述驱动齿轮为两个，对称分布在机架上位于两光杆外侧。


7.根据权利要求2所述的定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：双油管式平行双泵井下采油管柱包括两个结构相同的采油管柱，均包括光杆、油管、抽油杆、抽油泵、筛管和丝堵，所述油管通过双光杆双悬挂采油井口悬挂安装，油管、抽油泵筒、筛管、丝堵从上至下依次连接，所述光杆依次与抽油杆、柱塞相连构成杆状结构，所述杆状结构置入油管，直至抽油泵泵筒中，两光杆通过双齿条上下驱动装置相连。


8.根据权利要求2所述的定滑轮悬挂式单井多泵平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱包括：两根光杆、两条抽油杆柱、双杆式泵、双插管、丢手式双插管封隔器，所述双杆式泵包括两平行设置的抽油泵，在两抽油泵的两端均连接双泵筒扶正器，双杆式泵的下端通过双插管与丢手式双插管封隔器插入密封配套，双杆式泵的两柱塞分别连接一抽条油杆，两条抽油杆分别与对应的光杆相连。


9.根据权利要求2所述的定滑轮悬挂式...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑瑞波，张建，荣莽，孟浩，夏志刚，徐仲其，蔡武顺，马心畅，曾长江，肖杰，王琳，周璇，
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