一种磕头式伴生气抽油机制造技术

一种磕头式伴生气抽油机用其摆筒温差发动机的摆筒取代上下摆动的电动磕头机游梁；摆筒温差发动机以外燃内导方式直接将伴生气燃烧产生的热能转换成机械能，替代电动磕头机的电动机，驱动摆筒上下摆动；发动机的热能转换器是呈哑铃形的特制密封金属容器，抽真空后内装一定量的低沸点液体。热头端有伴生气液面加热系统；外部安装有发电驴头，带动平衡系统工作。冷头端外部安装有抽油驴头，带动抽油机构工作。该机热能转换的热力循环属于一种新的热力学循环模式，转换效能高，设备简单，经济性好，不但可以省去用电成本且采取低温低压低速的安全、长寿命工作方式，能满足油田采油的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种磕头式伴生气抽油机所属
本专利技术属于油田抽油
，具体涉及一种以伴生气为热能，摆筒两端有微小温差就能摆动抽油的装置。
技术介绍
电动磕头式抽油机(简称电动磕头机)已有一、两百年的历史，由于其结构简单，易操作，特别是能在油田长时间全天候工作，目前仍是油田的主要采油装备。但由于其用电量大，油井的中后期用电费用占采油成本的25％-30％，成为制约提高油田经济效益的瓶颈。
技术实现思路
为克服现有电动磕头机用电量大，生产成本高的难题，本专利技术推出一种磕头式伴生气抽油机。该机不用电能，而利用油井抽出的石油伴生气为热源驱动磕头式抽油机工作。不但可以省去用电成本，而且该机热能转换的热力循环属于一种新的热力学循环模式，转换效能高，设备简单，经济性好，且采取低温低压低速的安全、长寿命工作方式，能满足油田采油的需要。本专利技术所采用的技术方案是：用磕头式伴生气抽油机中摆筒温差发动机的摆筒取代上下摆动的电动磕头机游梁；摆筒温差发动机以石油伴生气为热源，直接将热能转换成机械能，，驱动摆筒上下摆动，替代电动磕头机的电动机；底座支撑架托起摆筒温差发动机的摆筒热能转换器，转换器抽真空后，注入一定量的低沸点液体；热头端有外燃内导的伴生气液面加热系统；热头端外部安装有发电驴头，带动平衡直行发电机工作，发出的电能满足磕头式伴生气抽油机中各用电装置需求；冷头端外部安装有抽油驴头，带动抽油机构工作，抽出石油及其伴生气；伴生气储气罐安全系统和抽油机控制系统保障磕头式伴生气抽油机安全运行。摆筒温差发动机主要包括摆筒热能转换器、伴生气液面加热系统(包括内、外加热装置)、底座支撑架、摆筒夹持器、摆动轴承、散热板及传感器、监测器等。摆筒温差发动机在智能控制器控制下工作。摆筒热能转换器是呈哑铃形的特制密封容器，由一个长管形容器和两个不同球径的球形容器焊接而成。管部是圆筒形的或非圆筒形的；头部是空心球形的或空心非球形的。套接到位后，将套接处用焊接方式进行密封，见图3。抽真空后，向容器中注入一定量的低沸点液体，气体和液体无法溢出。大球头为热头端，小球头为冷头端，热头端的容积要大于冷头端的容积。先将特制密封容器水平放置，在管长中部找出水平位置的平衡轴线，从平衡轴线向冷头端作水平位移，找出合适的支撑轴线，见图2。该支撑轴线须满足下面条件：以该轴线为轴心，热头端(A端)力矩变大，向下摆动，使A端降低而冷头端(B端)升高，形成A和B两端均存有气体的液体隔断空间。热能转换机制：液体在不同的温度下会产生不同的饱和蒸气压，液、气两相相变达到新的平衡。由于转换器热端液面被加热后其内焓增加，表现为液面的热量增值少，而气体体积与压强乘积的增量大，故热能转换器两端液面小的温度差，即可产生大的饱和蒸气压差，低沸点的液体热头端液面的饱和蒸气压远高于冷头端的，热头端液面的温度越高而冷头端温度不变，两端的压差就越大，压迫管内液体流向B端，A端液面下降B端液面上升，造成重心移向支撑轴线，继而越过支撑轴线，使A端上摆，B端下摆；在B端下摆的过程中，由于管内的更多液体流向B端头部，B端向下力矩逐步加大，再加上动压头的作用，摆动加快；摆动到水平位置附近时，A、B两端的气体贯通，两端气体压力差为零，动压头亦为零。此刻，重心又回到处于水平位置的A端，A端力矩又变大，又开始向下摆动，液体流向A端头部，恢复到启动位置，A和B两端恢复成原先两个气室的液体隔断空间，完成一个运动周期。液体被压向冷端时冷端的气体空间被压缩，其内部气态介质蒸气压增高，成为过饱和蒸气，其对应的平衡温度高于之前冷端气液二相已平衡的温度(环境温度)，在冷端壳体内表面及液面产生冷凝液体介质，冷凝液体介质汇入转换器内液体介质中，而放出的相变热通过壳体散发到外界空气中。此过程持续到热能转换器摆到水平位置附近两端气体贯通。正由于热端液面只增加少量热量(若热端液面介质升高1摄氏度，饱和蒸气压就会有显著增加)，并且转换器外壳采用高导热金属材料，且内部设计有散热板，故热端液面增加的少量热量会在液体流动中通过转换器外壳传递到外界空气中，进而保证冷端液面温度稳定。热端被加热时的情况：液面被加热，温度升高，对应的平衡饱和蒸气压升高，在热端壳体内表面也会产生冷凝液体介质，但蒸发速度远大于冷凝速度；另一方面外加热装置安装在热端上部，导热管插入壳体并与之连接，导热管传递的部分热量会传递到热端上部壳体，减少了冷凝液体介质的产出量，不影响容器内的液体被压向冷头端。这样在温度差的作用下，热能不断地转变成机械能，周而复始，循环不断。伴生气液面加热系统采取外燃内导的辐射型加热方式。外加热装置在热端外上部，有伴生气软管、电子点火器、加热盘、导热管等。在启动位置热端液面上升，加热盘点火燃烧，加热倒“U”型导热管的顶部，导热管将热能向下传入热端的内加热装置，加热导热管下部的辐射板，辐射板采用铜板加石墨烯热辐射贴片结构，将热能以电磁波形式辐射出去；热端反射板为白体材料，安装在热端上部内壁上，反射电磁波；液面加热采取黑体悬浮珠结构，材质为金属或有机物，悬浮珠可以是空心或实心小球，其比重小于液体比重；在启动位置，液面上漂浮一层黑体悬浮珠，吸收电磁波并转化成热能，加热液体液面；热端液面温度快速升高，产生大的饱和蒸气压，压迫管内液体流向冷端，热端液面下降冷端液面上抬，造成重心移向支撑轴线，继而越过支撑轴线，使热端上摆，冷端下摆；在热端液面下降时，加热盘熄火加热中止，小球落到启动位置液面下方的金属隔网上，隔网固定在热端球内壁上。导热管材质为高导热性金属；管型可以是倒“U”型的，也可以是非倒“U”型的。导热管采用铜管内装导热介质结构，或采用渠式超导热型导热管。伴生气液面辐射型加热方式除采取黑体悬浮珠结构外，或采用黑体隔栅结构，在启动热端液面位置安装黑体格栅层，黑体格栅层固定在热端内壁上，吸收电磁波并转化成热能。热头端除采取辐射型加热方式外，或采用传导型加热方式，传导型加热方式采取悬浮导热板、导热板导向机构、导热软线和导热管。外部热能通过导热管传导给导热软线，导热软线再传导给悬浮导热板；悬浮导热板依靠导热板导向机构悬浮在热端液面上下移动，导热板导向机构限制其前后左右移动，防止其撞击热端内壁。底座支撑架包括基础底座、两个垂直平行的摆筒支撑架。基础底座、摆筒支撑架为钢结构，用螺栓将它们固定成一个刚性整体。夹持器的两个半圆金属瓦夹持住摆筒热能转换器的中部形成刚性组件，夹持器两侧的支撑轴水平且同心，通过摆动轴承刚性组件被安装在两个摆筒支撑架之间的上端部，摆筒热能转换器的支撑轴与夹持器两侧的支撑轴重合。摆动轴承可以是一对滑动轴承，也可以采用滚动轴承、滑套轴承或磁力轴承。磕头式伴生气抽油机在摆筒热能转换器冷头端部安装抽油驴头采油机构，热头端部安装发电驴头平衡系统。驴头用来将A、B两端往复圆弧运动变为垂直直线往复运动。A、B端驴头圆弧面半径等于支撑轴心为圆心到A、B端驴头圆弧面的长度。为了保证在一定冲程长度下，将圆弧运动变为直线运动，驴头圆弧面长度为驴头悬点的最大冲程长度的1.3倍。抽油驴头采油机构中的抽油驴头通过钢丝绳、悬绳器带动光杆和抽油杆作上下往复的直线运动；通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磕头式伴生气抽油机，其特征是：用该抽油机中摆筒温差发动机的摆筒取代上下摆动的电动磕头机游梁；摆筒温差发动机以石油伴生气为热源，直接将热能转换成机械能，驱动摆筒上下摆动，替代电动磕头机的电动机；底座支撑架托起摆筒温差发动机的摆筒热能转换器，转换器抽真空后，注入一定量的低沸点液体；热头端有外燃内导的伴生气液面加热系统；热头端外部安装有发电驴头，带动平衡直行发电机工作，发出的电能满足磕头式伴生气抽油机中各用电装置需求；冷头端外部安装有抽油驴头，带动抽油机构工作，抽出石油及其伴生气；伴生气储气罐安全系统和抽油机控制系统保障磕头式伴生气抽油机安全运行。/n

【技术特征摘要】
1.一种磕头式伴生气抽油机，其特征是：用该抽油机中摆筒温差发动机的摆筒取代上下摆动的电动磕头机游梁；摆筒温差发动机以石油伴生气为热源，直接将热能转换成机械能，驱动摆筒上下摆动，替代电动磕头机的电动机；底座支撑架托起摆筒温差发动机的摆筒热能转换器，转换器抽真空后，注入一定量的低沸点液体；热头端有外燃内导的伴生气液面加热系统；热头端外部安装有发电驴头，带动平衡直行发电机工作，发出的电能满足磕头式伴生气抽油机中各用电装置需求；冷头端外部安装有抽油驴头，带动抽油机构工作，抽出石油及其伴生气；伴生气储气罐安全系统和抽油机控制系统保障磕头式伴生气抽油机安全运行。


2.根据权利要求1所述的磕头式伴生气抽油机，其特征是：热头端伴生气液面辐射型加热方式除采取黑体悬浮珠结构外，或采取黑体格栅结构，在启动热端液面位置安装黑体格栅层，黑体格栅层固定在热端内壁上。


3.根据权利要求1所述的磕头式伴生气抽油机，其特征是：辐射板采用铜板加石墨烯热辐射贴片结构；导热管采用铜管内装导热介质结构，或采用渠式超导热型导热管。


4.根据权利要求1所述的磕头式伴生气抽油机，其特征是：热端反射板为白体材料，安装在热端上部内壁上，反射电磁波。


5.根据权利要求1所述的磕头式伴生气抽油机，其特征是：热头端液面除采取辐射型加热方式外，或采用传导型加热方式，外部热能通过导热管传导给导热软线，导热软线再传导给悬浮导热板；悬浮导热板依靠导热板导向机构悬浮在热端液面上下移动，导热板导向机构限制其前后左右移动，防止其撞击热端内壁。


6.根据权利要求1所述的磕头式伴生气抽油机，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：任毛丁，
申请(专利权)人：郑州中亥戈环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41