一种伺服电机直驱抽油泵泵效测试试验装置及测试方法制造方法及图纸

一种伺服电机直驱抽油泵泵效测试试验装置及测试方法，包括抽油泵试验台机构及与之连接的液压气压管路系统；抽油泵试验台机构包括上台架和与之连接的试验台下台架，上台架和下台架通过旋转轴连接，上台架上安装有抽油泵动力直接驱动装置、抽油泵密封装置、抽油泵支撑装置；下台架安装有倾角模拟装置以及竖直支撑装置；本发明专利技术采用伺服电机直驱的动力驱动以及举升液压缸举升模拟倾角变化的方式，模拟工况全面(包括冲程、冲次、抽油泵沉没(入口)压力、井深(出口)压力、井倾角0

【技术实现步骤摘要】
一种伺服电机直驱抽油泵泵效测试试验装置及测试方法


[0001]本专利技术属于抽油泵性能检测
，具体涉及一种伺服电机直驱抽油泵泵效测试试验装置及测试方法。

技术介绍

[0002]人工举升是当前石油开采行业普遍采用的采油方式。人工举升装置一般由地面的抽油机系统、井下的抽油泵以及连接两部分的抽油杆组成，通过对抽油系统进行研究提出改进方案，可达到提高原油开采效率的目的。其中关键的采油部件抽油泵由于其工作位置处于井下，为其性能检测和故障维修带来诸多不便，同时抽油泵泵效是抽油系统效率的重要指标。因此，建立抽油泵泵效测试试验装置以及配套的测试方法可以极大方便对抽油泵泵效以及其他性能的检测和研究。
[0003]中国专利(公开号为CN104792475，名称为一种抽油泵密封性能试验、漏失量检测系统和试验装置)提出一种抽油泵密封性能试验、漏失量检测系统及配套试验装置，但该检测系统及配套试验装置仅针对抽油泵密封性能及漏失量进行检测，即仅能完成抽油泵出厂试验项目内容中的密封性能，缺乏对抽油泵泵效性能测试。
[0004]中国专利(公开号为CN2169710Y，名称为深井抽油泵动态模拟试验装置)提出一种深井抽油泵动态模拟试验装置，但该装置存在机械结构复杂，抽油泵倾角模拟范围小(最大倾斜度50
°
)，工况模拟不全面(如不具备油气混合功能)等问题。
[0005]胜利油田研制“水平井抽油泵模拟试验装置”，不具备井倾角功能。2018年东北石油大学论文《抽油泵人工举升模拟试验装置研制》中提出一种抽油泵人工举升模拟试验装置，可实现井倾角变化调节和油气混合试验功能，但存在抽油泵驱动依靠液压缸，冲程冲次调节不便，井倾角变化依靠上下、左右的滑车实现，整体结构复杂等问题。
[0006]综上，现有抽油泵测试试验装置及其测试方法主要存在以下缺点：
[0007](1)、试验装置机械结构相似且复杂。现有抽油泵测试试验装置在结构上多是对游梁式抽油系统的等比例缩小，尤其体现在试验装置的传动结构方面，抽油泵倾角模拟存在模拟范围小，倾角模拟实现装置结构复杂等问题。
[0008](2)、试验装置模拟工况不全面。抽油泵的实际工作环境是在油田井下，泵效影响因素复杂，现有抽油泵测试试验装置不能全面的模拟井上井下工况，如油气混合输入工况、变速驱动工况等。
[0009](3)、
技术实现思路
以介绍试验台装置为主，缺少对测试方法的相关说明，各部分井下工作条件的模拟实现原理说明不够具体。
[0010](4)、测试内容比较单一，缺少对抽油泵井下复合工作条件的模拟研究。

技术实现思路

[0011]为克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种伺服电机直驱抽油泵泵效测试试验装置及测试方法，模拟工况全面(包括冲程、冲次、抽油泵沉没(入口)压力、井深
(出口)压力、井倾角0
‑
90
°
无级调节、气液比、模拟柱塞运动变化曲线)，机械结构简单，智能程度高以及安全可靠高效。
[0012]为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0013]一种伺服电机直驱抽油泵泵效测试试验装置，包括抽油泵试验台机构及与之连接的液压气压管路系统；抽油泵试验台机构包括上台架1和与之连接的试验台下台架2，上台架1和下台架2通过旋转轴45连接，上台架1上安装有抽油泵动力直接驱动装置、抽油泵密封装置、抽油泵支撑装置；下台架2安装有倾角模拟装置以及竖直支撑装置11。
[0014]所述的上台架1上安装一对轴承座16，轴承座16贴合在下台架2上，其上安装圆柱滚子轴承17，旋转轴45两端与轴承17过盈配合，从而实现上台架1和下台架2连接；在进行井倾角模拟试验时，上台架1通过旋转轴45以及在举升液压缸10的作用下整体旋转至指定角度。
[0015]所述的抽油泵动力直接驱动装置包括伺服电机3、减速器4以及滚珠丝杠模组5；滚珠丝杠模组5底座固定在上台架1上，减速器4通过联轴器与滚珠丝杠模组5的法兰端连接，伺服电机3的输出轴通过联轴器连接减速器4，伺服电机3输出轴将动力传递到减速器4，减速器4将动力传递到丝杠，通过丝杠实现伺服电机3的旋转运动到抽油泵抽汲往复运动的转变；滚珠丝杠模组5上安装滑台面板支撑架13，其与抽油泵12的抽油杆通过驱动连接部件14直接连接，进而实现滚珠丝杠模组5带动抽油泵12进行往复抽汲运动；抽油泵动力直接驱动装置通过滚珠丝杠模组5底部安装钢板固定在上台架1上，滚珠丝杠模组5的有效行程为1500mm，抽油泵12的冲次通过控制伺服电机3的转速来进行调节，实现最大冲次为6次/min；对伺服电机3的运动规律及周期进行控制，使伺服电机3输出不同运动曲线，进而模拟柱塞不同运动规律下测试泵效。
[0016]所述的抽油泵密封装置包括抽油泵吸油口静密封装置8、抽油泵动密封装置9；抽油泵吸油口静密封装置8固定在吸油端上支撑钢板18上，吸油端上支撑钢板18由支撑套筒7支撑并固定在上台架1上；吸油端上支撑钢板18的安装孔均为腰型孔，抽油泵吸油口静密封装置8一端通过螺纹与抽油泵12的吸油口连接，与吸油口连接部分为自带管螺纹密封；另一端通过螺纹连接油管接头；抽油泵吸油口静密封装置8两端均有O型密封圈，抽油泵动密封装置9固定在排油端上支撑钢板19上，排油端上支撑钢板19由支撑套筒7支撑并固定在上台架1上；抽油泵动密封装置9由动密封20以及动密封压盖21组成，两部分之间有O型密封圈22，动密封压盖21与动密封20通过螺栓压紧连接；动密封20侧面开有排油口，使抽油泵油液从排油口排出，在动密封20内部依次开有导向环23、唇形密封圈24以及四氟垫片25的安装槽，动密封的原理为导向环23为抽油杆提供导向以及支撑作用，使其保持稳定；唇形密封圈24起到往复动密封的作用，其后的四氟垫片25起到支撑和导向作用；动密封压盖21内部采用环形迷宫密封；在动密封压盖21出口，安装有防尘密封圈26。
[0017]所述的抽油泵支撑装置包括抽油泵支撑架6、支撑套筒7；泵支撑架6由上下两部分组成，每部分均按照抽油泵的泵径加工成“V”型槽，上下两部分合在一起将抽油泵12夹持固定，并通过螺栓固定在泵支撑架上支撑钢板15上，泵支撑架上支撑钢板15由支撑套筒7支撑，将泵支撑架上支撑钢板15和支撑套筒7一同固定在上台架1上。
[0018]所述的下台架2作用是为上台架1提供支撑平台；一对旋转横板27分别固定在下台架2内侧，并在前端开设通孔，固定在上台架1上的轴承座16与旋转横板27贴合，旋转轴45两
端穿过通孔并与圆柱滚子轴承17过盈配合，从而实现上台架1围绕下台架2的转动。
[0019]所述的倾角模拟装置包括举升液压缸10、顶起支撑板28；举升液压缸10两端分别铰接在下台架2和顶起支撑板28上，顶起支撑板28固定在上台架1上，在进行倾角模拟试验时，举升液压缸10将上台架1整体举升，在达到指定角度时举升液压缸10保压，使上台架1的举升状态保持在指定位置。
[0020]所述的竖直支撑装置11与下台架2底部连接，当上台架1被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伺服电机直驱抽油泵泵效测试试验装置，其特征在于：包括抽油泵试验台机构及与之连接的液压气压管路系统；抽油泵试验台机构包括上台架(1)和与之连接的试验台下台架(2)，上台架(1)和下台架(2)通过旋转轴(45)连接，上台架(1)上安装有抽油泵动力直接驱动装置、抽油泵密封装置、抽油泵支撑装置；下台架(2)安装有倾角模拟装置以及竖直支撑装置(11)。2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述的上台架(1)上安装一对轴承座(16)，轴承座(16)贴合在下台架(2)上，其上安装圆柱滚子轴承(17)，旋转轴(45)两端与轴承(17)过盈配合，从而实现上台架(1)和下台架(2)连接；在进行井倾角模拟试验时，上台架(1)通过旋转轴(45)以及在举升液压缸(10)的作用下整体旋转至指定角度。3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述的抽油泵动力直接驱动装置包括伺服电机(3)、减速器(4)以及滚珠丝杠模组(5)；滚珠丝杠模组(5)底座固定在上台架(1)上，减速器(4)通过联轴器与滚珠丝杠模组(5)的法兰端连接，伺服电机(3)的输出轴通过联轴器连接减速器(4)，滚珠丝杠模组(5)上安装滑台面板支撑架(13)，其与抽油泵(12)的抽油杆通过驱动连接部件(14)直接连接，进而实现滚珠丝杠模组(5)带动抽油泵(12)进行往复抽汲运动；滚珠丝杠模组(5)的有效行程为1500mm，抽油泵(12)的冲次通过控制伺服电机(3)的转速来进行调节，实现最大冲次为6次/min；对伺服电机(3)的运动规律及周期进行控制，使伺服电机(3)输出不同运动曲线，进而模拟柱塞不同运动规律下测试泵效。4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述的抽油泵密封装置包括抽油泵吸油口静密封装置(8)、抽油泵动密封装置(9)；抽油泵吸油口静密封装置(8)固定在吸油端上支撑钢板(18)上，吸油端上支撑钢板(18)由支撑套筒(7)支撑并固定在上台架(1)上；吸油端上支撑钢板(18)的安装孔均为腰型孔，抽油泵吸油口静密封装置(8)一端通过螺纹与抽油泵(12)的吸油口连接，与吸油口连接部分为自带管螺纹密封；另一端通过螺纹连接油管接头；抽油泵吸油口静密封装置(8)两端均有O型密封圈；抽油泵动密封装置(9)固定在排油端上支撑钢板(19)上，排油端上支撑钢板(19)由支撑套筒(7)支撑并固定在上台架(1)上；抽油泵动密封装置(9)由动密封(20)以及动密封压盖(21)组成，两部分之间有O型密封圈(22)，动密封压盖(21)与动密封(20)通过螺栓压紧连接；动密封(20)侧面开有排油口，使抽油泵油液从排油口排出，在动密封(20)内部依次开有导向环(23)、唇形密封圈(24)以及四氟垫片(25)的安装槽，动密封的原理为导向环(23)为抽油杆提供导向以及支撑作用，使其保持稳定；唇形密封圈(24)起到往复动密封的作用，四氟垫片(25)起到支撑和导向作用；动密封压盖(21)内部采用环形迷宫密封；在动密封压盖(21)出口，安装有防尘密封圈(26)。5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述的抽油泵支撑装置包括抽油泵支撑架(6)、支撑套筒(7)；泵支撑架(6)由上下两部分组成，每部分均按照抽油泵的泵径加工成“V”型槽，上下两部分合在一起将抽油泵(12)夹持固定，并固定在泵支撑架上支撑钢板(15)上，泵支撑架上支撑钢板(15)由支撑套筒(7)支撑，将泵支撑架上支撑钢板(15)和支撑套筒(7)一同固定在上台架(1)上。6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述的倾角模拟装置包括举升液压缸(10)、顶起支撑板(28)；举...

【专利技术属性】
技术研发人员：李靖祥，闫晓宇，孟已轩，冯浩，杨菡，赵升吨，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：