一種數控鏈輪石油抽油機的製作方法

2023-09-22 19:00:45

專利名稱：一種數控鏈輪石油抽油機的製作方法
技術領域：
一種數控鏈輪石油抽油機，它屬於石油開採機械，用於石油油井採油，特別適用於高粘度石油的開採。
現在石油井使用的抽油機，採用電動機等動力源帶動曲柄轉動，通過與曲柄相連的連杆或連繩等機構，把轉動變為往復運動。由於曲柄連杆(或連繩)的結構限制，抽油機活塞運動的行程受到限制，往往不能達到理想長度。在我國的油田中，有很多都是高粘度的稠質油。由於稠質油的粘度大，對抽油活塞的阻力和速度響應也與普通輕質石油不一樣。現在使用的普通機械抽油機，採用電動機等帶動曲柄轉動。由於用普通電動機，轉速和工況不可任意調節，抽油活塞的運動速度只能按傳動機構固有機械規律運行，會產生抽空等問題，降低了抽油效率。此外，對於稠質油井，每一口井的粘度等差別較大，在油井的生產過程中，石油粘度也會發生變化，因而普通抽油機對這些油井的適應性能差，生產率和能量利用效率都很低。
本實用新型是發明一種可適應於各種石油粘度的抽油機，能自動調節抽油活塞運動速度曲線和運動周期，使油井生產有較高的生產效率和能量利用率。
本實用新型如附


圖1所示。它有抽油井筒1、抽油活塞2、鏈條3、抽油機架4、鏈輪5、電動機6、減速器11和配重12，其特徵在於在電動機6的輸入端接有可調逆變電源7，抽油井出油口裝有壓力傳感器8，有用於測量活塞2位置的位置傳感器9和對可調逆變電源7進行控制的可編程控制器10，壓力傳感器8，位置傳感器9與可編程控制器10的輸入端相連。
本實用新型的工作原理與現有普通抽油機相仿，也是使用電動機6通過減速器11帶動鏈輪5轉動。而鏈輪5的轉動使鏈條3直線運動。鏈條3的一端與抽油活塞2連接，另一端與配重12連接。通過控制改變電動機6的正反向轉動從而使鏈條3做往復運動，帶動活塞2上下運動，完成抽油動作。由於電動機6的輸入端接有可調逆變電源7，通過可編程控制器10的控制，可以改變可調逆變電源7的輸出頻率、相位關係和電壓，使電動機6的轉速和轉向都可以控制，因而可人為改變抽油活塞2的運動關係和速度。通過壓力傳感器8和位置傳感器9測量活塞抽油阻力與位置，同時輸入到可編程控制器10中，可編程控制器10根據輸入的運行狀態與設定的最佳運行值進行比較，對可調逆變電源7進行控制，使活塞運行在最佳工作狀態，自動避免抽空現象的發生。在本實用新型中，使用配重12接在鏈條3的另一端，使它與抽油活塞等運動件配平，使得電機6的輸出扭矩只承受抽油時的動載荷。
由於本實用新型使用了可控逆變電源對電機的轉速和轉向進行控制，使用減速器減速後通過鏈輪帶動鏈條運動，可以直接得到抽油活塞的往復運動，並可人為改變抽油活塞運行時的速度曲線，而且可控逆變電源的頻率與電壓是通過壓力傳感器和位置傳感器測量活塞運動的工況後，使用可編程控制器根據預先設定的最佳工作條件進行判斷之後進行調節的，因而它既能自行適應各種石油粘度和含水量的變化，也可以使抽油機運行在最佳工作狀態，使油井有較高的生產效率和能量利用率。
本實用新型所用的可調逆變電源7可以使用如專利號為CN90202757和專利號為CN90203323的專利，也可以使用日本富士公司的G7系列逆變器，本實用新型無特殊要求。本實用新型中，也可以把電動機6和可調逆變電源7的組合換為如專利號為CN89213615的「一種全電控大功率執行裝置」，或是專利號為CN89215098的「一種隨機同軸換向電動機」，或是專利號為CN90202857的「一種大功率變流差頻調速電動機」。本實用新型中的可編程控制器10可以是普通工業過程控制器，也可以是工業控制計算機，甚至可以是與其它控制部分或其它油井共有的中央控制計算機，通過標準工業控制介面，使用分時分址的方法對各傳感器和控制機構進行測量和控制。本實用新型的壓力傳感器8可以裝在井口，也可以裝在活塞2上。壓力傳感器8可以有多個，同時測量如活塞2上部和下部的壓力。位置傳感器9可以使用光敏或磁敏型無接觸磁性開關，可以裝在抽油機架4或抽油井口與鏈條3較近的地方，磁性體或反光體裝在鏈條3上，通過鏈條位置測量，從而得到活塞位置。位置傳感器9也可以裝在鏈輪5處，利用鏈輪5的位置可以通過可編程控制器10的計算能力解算出活塞位置。安裝在鏈輪5處的位置傳感器9還可以用如光柵傳感器等可以得到多位置值的傳感器，得到較高的位置精度。本實用新型可在可編程控制器10的輸入端增加如環境溫度和等出石油溫度等的傳感器，通過增加這些測量數據，使控制策略條件更加準確，控制精度提高，抽油機的工作更加優化。在可編程控制器10的輸入部還可以增加適應於油田生產管理控制的輸入端，通過油田生產調度來控制各個油井的生產，實現生產管理的自動化。
權利要求1.一種數控鏈輪石油抽油機，它有抽油井筒1、抽油活塞2、鏈條3、抽油機架4、鏈輪5、電動機6、減速器11和配重12，其特徵在於在電動機6的輸入端接有可調逆變電源7，抽油井出油口裝有壓力傳感器8，有用於測量活塞2位置的位置傳感器9和對可調逆變電源7進行控制的可編程控制器10，壓力傳感器8，位置傳感器9與可編程控制器10的輸入端相連。
專利摘要一種數控鏈輪石油抽油機，特別適用於高粘度石油的開採。它有抽油井筒、活塞、鏈條、機架、鏈輪、電動機、減速器和配重，其特徵在於在電動機的輸入端接有可調逆變電源，抽油井出油口裝有壓力傳感器和位置傳感器以及接收傳感器信號對可調逆變電源進行控制的可編程控制器。通過不斷測量抽油活塞的動力學情況，並與最佳狀態進行比較，調節可調逆變電源的輸出頻率，使抽油機運行在最佳工作狀態，有較高的生產率和能量效率。
文檔編號E21B43/00GK2107527SQ9220000
公開日1992年6月17日 申請日期1992年1月3日 優先權日1992年1月3日
發明者石行 申請人:北京市西城區新開通用試驗廠