一种采油提升机的势能研发及其应用方法

摘要

本发明公开了一种采油提升机的势能研发及其应用方法，包括底座和采油，底座的顶部分别固定连接有游梁杆、横梁驱动点、连杆、曲柄、驱动电机、主机支架、智能控制器和势能发电系统平台，主机支架的顶部固定连接有游梁轴承座，游梁轴承座的表面设置有游梁杆，游梁杆的表面设置有横梁驱动点，横梁驱动点、和驱动电机之间通过曲柄活动套接以及应用方法。本发明涉及采油提升机技术领域。该采油提升机的势能研发及其势能研发应用方法，解决了抽油机运行中的不平衡缺点，加长了抽油机的冲程，将抽油杆垂直运行势能转换为旋转机械能，带动直流发电机发电、并回收返馈应用，从而大幅度的降低了采油提升机的生产运行成本。

说明书

技术领域

本发明涉及采油提升机技术领域，具体为一种采油提升机的势能研发及其应用方法。

背景技术

石油开发技术领域：采油提升机是必备的生产设备，在我国油田采油深度一段在1000米至3000米，具有相当量的深度，采油泵也必须按装到油层液面范围，下潜抽油泵由抽油杆连接，粗略计算每口采油提升泵的重量约在4吨至12至吨的范围。

但现有的采油提升机存在以下问题；

1.当前油田常规采油提升机多为游梁式抽油机，采油端由抽油杆、抽油泵组成，驱动端由驱动电机、变速箱、和曲柄组成。提升机运行总功效率均为12%--23%，最高可达30%，这种能耗大的采油设备导至采油成本过高。

2.随着老油田的注水开发，油田已经开始进入高含水采油期，当前只有不断提高采液产量，才能以液保油，这是注水采油田保证原油稳产的必然趋势，这种开采的特点，必需加大抽油机的提升冲程，而现应用的常规型游梁式抽油机，机型偏小，在一定程度上已经不能满足长冲程、低冲次的生产要求。

3.在驱动电机带动抽油机运行期间：当抽油杆、抽油泵上冲时段，采油管内液体向上运动，驱动电机做正功，当抽油杆和抽油泵回落时段：抽油杆和抽油泵的自重作用，贯性下的势能反拖驱动电机作负功，因此驱动电机在上、下冲程的运行中，承受着相差较大的交变负荷，造成了抽油机工作运行中的不平衡。

4.抽油机的运行不平衡将给抽油装置带来严重危害，如：浪费电功率，降低驱动电机的效率，和使用寿命，引发抽油机的机械振动，造成曲柄旋转速度不均匀、折断抽油杆等机械故障。

5.在供电方面：由于抽油机的驱动电机在生产运行中，承担的负荷变化差异太大，选配驱动电机功率必需选大为标准，呈现了“大马拉小车”的不匹配现象，从而加大了设备投入功率，同时还降低了供电网络的匹配利用率。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种采油提升机的势能研发及其应用方法，解决了能耗较大、不能满足长冲程、低冲次的生产要求，在上、下冲程的运行中，承受着相差较大的交变负荷，造成了抽油机工作运行中的不平衡、费电功率，降低驱动电机的效率，和使用寿命，引发抽油机的机械振动，造成曲柄旋转速度不均匀、折断抽油杆等机械故障，同时还降低了供电网络的匹配利用率的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种采油提升机的势能研发，包括底座和采油，所述底座的顶部分别固定连接有游梁杆、横梁驱动点、连杆、曲柄、驱动电机、逆变器、主机支架、智能控制器和势能发电系统平台。

所述主机支架的顶部固定连接有游梁轴承座，所述游梁轴承座的表面设置有游梁杆，所述游梁杆的表面设置有横梁驱动点，所述杠杆横梁驱动点、和驱动电机之间通过曲柄装置活动套接。

所述游梁杆设置有驴头和遥控配重系统，所述遥控配重系统的表面固定设置有粗调配重块和遥控细调配块，所述驴头的表面设置有悬绳器,所述遥控配重系统设置在驴头相互对应的一端。

所述势能发电系统平台的顶部设置有直流发电机和充电控制器、蓄电池组，所述蓄电池组的表面设置有逆变器和变频器，所述直流发电机与驱动电机同轴联接连动。

优选的，所述智能控制器通过导线与传感器、直流发电机、直流充电控制器、蓄电池组和逆变器、智能电源开关实现电性连接。

优选的，所述智能控制器通过曲柄传感器与直流发电机定子、开关元件相接。

优选的，所述智能控制器输送的过程中设置势能回收电能和供电网络。

优选的，所述智能控制器通过导线与驱动电机、逆变器、直流充电控制器、蓄电池组实现电性连接。

本发明还公开一种采油提升机的势能研发，应用方法包括以下步骤：

S1、抽油机的结构改进：以主机支架为中心点，在游梁轴承座的表面上设置一根游梁杆，游梁杠的一端配置驴头和对应端游梁配重块，驴头端的应负载为，抽油杆、抽油泵的重量，加至采油提升液量的重量和输出干网的回压，对端设配重块，平衡块是根据驴头端的负载总重量相应配置的，使该结构形成游梁杆两端负载重量静态平衡，由于抽油杆或配重块都呈垂直状态往复运行，在向下冲程过程中都会产生贯性自然下行势能，提升机在采油运行时，抽油杆重量和配重块重量所产生下行势能，近似相互对等，由於杠杆两端的下行势能轮动叠加在驱动电机的驱动功率上作功，所以节能效果可高达50%的电功率；

S2、采油提升机势能的研发，提升机在生产运行过程中，抽油杆系统具有一定量的重量，在下行冲程期间会产生垂直贯性势能，潜在能量很大，将其转换、回收、再用，提升机的驱动电机与直流发电机是同轴联动，发电机定子绕组在不加负荷的情况下，直流发电机空载驱动功率是很小的，在智能控制器的作用下，通过曲柄电传感器、可控开关、发电机定子线圈绕组，实施程序化发电、完成势能量的回收，直流发电机产生直流电能通过直流充电控制器将电能蓄存在蓄电池组中，当蓄电池组蓄能电量达到一定量值时，在智能控制器的作用下，经逆变器、变频器，将其有功能量定时、定量、的返馈到驱动电机作功，完成贯性垂直势能的发电回收和返馈到驱动电机的应用。

有益效果

本发明提供了一种采油提升机的势能研发及其应用方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

1.本发明改进了采油提升机的机械结构，采用杠杆式游梁单边驱动，采用杠杆式单边驱动可节能降耗效果显著。

2.采用杠杆式游梁单边驱动：解决了抽油机运行中的不平衡缺点，利用摆动角大，加长了抽油机的冲程。

3.该采油提升机的势能研发及其应用方法，通过机械结构的变换和传递，将抽油杆垂直运行势转换为旋转形式的机械能。

4.该采油提升机的势能研发及其应用方法，通过多种方案方法将提升机抽油杆下行中所产生的自然势能，进行提取、转换、蓄存、转为有功能源，然后在智能控制器的作用下，将这股有功能量，定时、定量的返馈到驱动电机应用作功采油，达到节能降耗、降低采油运行生产成本的目的。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构提升机势能分析图；

图3为本发明结构采油提升机势能发电控制示意图。

图中：1、采油；2、悬绳器；3、驴头；4、游梁杆；5、游梁轴承座；6、遥控配重系统；7、配重块；8、横梁驱动点；9、连杆；10、曲柄；11、驱动电机；12、直流发电机；13、蓄电池组；14、逆变器；15、供电网络；16、智能控制器；17、主机支架；18、底座。

具体实施方式

对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种采油提升机的势能研发，包括底座18和采油1，底座18的顶部分别固定连接有游梁杆4、横梁驱动点8、连杆9、曲柄10、驱动电机11、逆变器14、主机支架17、智能控制器16和势能发电系统平台，主机支架17的顶部固定连接有游梁轴承座5，游梁轴承座5的表面设置有游梁杆4，游梁杆的表面设置有横梁驱动点8，横梁驱动点8、逆变器14和驱动电机11之间通过曲柄10活动套接，游梁杆4设置有驴头3和遥控配重系统6，遥控配重系统6的表面固定设置有粗调配重块7和遥控细调配块，驴头3的表面设置有悬绳器2,遥控配重系统6设置在驴头3相互对应的一端，势能发电系统平台的顶部设置有直流发电机12和直流充电控制器、蓄电池组13，蓄电池组13的表面设置有逆变器14和变频器，直流发电机12与驱动电机11同轴联接连动，智能控制器16通过导线与传感器、直流发电机12、直流充电控制器、蓄电池组13和逆变器14、智能电源开关实现电性连接，智能控制器16通过曲柄传感器与直流发电机定子、开关元件相接，智能控制器16通过导线与驱动电机11、逆变器14、直流充电控制器、蓄电池组13实现电性连接，智能控制器16输送的过程中设置势能回收电能和供电网络15联接。

请参阅图2-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种采油提升机的势能研发，应用方法包括以下步骤：

S1、抽油机的结构改进：以主机支架17为中心点，在游梁轴承座5的表面上设置一根游梁杆4，游梁杠杆的一端配置驴头3和对应端游梁配重块7，驴头3端的负载为，抽油杆、抽油泵的重量，加至采油提升液量的重量和输出干网的回压，对端设配重块7，平衡块是根据驴头端的负载总重量相应配置的，使该结构形成游梁杆4两端负载重量静态平衡，由于抽油杆或配重块7都呈垂直状态往复运行，在向下冲程过程中都会产生贯性自然下行势能，提升机在采油运行时，抽油杆重量和配重块7重量所产生下行势能，近似相互对等，由於杠杆两端的下行势都能轮动叠加在驱动电机11的驱动功率上作功，所以节能效果可高达50%的电功率；

S2、采油提升机势能的研发，提升机在生产运行过程中，抽油杆系统具有一定量的重量，在下行冲程期间会产生垂直贯性势能，潜在能量很大，将其转换、回收、再用，提升机的驱动电机11与直流发电机12是同轴联动，发电机定子绕组在不加负荷的情况下，直流发电机12空载驱动功率是很小的，在智能控制器16的作用下，通过曲柄电传感器、可控开关、发电机定子线圈绕组，实施程序化发电、完成势能量的回收，直流发电机12产生直流电能通过直流充电控制器将电能蓄存在蓄电池组13中，当蓄电池组13蓄能电量达到一定量值时，在智能控制器16的作用下，经逆变器14、变频器，将其有功能量定时、定量的返馈到驱动驱动电机11作功，完成贯性垂直势能的发电回收和返馈到驱动电机11的应用。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。