[发明专利]自对准的流体驱动抽油机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年9月9日提交的美国临时申请61/875,561的权益及优先权，将其 通过引用并入本文。

背景技术

本公开内容涉及用于井下有杆泵往复运动的改进型油田抽油机。从历史上看，传 统的油田抽油机使用枢接在地面支撑架上的“游梁”。该梁通过连接至可旋转的齿轮传动的 曲柄臂而来回摇动。该梁通常通过钢丝绳连接在杆柱上，并且该梁的往复运动提供了往复 提升和降低杆柱的运动。这些抽油机是相对大型且体积庞大的结构，这是悬吊提升负载所 必需的。

最近，液压驱动抽油机已经变得越来越流行。在一种配置中，线性运动系统采用在 光杆(polishedrod)上方或下方居中的单个液压缸。通常，使用桅杆将单个液压缸悬吊在 光杆上方。该光杆直接耦合至液压缸，作用于活塞环侧的液压压力使液压缸缩回，从而提升 杆。该桅杆可以附接到地面，套管或管道上。其他配置中采用了偏移液压缸，其中一个或多 个滑轮附接到液压缸的杆端。钢丝绳穿过滑轮，使得绳子的一端连接在杆柱上，另一端是死 线(dead-lined)。当液压缸伸展时，该钢丝绳将提升运动传递给杆柱。

发明内容

本文描述的是一种紧凑型的人工提升液压抽油系统，其可以简化安装、使用寿命 更长且易于维护。梁可枢转地安装在井口、地面或其他锚定结构，一个或多个液压缸关于该 梁不对称安装。这种安装被设计成围绕枢轴枢转和滑动，以便为井下抽油杆柱提供自对准 提升力。该抽油系统的自对准性质消除了液压缸和光杆的侧向载荷。

在一些实施例中，该系统包括梁，其不对称且平行于该光杆。该梁的底部枢转或刚 性附接至井口，管口或壳体上，并且一个或多个液压缸被平行但轴向偏离枢转横梁中心安 装。在一些实施例中，该液压缸的端部附接至行进组件，该行进组件包括沿由横梁的轮廓形 成的轨道滚动的行进头。光杆被附接至该行进头，使得液压缸的往复运动被耦接以引起杆 柱做类似运动。在一个实施例中，该行进组件包括旋转元件，如链轮或滑轮，被连接到液压 缸的活塞杆端。该行进组件还包括柔性机构，例如链，缆绳，或绳索，其穿过该旋转元件并向 光杆提供提升力。

一些实施例不需要升高桅杆在光杆上方悬吊液压缸。整个抽油机可以在地面组 装，然后枢转竖立到位。这可以不使用如起重机或吊杆车等高架起重设备来完成。一些实施 例被配置成，在液压压力被施加至液压缸的盖端且所述液压缸伸展时，提升所述杆。现有技 术中，利用悬吊在井上方的单缸时，液压缸的环侧必须被用于在上行冲程提升杆。由于液压 缸活塞的环侧具有比盖侧小的表面积，这种配置需要更高的液压压力来提高提升杆所需的 力。

在一些实施例中，可能需要在光杆上方悬吊所述液压缸，利用液压缸的缩回力将 杆从井中提升。在这里，所述抽油机可以在地面组装并枢转地竖立到位。

本文所描述的实施例还具有很多优于配置钢丝绳滑轮的传统液压抽油机的固有 优势。在现有技术中，由于滑轮尺寸的物理限制，钢丝绳经常成为高磨损品。尽管传统的“游 梁”抽油机被配置成钢丝绳弯曲半径70英寸或以上，现有的液压抽油机通常配置成滑轮的 弯曲半径为12英寸或更小。这种小直径的弯曲半径严重降低了钢丝绳的寿命，从而增加了 维护成本，并提高了因为钢丝绳故障频繁而引起的HSE风险。与现有技术中所提供的刚性安 装液压缸相反，本文描述的实施例，由于连接至井结构的液压缸自由枢转的性质，其可以使 用较大半径的滑轮。在这种情况下，当液压缸在缩回及伸展位置之间的移动时，液压缸相对 于所述光杆的角度将无限地改变。

其它优点是关于多个对称布置的液压缸。一些液压抽油机需要两个或多个特别设 计的液压缸刚性连接在上下安装板之间，示例性实施例可以利用单缸构造。缸越少必定会 产生较低的初始成本，且未来的维护成本也较低。更进一步地，不考虑液压缸数量，这些实 施例可以利用配置销及挂钩端连接的低成本的商品型液压缸。这些液压缸比现有技术中需 要的脊形安装基座配置的定制制造的液压缸成本低。在一些实施例中，这些液压缸可以在 多个点刚性附接到垂直安装梁上。因此，相比现有技术中底座安装缸，本发明能够更好地处 理柱载荷。