[其他]长冲程抽油机

说明书

本发明与抽油机，特别是无梁式长冲程抽油机有关。本发明采用一台电动机作为动力源，一个对称布置在塔架两外侧下部并始终同步运动的双曲柄连杆机构被用来产生往复直线运动，其运动规律近似为简谐运动，一个由固定滑轮组和可运动滑轮组构成的放大机构把双曲柄连杆机构产生的近似简谐的往复直线运动的冲程成倍放大，放大倍数与每个滑轮组中参与工作的滑轮个数有关，然后传递给与该放大机构相联接的平衡重一光杆系统，使光杆作长冲程往复运动，其规律近似简谐运动。曲柄的工作长度可以很方便地调整，以获得所需要的冲程。若改变冲程放大机构中参与工作的滑轮个数，则冲程可在更大范围内变化。光杆冲数的变化靠改变电机转速或改变电动机与减速器之间皮带传动的传动比来实现。

在详细叙述本发明之前，先回顾一下有关的先有技术，对于理解和适当评价本发明是有所裨益的。目前，主要使用抽油机从那些不能自喷的油井中向外抽油。随着开采时间的推移，老油田的油井液面不断下降、和需要开发蕴藏在较深地层中的石油，要求抽油机的下泵深度不断增加，因而产生了新的技术难题。首先是泵效问题，因为用金属制成的抽油杆是弹性体，在自重及载荷作用下，将产生弹性伸长。抽油杆上下往复工作时，这种弹性伸长会造成冲程损失。下泵深度越大，有效冲程损失则越大、泵油效率也越低。然而，如果加大抽油机的工作冲程，则相对冲程损失就会降低。因此在这种场合比较理想的是尽量使用长冲程抽油机。此外，对于高含水油田和高粘度油田的开采、加大抽油机冲程的效果也很好。在相同排量条件下，增加抽油机的冲程意味着可以相应地减少冲数、速度以及加速度，这又产生了许多另外的好处。首先，因为抽油杆是在可变载荷下工作，其疲劳寿命与所经历的应力循环次数有关，减少冲数意味着减少一定期间中的应力循环次数，可使抽油杆的疲劳寿命增长。另外，降低速度和加速度有助于减缓抽油杆和缸筒的摩损，而冲程加大，又使得缸筒内表面的摩损分散在较大的面积上，而不是集中在一个较小的区域，这也有助于延长缸筒的使用寿命。简言之，增加冲程，可以提高容积效率和延长零件使用寿命。

长冲程抽油机按其结构可分为两大类，即游梁式和无梁式。游梁式长冲程抽油机，其中一种见美国专利4，306，463号，具有一个铰支在起重柱上可自由摆动的游梁，梁的一端有平衡重，另一端有一个驴头，光杆通过绳索与驴头联接，通过电动机或液压机构使游梁上下摆动，从而带动光杆上下运动。游梁式抽油机的缺点是结构不够紧凑、笨重、占地面积较大，旋转平衡块产生较大的离心力等。

无梁式长冲程抽油机一般都有一个直立的塔架，塔架顶部有一个可转动的轮子，连结光杆的绳索或皮带从该轮一边垂下，从轮的另一边垂下的绳索或皮带上安装着平衡重物，通过电机或液压马达驱动的铰盘直接或间接地带动光杆运动。冲程的换向靠电动机或液压马达反向转动实现。接近冲程端点时的减速或缓冲也靠电气或液压控制机构实现。

美国专利3，285，081显示了一种无梁式长冲程抽油机，它包括一个塔架，固定在塔架顶端的鼓轮，鼓轮上悬挂着沿相反方向运动的平衡重和杆绳，使鼓轮正反向转动的驱动装置由一台可正反向旋转的电动机以及减速器和连接减速器输出轴和鼓轮的绳索组成。其冲程长度取决于在这一冲程中电机转过的圈数，光杆上下冲程的换向及换向时的减速和缓冲靠用机械-电气方式控制电机换向及启停来实现。

与本发明有关的先有技术还可参阅美国专利3，538，777、3，695，17、3，771，609、4，052，907、4，062，640、4，388，837、4，391，155。