高效节能的液压抽油机

技术领域

本申请涉及到抽油机领域，特别涉及到一种高效节能的液压抽油机。

背景技术

游梁式抽油机具有结构简单、制造容易、维修方便、使用可靠、成本低等特点，可以长期在油田全天候运转，但由于抽油杆重量大，造成常规游梁式抽油机自身的结构巨大，并随着冲程增加，游梁式抽油机结构也随之变大，导致设备启动惯性巨大，进而要求电机功率必须远超抽油实际需求。在实际运行过程中，游梁式抽油机的电机多以轻载工况运行，大部分游梁式抽油机的电机平均负载率只有20％～30％，造成能源极大浪费。为此，美国威德福国际公司发明了皮带式抽油机，该机加长冲程对结构影响不大，仅需要加高机架和链条行程，相对游梁式抽油机是质的飞跃。皮带式抽油机同样无法解决惯性启动和换向时刹车冲击和启动冲击，所以电机功率一样远大于抽油实际能量需求。因此，液压抽油机应运而生，其利用油压的优质启动性能，解决惯性启动和换向时刹车冲击和启动冲击的消耗大量能源的问题。

但是发明人发现，液压抽油机在换向的过程中会产生巨大的冲击，容易使油缸或相关管路发生爆裂或漏油，所以无法实现高冲次的抽油，其一般冲次为3次左右，无法如上述游梁式抽油机或皮带式抽油机的冲次(6-9次)，所以降低了抽油的效率。因此，需要一种可以提高冲次的液压抽油机。

申请内容

本发明的主要目的为提供一种高效节能的液压抽油机，旨在解决现有技术的液压抽油机无法实现高冲次的技术问题。

为了实现上述发明目的，本申请第一方面提出一种高效节能的液压抽油机，包括机架、油缸、液压系统、有杆腔储能器、无杆腔储能器、配重块、上下行程调节机构、第一定滑轮、皮带和抽油杆；

所述第一定滑轮设置在所述机架上；

所述皮带绕在所述第一定滑轮上，一端与所述配重块连接，另一端与所述抽油杆连接；

所述油缸固定安装在所述机架上，所述油缸的油缸杆连接所述配重块；

所述液压系统通过有杆腔油管和无杆腔油管分别连所述油缸的有杆腔和无杆腔；

所述有杆腔储能器设置在所述有杆腔的端部或有杆腔油管上；

所述无杆腔储能器设置在所述无杆腔的端部或无杆腔油管上；

所述上下行程调节机构的开关设置在所述机架上，用于确定所述油缸的行程是否到位。

进一步地，所述高效节能的液压抽油机还包括P路储能器；

所述P路储能器设置在所述液压系统的换向阀前的P路管道上。

进一步地，所述油缸的油缸杆做伸出运动时，所述皮带带动所述抽油杆上升。

进一步地，所述油缸杆的自由端朝向地面设置，所述油缸杆的自由端与所述配重块直接连接。

进一步地，所述高效节能的液压抽油机还包括第一动滑轮、第一拉绳、第二拉绳和多个第二定滑轮；

所述第一动滑轮设置在所述油缸杆的油缸杆上，所述多个第二定滑轮设置在所述机架上；

所述第一拉绳的一端固定在所述油缸或机架上，另一端经过第一动滑轮和一个或多个第二定滑轮连接所述配重块的顶部；

所述第二拉绳的一端固定在所述油缸或机架上，另一端经过第一动滑轮和一个或多个第二定滑轮连接所述配重块的底部。

进一步地，所述油缸竖直设置在所述机架上，所述油缸的油缸杆的自由端向上设置；

至少两个所述第二定滑轮设置在位于所述油缸上方的机架上，另两个所述第二定滑轮设置在位于所述油缸下方的机架上。

进一步地，所述油缸设置在所述配重块与所述抽油杆之间。

进一步地，所述高效节能的液压抽油机还包括第一动滑轮安装架；

所述第一动滑轮安装架呈L型，其短边固定在所述油缸的油缸杆的自由端，其长边与所述油缸的侧边平行；

所述短边上固定安装所述第一动滑轮；

所述长边上远离油缸的一侧安装位置限位装置；所述机架上安装与所述限位装置对应的所述开关，其中，所述限位装置、所述开关配套形成所述上下行程调节机构。

进一步地，所述高效节能的液压抽油机还包括至少一个第二动滑轮；

所述第二动滑轮设置在所述油缸杆的油缸杆上，与所述第一动滑轮配合形成滑轮组，以使所述第一拉绳连接所述配重块的顶部，所述第二拉绳连接所述配重块的底部。

进一步地，所述高效节能的液压抽油机还包括双向液压锁，安装在所述有杆腔油管和无杆腔油管上，且位于所述有杆腔储能器与所述液压系统之间，以及所述无杆腔储能器与所述液压系统之间。

本申请的高效节能的液压抽油机，因为有杆腔储能器和无杆腔储能器的设置，可以有效地缓解液压抽油机在换向过程中油缸产生的冲击(将动能转成气体压缩的内能)，从而提高液压抽油机的冲次，如由现有技术的冲次为3次左右提高到冲次6-9次，大大地提高了液压抽油机的工作效率。进一步地，当液压抽油机在换向结束后，有杆腔储能器或无杆腔储能器内存储的内能会被释放给油缸，进而可以节约液压系统的能耗。另外油缸配合配重块，可以进一步地降低油缸驱动抽油杆运动的能耗，进一步地节约能耗。

附图说明

图1是本申请一实施例的高效节能的液压抽油机的结构示意图；

图2是本申请一实施例的高效节能的液压抽油机的结构示意图；

图3是本申请一实施例的高效节能的液压抽油机的结构示意图。

其中：

10-机架；20-油缸；21-油缸杆；30-液压系统；31-有杆腔储能器；32-无杆腔储能器；33-有杆腔油管；34-无杆腔油管；35-P路储能器；40-配重块；50-上下行程调节机构；60-第一定滑轮；61-第一动滑轮；62-第二定滑轮；70-皮带；71-第一拉绳；72-第二拉绳；80-抽油杆；90-油井；100-双向液压锁。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，本申请一实施例提供一种高效节能的液压抽油机，包括机架10、油缸20、液压系统30、有杆腔储能器31、无杆腔储能器32、配重块40、上下行程调节机构50、第一定滑轮60、皮带70和抽油杆80；

所述第一定滑轮60设置在所述机架10上；

所述皮带70绕在所述第一定滑轮60上，一端与所述配重块40连接，另一端与所述抽油杆80连接；

所述油缸20固定安装在所述机架10上，所述油缸20的油缸杆21连接所述配重块40；

所述液压系统30通过有杆腔油管33和无杆腔油管34分别连所述油缸20的有杆腔和无杆腔；

所述有杆腔储能器31设置在所述有杆腔的端部或有杆腔油管33上；

所述无杆腔储能器32设置在所述无杆腔的端部或无杆腔油管34上；

所述上下行程调节机构50的开关设置在所述机架10上，用于确定所述油缸20的行程是否到位。

上述机架10是一个支撑结构，可以根据实际工况设置成不同的形状，一般包括架体和安装平台、维修楼梯等。本申请的机架10具体包括一个底部安装平台，设置在底部安装平台上的纵向支架，设置在纵向支架上的上部安装平台，以及支撑在底部安装平台和纵向支架之间的斜向支架等。

上述第一定滑轮60设置在机架10上，具体地，设置在机架10的上部安装平台上，主要是用于给皮带70进行转向。

上述油缸20和液压系统30组成一个动力系统，油缸20安装在机架10上，液压系统30设置在机架10上或另行安装在地面上等，用于驱动油缸20。具体地，液压系统30通过有杆腔油管33和无杆腔油管34分别连所述油缸20的有杆腔和无杆腔，通过向油缸20的有杆腔和无杆腔进行输油从而实现控制油缸杆21的伸缩运动。

上述有杆腔储能器31和无杆腔储能器32即为储能的结构，其内填充有气体，当有杆腔内的油压压力达到设定阈值时，有杆腔储能器31被触发，其内部气压被压缩存储能量，同理，当无杆腔内的油压压力达到设定阈值时，无杆腔储能器32被触发，其内部气压被压缩存储能量。在本实施例中，因为有杆腔储能器31和无杆腔储能器32的设置，可以有效地缓解液压抽油机在换向过程中油缸20产生的冲击(将动能转成气体压缩的内能)，从而提高液压抽油机的冲次，如由现有技术的冲次为3次左右提高到冲次6-9次，大大地提高了液压抽油机的工作效率。进一步地，当液压抽油机在换向结束后，有杆腔储能器31或无杆腔储能器32内存储的内能会被释放给油缸20，进而可以节约液压系统30的能耗。

上述配重块40的设置，可以实现节能的作用，配重块40的质量与抽油杆80的质量近似，这样，当驱动抽油杆80在油井90中上升时，油缸20的输出力与配重块40的重力的合力大于抽油杆80上升的阻力(抽油杆80自重和其他如摩擦力的阻力等合力)即可；同样的，当抽油杆80下降的时候，油缸20的输出力与配重块40的重力的合力小于抽油杆80的重力和其他阻力的合力。上述油缸20的油缸杆21与所述配重块40的连接，可以是直接连接，也可以通过拉绳等结构进行间接连接。

上下行程调节机构50，即为液压抽油机的换向触发机构，当其被触发时，说明油缸20需要换向运行。一般包括上行程块和下行程块，以及与上行程块和下形成块配套的开关，开关固定在机架10上，上行程块和下形成块呈竖直方向设置在配重块40、油缸杆21或其他能够反映抽油杆80运动情况的结构上。开关感应到上行程块或下形成块后，即会触发换向信号，从而使控制系统通过液压系统30控制油缸20进行换向。

参照图1，在一个具体实施例中，第一定滑轮60设置在机架10的上部安装平台上，皮带70绕设在第一定滑轮60，一端连接抽油杆80，另一端连接配重块40。油缸20安装在上部安装平台的底部，其油缸杆21竖直朝下地与配重块40直接连接；液压系统30设置在机架10的底部安装平台上，通过有杆腔油管33和无杆腔油管34分别连所述油缸20的有杆腔和无杆腔。当抽油杆80需要上升抽油时，液压系统30通过无杆腔油管34向无杆腔内输液压油，同时有杆腔内的液压油通过有杆腔油管33排出，当上下行程调节机构50被触发进行换向时，在惯性的作用下油缸杆21会被配重块40等外物驱动下对有杆腔内产生巨大的冲击，此时有杆腔内的油压变大，当该油压大于有杆腔储能器31的设定阈值时，有杆腔储能器31开始储能，从而缓解有杆腔内的压力；当换向接收后，抽油杆80需要下降，液压系统30通过有杆腔油管33向有杆腔内输液压油，同时无杆腔内的液压油通过无杆腔油管34排出，此时有杆腔储能器31释放刚才的储能，帮助油缸杆21缩回，如此反复，液压抽油机在换向时的冲击动能被有杆腔储能器31或无杆腔储能器32吸收，然后再释放帮助油缸20运动，不但可以提高油缸20的冲次，还可以节约液压系统30驱动油缸20的能耗。

参照图1、图2或图3，在一个实施例中，上述高效节能的液压抽油机还包括P路储能器35；所述P路储能器35设置在所述液压系统30的换向阀前的P路管道上。

如上所述，油缸20在换向时，有杆腔和无杆腔均停止进油和排油，持续时间大概在1秒左右，此时液压系统30的电机液压动力系统还在输入能量，在现有技术中，为了减少每次油缸20换向时电机液压动力系统油液无处可去而打开液压系统30中的溢流阀，造成能量和液压油的浪费，且还会产生液压冲击和波动。本申请设置了P路储能器35，将油缸20换向时，液压系统30的电机液压动力系统输入能量储存起来，当换向成功会，P路储能器35存储的能量会返还给油压系统，进而减少液压油的浪费，以及降低能量的损耗。需要说明的是，P路储能器35的储能原理与上述有杆腔储能器31和无杆腔储能器32的储能原理相同。P路即为分别与有杆腔油管33和无杆腔油管34连接。在本实施例中，根据液压抽油机的冲次要求，以及抽油杆80、配重块40重量、抽油杆在上升和下降时的其他阻力等，计算惯性量，从而选择合适的P路储能器35、有杆腔储能器31和无杆腔储能器32。

在一个实施例中，上述油缸20的油缸杆21做伸出运动时，所述皮带70带动所述抽油杆80上升。

如上所述，油缸杆21在做伸出运动时，液压系统30向无杆腔内输油，基于油缸20的结构，无杆腔内的活塞受力面积更大，所以在油缸杆21做伸出运动时抽油杆80被拉升，更有利于抽油。

参照图1，在一个实施例中，上述油缸杆21的自由端朝向地面设置，所述油缸杆21的自由端与所述配重块40直接连接。

如上所述，油缸20远离油缸杆21的一端固定在上部安装平台的底壁上，油缸杆21的自由端朝向地面设置，如此油缸杆21的自由端直接与所述配重块40连接时，油缸杆21伸出时，其与配重块40的合力实现对抽油杆80的提升，更有利于抽油。进一步地，油缸杆21的自由端直接与所述配重块40连接，油缸20可以有效地控制配重块40的上升和下降，防止抽油杆80或配重块40在油缸20换向时发生失重等情况，使液压抽油机的工作的更加平稳。

参照图2，在一个实施例中，上述高效节能的液压抽油机还包括第一动滑轮61、第一拉绳71、第二拉绳72和多个第二定滑轮62；

所述第一动滑轮61设置在所述油缸杆21的油缸杆21上，所述多个第二定滑轮62设置在所述机架10上；

所述第一拉绳71的一端固定在所述油缸20或机架10上，另一端经过第一动滑轮61和一个或多个第二定滑轮62连接所述配重块40的顶部；

所述第二拉绳72的一端固定在所述油缸20或机架10上，另一端经过第一动滑轮61和一个或多个第二定滑轮62连接所述配重块40的底部。

如上所述，将第一动滑轮61设置在油缸杆21上，在油缸杆21做伸缩运动时，抽油杆80的冲程更长。也即是说，当第一动滑轮61运动第一长度时，与其连接的配重块40移动的距离为2倍的第一长度，因此，可以使油缸20实现高冲程抽油的效果，因此可以使用小冲程油缸20实现抽油杆80大冲程抽油，解决了大冲程油缸20稳定性差的问题。进一步地，所述第一拉绳71的一端固定在所述油缸20或机架10上，另一端经过第一动滑轮61和一个或多个第二定滑轮62连接所述配重块40的顶部；所述第二拉绳72的一端固定在所述油缸20或机架10上，另一端经过第一动滑轮61和一个或多个第二定滑轮62连接所述配重块40的底部，可见，抽油杆80上升时，油缸20驱动第二拉绳72做功提供向下拉扯配重块40的拉力，而第一拉绳71随动；反之，抽油杆80下降时，油缸20驱动第一拉绳71做功提供向上拉扯配重块40，而第二拉绳72随动。第一拉绳71和第二拉绳72的设置同样是为了有效控制配重块40的上升和下降，使抽油杆80可以平稳地上升或下降。其中，第一拉绳71和第二拉绳72始终处于拉紧状态。

上述多个第二定滑轮62的设置可以根据油缸20的具体位置和实际工作情况设置，如图2所示所述油缸20竖直设置在所述机架10上，所述油缸20的油缸杆21的自由端向上设置；至少两个所述第二定滑轮62设置在位于所述油缸20上方的机架10上，另两个所述第二定滑轮62设置在位于所述油缸20下方的机架10上。具体地，设置4个第二定滑轮62，设置在底部安装平台两个，上部安装平台两个。

参照图3，在一个实施例中，所述油缸20设置在所述配重块40与所述抽油杆80之间。将油缸20设置在配重块40与所述抽油杆80之间，可以使液压抽油机的受力更加均匀。液压抽油机的十分庞大，在其整体受力均匀的情况下，便于平稳安装。

参照图2和图3，上述高效节能的液压抽油机还包括第一动滑轮61安装架；

所述第一动滑轮61安装架呈L型，其短边固定在所述油缸20的油缸杆21的自由端，其长边与所述油缸20的侧边平行；

所述短边上固定安装所述第一动滑轮61；

所述长边上远离油缸20的一侧安装位置限位装置；所述机架10上安装与所述限位装置对应的所述开关，其中，所述限位装置、所述开关配套形成所述上下行程调节机构50。

如上所述，L型的第一动滑轮61安装架，其长边上设置两个限位装置，可以称为上行程块和下行程块，上行程块和下行程块可以为磁性元件、红外线发光体等，在机架10上则设置与磁性元件对应的霍尔传感器、红外线传感器等开关，进而形成上下行程调节机构50。如此设计，既方便固定第一动滑轮61，还方便配套形成上下行程调节机构50。

在一个实施例中，上述高效节能的液压抽油机还包括至少一个第二动滑轮；所述第二动滑轮设置在所述油缸杆21的油缸杆21上，与所述第一动滑轮61配合形成滑轮组，以使所述第一拉绳71连接所述配重块40的顶部，所述第二拉绳72连接所述配重块40的底部。

如上所述，当设置一个第二动滑轮或多个第二动滑轮时，第一拉绳71和第二拉绳72经过对应的缠绕方式经过第一动滑轮61、第二定滑轮62、第二动滑轮后形成相应的滑轮组，进而可以使抽油杆80冲程多倍于油缸20的冲程，进而实现油缸20小冲程，抽油杆80大冲程。结合上述有杆腔储能器31、无杆腔储能器32和P路储能器35的设置，液压抽油机实现高冲次，长冲程的抽油，在节能等同时，实现达到皮带70式抽油机的效率，还解决了油缸20的油缸杆21过长其稳定性差的问题。

在一个实施例中，上述高效节能的液压抽油机还包括双向液压锁100，安装在所述有杆腔油管33和无杆腔油管34上，且位于所述有杆腔储能器31与所述液压系统30之间，以及所述无杆腔储能器32与所述液压系统30之间。实现对有杆腔油管33和无杆腔油管34的开关控制。

在一个实施例中，上述机架10还包括两个竖直设置的导轨，所述配重块40设置在两个导轨之间，并与导轨滑动连接，从而限制配重块40的运行轨迹，提高液压抽油机的稳定运行。

进一步地，两个导轨上沿着高度方向分别设置有相对应的多个穿孔，用于穿设支撑杆，在配重块40下行的行程之外，且距离该行程最近的穿孔中插设支撑杆，防止皮带70和第一拉绳71老化断裂而使配重块40大距离地坠落到机架10底部而对机架10造成损伤。

在一个实施例中，导轨包括导槽，两个导轨的导槽的槽口相对应，穿孔贯穿导槽的底部，其中，穿孔位于导槽的内的一端的端壁为倒角设置，使冲孔不会影响配重块40与导轨配合时的滑动。

在一个实施例中，机架10上还设置有一个可以在水平面上进行移动的平移平台，两个所述导轨设置在平移平台上，当配重块40安装到导轨上后，通过平移平台调整配重块40的位置，使配重块40与第一定滑轮60相适配，如配重块40的重心延长线与第一定滑轮60的圆弧面相切等，使皮带70受力均匀，提高第一定滑轮60和皮带70的使用寿命等。上述平移平台一般包括X轴驱动结构，其输出端上固定安装Y轴驱动结构，Y轴驱动结构的输出端上固定安装承载平台。X轴驱动结构和Y轴驱动结构可以是电动驱动结构，也可以是手动驱动结构，优选丝杆类的手动驱动结构，节约成本，方便可靠。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。