一种新型下偏配重抽油机

技术领域

本发明属于游梁抽油机技术领域，尤其涉及一种应用后游梁下偏配重技术对老旧游梁抽油机进行增程、节能改造，损坏的节能抽油机进行整机结构改造以及新型抽油机制造，具体涉及一种新型下偏配重抽油机。

背景技术

游梁抽油机是目前国内各油田广泛应用的原油生产举升设备。为适应油田中后期开采，近几十年来游梁抽油机经过不断的改进提高，长冲程、节能、高效游梁抽油机已逐步取代了冲程短、能耗大、效率低的老旧游梁抽油机。

以十型抽油机为例，老旧游梁抽油机与新型节能抽油机技术参数比较：

老旧游梁抽油机(60～80年代生产机型)

CYJ10-3-53HB

驴头最大悬点载荷：10KN最大冲程：3m

配用减速器53KN.m平衡方式：曲柄平衡

新型节能抽油机：(80年代末以后生产)

CYJ10-5-53HF

驴头最大悬点载荷：10KN最大冲程：5m

配用减速器53KN.m平衡方式：复合平衡

如按油井下泵深度1500米、抽油机冲次按4次每分钟计算，去除完成一次冲程，抽油杆1米左右弹性变形，则老旧游梁抽油机每分钟提升液量有效冲程为8米，而新型节能抽油机提升液量有效冲程为16m。

综上所述，应用后游梁下偏配重节能技术，对老旧游梁抽油机进行整机结构改造，是油田提高油井开采效率、节能降耗的一条良好途径。

发明内容

本发明应用后游梁下偏配重技术，提供了一种新型下偏配重抽油机，其目的在于应用后游梁下偏配重节能技术，改变老旧游梁抽油机冲程短、能耗高、已不适合油井开采的不足，提高老旧游梁抽油机冲程、降低能耗，同时消除在应用下偏配重技术改造抽油机时，片面追求节能效果，超常加大游梁摆角，过度加装后游梁下偏配重造成的抽油机运行使用安全隐患。

为实现本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：

一种新型下偏配重抽油机，在下偏后游梁尾部加装下偏配重，所述下偏配重遵循如下加装配重原则：在游梁处于摆角区间内的任意位置，以抽油机支架上的中轴竖向中心线为界，经计算加装下偏配重后，前游梁与后游梁结构不平衡重产生的扭矩：后游梁扭矩<前游梁扭矩；其中，以抽油机支架上的中轴竖向中心线为界，前游梁为支架上的中轴至驴头之间的游梁；后游梁为支架上的中轴至抽油机尾部的游梁。

其中，所述下偏配重为下偏配重箱体，所述下偏配重箱体内充填有配重物料。

其中，所述下偏配重箱体与下偏后游梁尾部焊接制造成一体；所述下偏配重箱体采用圆形、方形、菱形或不规则几何形状。

其中，所述配重物料为废旧钢材搅拌混凝土。

其中，所述下偏配重为下偏配重平衡块，所述下偏配重平衡块利用原机型的曲柄平衡块，所述下偏配重平衡块与下偏后游梁尾部连接；或者，所述下偏配重同时采用下偏配重平衡块和在下偏尾游梁尾部方箱内添加的配重物料；其中，所述下偏配重平衡块利用原机型的曲柄平衡块，所述下偏配重平衡块与下偏后游梁尾部连接。

其中，所述下偏配重平衡块与尾游梁连接板用平衡块固定螺栓固连，在平衡块固定螺栓内侧，分别各加装一道U型紧固螺栓与尾游梁连接板固连，在U型紧固螺栓之间、下偏配重平衡块外侧固连可调节长短距离的防脱花篮螺栓。

其中，所述游梁摆角控制在≤65°。

其中，所述后游梁为下偏异形后游梁，其中，后游梁过支架上的中轴后向后下侧下偏，后游梁本体上部与抽油机横船铰接处设置尾轴承座安装平台，尾轴承座安装平台与后游梁一体；下偏后游梁方箱底部与下偏配重箱体焊接为一体，或者用连接钢板封口，尾轴承座设置在尾轴承座安装平台上，所述横船与尾轴承座铰接。

其中，在支撑方箱靠近支架一侧加长一段与支撑方箱同宽的竖向箱体；支架两个前腿支撑于底座靠近井口一侧，两后退支撑于竖向箱体水平端面上。

其中，游梁为加长加高结构；其中，对接加长游梁时采取差口焊接；在游梁方箱对焊接口内两侧增加内侧立板，在游梁方箱两侧箱体上开内衬板塞焊孔与增加的内侧立板塞焊；在游梁方箱对焊接口两外侧立板上增加对接焊口外侧补板；在对焊、补焊完成后，加高游梁部分后焊且长度一体不断焊；游梁焊口焊接部位与支架上的中轴中心线向上沿线之间距离大于350mm。

与现有技术相比，本发明的技术效果如下：

1.应用后游梁下偏配重技术，解决老旧游梁抽油机原机型冲程短、能耗高、效率低的不足，实现改造后抽油机增程、节能的目的；

2.控制加大游梁摆角，限制过度加装后游梁下偏配重，使新型的后游梁下偏配重抽油机，在发生抽油机失载时，保留常规曲柄平衡抽油机，曲柄平衡重拉动游梁、驴头摆动泄力功能，消除了复合平衡抽油机过度加装后游梁下偏配重，在抽油机失载时，失控的下偏配重在游梁大摆角运行区间内，对抽油机部件造成的冲击性破坏，实现新型抽油机安全运行使用。

3.限制过度加装后游梁下偏配重的下偏配重抽油机，下偏后游梁直接固连下偏配重，且质量远小于其它复合平衡机，而曲柄平衡重远大于其它复合平衡抽油机，在抽油机调整平衡时只调整曲柄平衡重，不调整后游梁下偏配重，减少了操作者劳动强度及高空作业风险；

4.限制过度加装后游梁下偏配重，在抽油机停机作业时，减少了后游梁配重作用到减速器输入轴刹车轮上的扭矩，减少了抽油机刹车失效的风险。

附图说明

图1所示为原抽油机结构示意图；

图中，1.底座；2.支撑方箱；3.电机；4.减速器；5.曲柄；6.曲柄平衡块；7.连杆；8.尾轴承座；9.横船；10.游梁；11.支架上的中轴；12.支架；13.驴头；14.悬绳器；

图2所示为四连杆优化参数示意图；

图3所示为本申请中新型下偏配重抽油机的结构示意图；

图中，15.下偏后游梁；16.尾轴承座安装平台；17.对接焊口位置；18.混凝土充填孔；19.废旧钢材搅拌混凝土；20.平衡配重箱体；

图4所示为游梁焊接结构第一示意图；

图中，41.游梁方箱对接焊口；42.内衬板塞焊孔；

图5所示为游梁焊接结构第二示意图；

图中，51.加高游梁；52.对接焊口外侧补板；

图6所示为本申请中后游梁结构示意图；

图中，21.尾游梁连接板；22.平衡块固定螺栓；23.U型紧固螺栓；24.防脱花篮螺栓；25.下偏配重平衡块。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，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。

本发明创新后游梁加装下偏配重原则：

在前游梁处于摆角区间内的任意位置，以抽油机支架上的中轴11竖向中心线为界，前游梁与后游梁结构不平衡重产生的扭矩：后游梁扭矩<前游梁扭矩；其中，以抽油机支架上的中轴11竖向中心线为界，前游梁是指支架上的中轴11至驴头之间的游梁；后游梁是指支架上的中轴11至抽油机尾部的游梁。

由于游梁抽油机其结构特性，前游梁长度远大于后游梁长度，前后游梁结构不平衡重产生的扭矩，前游梁远大于后游梁，此结构型式，为后游梁加装下偏配重，实现后游梁变力矩驱动抽油机达到节能效果创造了条件。

后游梁结构产生的扭矩是指下偏后游梁15+下偏配重箱体20或下偏配重平衡块25+横船9+连杆7合计产生的扭矩，前游梁结构产生的扭矩是指前游梁+驴头13+悬绳器14合计产生的扭矩。

具体后游梁下偏配重加装质量，依据此原则计算后添加。

依据新的后游梁加装下偏配重原则，与其它型式复合平衡抽油机比较，加装的后游梁配重，其质量远小于其它机型，曲柄加装的平衡配重质量又远大于其它机型，其平衡结构发生了根本性变化。

控制加大游梁摆角，控制加装后游梁下偏配重，两项叠加新型下偏配重抽油机，在抽油机发生失载时，具备了后游梁下偏配重连同横船9、游梁10、驴头13、在连杆7拉动下，随曲柄5平衡重摆动泄力功能，避免了因超常加大游梁摆角，无限制加装后游梁下偏配重，在抽油机发生失载时，失控的后游梁配重在超大游梁摆角运行区间内，以加速度形式冲击坠落，对抽油机部件造成的冲击性破坏。实现抽油机平稳、安全运行、使用。

在优化四连杆运动参数的前提下，本发明进行了如下改进：

1、充分利用原机型部件——抽油机底座1、支撑方箱2、减速器4、电机3，或保持原状或修复利用。

2、制造新支架、驴头、连杆；

3、加大游梁摆角，增加冲程；

为防止加大游梁摆角对游梁10与驴头13，后游梁与横船9、连杆7、后游梁与下偏配重，减速器4等连接与传动部件因换向冲击造成的疲劳损坏以及前驴头失载，下偏配重垂落对整机造成的冲击破坏，游梁摆角控制在65°以内。

4、加长加高游梁时，采取以下措施：

(1)对接加长游梁时采取差口焊接

(2)增加对接焊口位置17游梁箱体两内侧立板，在对接游梁两侧箱体立板上开适度圆孔与增加的内侧立板塞焊；

(3)在对接焊板两外侧立板上增加补焊板；

(4)游梁对接完成后加高游梁，加高部分长度一体不断接，用以上措施杜绝游梁焊口开裂风险。

5、改造加长游梁时，改变传统后游梁与前游梁直行箱体的结构型式，避免采用直游梁加装配重连接体，将后游梁直接制造成下偏连接体，下偏尾部焊接下偏配重箱体，或者，采用曲柄平衡块作为下偏配重平衡块，此时，用可加装曲柄平衡块连接板封口；

6、改变传统后游梁与横船连接方式，横船通过尾轴承座铰接于后游梁上部。为防止安装部位应力集中，造成加装平台焊接部位损伤，后游梁直接制造尾轴承座安装平台，安装平台与后游梁一体，制造完成后下偏后游梁呈现异形型状；

7、依据新理念，后游梁扭矩<前游梁扭矩，加装后游梁下偏配重原则，在下偏后游梁尾部焊接制造与后游梁尾部一体的下偏配重箱体，箱体内经计算充填废旧钢材搅拌混凝土或其他配重物料。

8.依据新理念，后游梁扭矩<前游梁扭矩，加装后游梁下偏配重原则，经计算符合配重原则的前提下，抽分曲柄平衡块(机型不同，平衡块质量不同)，加装到下偏后游梁尾部，不足部分用废旧钢材搅拌混凝土或其他配重物料添加到下偏后游梁尾部方箱内。

如图1-图6所示，图1中包括曲柄5。

本申请应用游梁抽油机后游梁下偏配重节能技术，对老旧游梁抽油机进行增程节能改造，具体改造部位如下:

1、抽油机底座1前端(指靠近井口方向)加长、加宽、增加底座的稳定性；

2、减速器的支撑方箱2，在安装减速器水平端面上向支架12一侧加长一段与方箱同宽的竖向箱体，做为支架12两后腿支撑面，增加支架12稳定性；

3、电机3和减速器4保持原状或修复使用；

4、制做新支架12，支架12两个前腿支撑于底座1靠近井口一侧，两后腿支撑于减速器支撑箱体2靠近井口一侧；

5、制做新驴头13。

6、如图4-图5所示，加高游梁51和加长游梁，焊接时采取以下措施：

(1)对接加长游梁时采取差口焊接；

(2)增加对焊接口41游梁箱体内两侧立板，在对接游梁两侧箱体上开适当圆孔作为内衬板塞焊孔42与增加的内侧立板塞焊；

(3)在对接游梁10两外侧立板上增加对接焊口外侧补板52；

(4)游梁10对焊、补焊完成后，加高游梁部分后焊且长度一体不断焊，采取以上四项措施，杜绝游梁开裂风险。

游梁焊口焊接部位与支架上的中轴中心线向上沿线之间距离大于350mm。

7、如图3所示，加长连杆7，改变横船9与游梁10的挂接方式，横船9通过尾轴承座8铰接于下偏尾游梁15上；下偏尾游梁15上部制造有尾轴承座安装平台16，尾轴承座安装平台16与下偏尾游梁15一体。

8、如图3所述，依据后游梁扭矩<前游梁扭矩，后游梁加装配重原则，经计算在下偏后游梁尾部焊接的下偏配重箱体20内，充填废旧钢材搅拌混凝土19或其他配重物料。

9、如图6所示，依据后游梁扭矩<前游梁扭矩，后游梁下偏配重原则，经计算符合配重原则条件下，抽分曲柄平衡块6，加装到改造抽油机后游梁尾部(尾游梁连接板21上)加装后为下偏配重平衡块25。

10、如图3、图6所示，按后游梁扭矩<前游梁扭矩，加装后游梁下偏配重原则，加装在下偏尾游梁15尾部的下偏配重平衡块25后，不足部分，在下偏尾游梁15尾部方箱内添加充填废旧钢材搅拌混凝土19或其他配重物料，方箱上设置混凝土充填孔18；

11、如图6所示，下偏尾游梁15尾部配重主体为下偏配重平衡块25，与尾游梁连接板21用平衡块固定螺栓22固连，在平衡块固定螺栓22内侧，分别各加装一道U型紧固螺栓23与尾游梁连接板21固连，在U型紧固螺栓23之间，下偏配重平衡块25外侧固连可调节长短距离的防脱花篮螺栓24。

工作原理：

应用游梁抽油机后游梁下偏配重变力矩驱动节能技术，加装后游梁下偏配重，加长游梁、增大游梁摆角，实现老旧游梁抽油机增程、节能，提高油井采油效率的目的。

电机3经减速器4减速，增大扭矩后，通过减速器输出轴带动曲柄连杆机构工作，连杆7通过铰接于后游梁上的横船9，并增加后游梁下偏配重变力矩作用，驱动游梁10以支架上的中轴11为中心做上下扇形往复运动，驴头13、悬绳器14带动抽油杆做上下垂直运动，实现井下抽油泵抽油。

在游粱抽油机四连杆机构往复运动中，当抽油机前驴头下行时，电机动力与抽油杆下行重力合力举升曲柄平衡块、后游梁下偏配重上行蓄能；当抽油机前驴头上行时，电机动力、曲柄平衡块、后游梁下偏配重下行，合力作用带动抽油杆上行，实现油井原油举升。

最后应当说明的是：上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。