一种智能卷扬式提拉采油系统 【技术领域】
本发明涉及一种采油设备， 尤其涉及一种智能卷扬式提拉采油设备。背景技术 目前， 在机械采油中普遍使用游梁式抽油机， 游梁式抽油机是井下抽油泵的底面 动力设备， 俗称磕头机， 它将抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵， 抽油 时， 电动机的传动经变速箱、 曲柄连杆结构变成驴头的上下运动， 驴头经光杆、 抽油杆带动 井下深井泵的柱塞作上下运动， 从而不断的把井中的石油或含油液体抽出井筒。
游梁式抽油机的这种采油方式适用于产油量大的油井， 游梁式抽油机能够快速的 并且不间断的将油井中的石油或含油液体抽出， 但是对于产油量低的油井， 由于地层供油 不足， 油井液面恢复缓慢， 采用游梁式抽油机进行采油时常出现干抽现象， 造成电能的损耗 同时也会对设备造成磨损。如果要等待液面恢复后再抽油， 必需依靠人工控制抽油机启动 和关闭， 而人工控制抽油机启动和关闭的时间不易掌握， 人工控制抽油机启动和关闭的时
间不当容易造成卡井和作业返工 ； 同时由于抽油机一般设置在野外， 要求全天候不停的工 作， 采用人工控制增加了作业成本， 给生产带来了不便。 并且， 游梁式抽油机结构复杂， 成本 高， 占地面积大， 在一些可用空间小的地方无法使用。 发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题， 提供一种智能卷扬式提拉 采油系统， 采用控制装置与井下的检测装置相配合， 智能控制采油系统的工作和停止， 保证 了每次采油的油量， 避免了出现干抽现象， 同时提高了采油的效率， 又降低了能耗， 减少了 设备的磨损， 该智能卷扬式提拉采油系统结构设计简单， 占地面积小。
为实现本发明的目的， 提供以下技术方案 ：
一种智能卷扬式提拉采油系统， 包括 ： 驱动总成， 具有卷筒以及驱动卷筒转动的驱 动装置 ； 机架， 安装在地面上， 其上安装有滑轮 ； 采油装置， 位于井下油井管柱内 ； 抽油绳， 一端缠绕在卷筒上， 另一端绕过滑轮连接采油装置 ； 控制装置， 用于通过控制驱动装置旋 转， 驱动卷筒正反转， 从而通过抽油绳带动采油装置进行反复提拉采油操作， 其中， 所述采 油装置设有井下液柱高度检测器， 用于在检测到井下采集的液体到达设定液柱高度时， 使 控制装置控制采油装置进行提拉采油操作。
其中， 所述井下液柱高度是指油井管柱内的液柱高度， 所述井下液柱高度检测器 在检测到井下采集的液体到达设定液柱高度时， 通过有线或无线传输方式将检测到的液柱 高度信号传输给所述控制装置， 以便控制装置在收到预期液柱高度信号时， 控制驱动装置 驱动卷筒转动， 再由卷筒驱动抽油绳带动采油装置把油井管柱中预设一定柱高的液体提拉 到油井外。
其中， 采油装置还设有用于提拉油井管柱中液体的能够扩张的抽子， 所述抽子中 装有一个或多个其直径小于油井管柱内径的硬质高分子材料胶筒， 所述在采油装置上行速度为 0.2m/s ～ 1.2m/s 时， 在上行的提拉力和油井管柱内液体重力作用下压缩， 所述胶筒直 径扩张为等于油井管柱内径。
特别是， 油井管柱采用多根油管连接而成， 并使得油管间连接缝隙小得足以使所 述高分子材料胶筒在油管内平稳滑行， 避免因缝隙过大而造成破损。
其中， 井下液柱高度检测器连接在抽油绳的所述另一端， 包括 ： 用于检测井下采集 的液体高度对应的压力的压力变送器， 具有测压孔， 压力变送器安置在由压力变送器外壳 和连接在压力变送器外壳上的密封钢体形成的空间内 ； 所述密封钢体上开有连接外界液体 和测压孔的传压孔， 以便将与油井管柱中液体高度对应的压力传递给压力变送器。
特别是， 所述密封钢体具有与外界油井管柱接触的导电接触部件 ； 所述压力变送 器一方面与所述抽油绳的金属芯电连接， 另一方面与所述压力变送器外壳电连接， 以便将 检测到的井下液柱的信号通过抽油绳和油井管柱传递给所述控制装置。
导电接触部件包括安置在密封钢体内的多对钢球， 多对钢球中的每一对沿径向放 置， 并且两钢球由弹簧连接， 使得两钢球在弹簧作用下沿径向向外突出， 以便钢球接触所述 油井管柱的内壁。
特别是， 抽油绳具有两根通讯线缆， 所述压力变送器分别与两根通讯线缆电连接， 以便将检测到的井下液柱的信号通过抽油绳的通讯线缆传递给所述控制装置。
特别是， 压力变送器具有无限发射单元， 压力变送器将检测到的井下液柱的信号 通过无限发射单元传递给所述控制装置。
其中， 油井管柱由多根油管通过接箍连接而成， 在相邻油管之间设置尼龙环， 或钢 环或位于接箍内壁上的凸起， 以便减小相邻油管之间的连接缝隙。
特别是， 尼龙内径或钢环内径与油管内径一致。
其中， 滑轮上还安装有深度速度检测装置， 所述驱动装置上还安装有编码器。
本发明的有益效果体现在以下方面 ：
1、 由于采用了井下液柱高度检测器检测所采集的原油的柱高， 并在柱高度达到设 定柱高时， 控制装置才控制驱动装置提拉油井管柱内的原油， 可随意设置抽油柱高， 可实现 智能控制， 从而可以提高采油效率， 减少无用功， 同时又节约了电力 ；
2、 通过检测每次所采集的原油的柱高， 可以准确的计算原油的产量， 实现标准计 量； 并且通过井下液柱高度检测器所检测到的压力的变化， 可以实现液面的实时测量 ；
3、 压力变送器与控制装置之间通过抽油绳的金属芯和油井管柱， 或者通过在抽油 绳内设置通讯线缆， 或者通过无线发射单元实现信号的传递， 而压力变送器与油井管柱之 间又通过钢球实现连接， 结构设计简单可靠 ；
4、 采用抽油绳代替抽油杆， 负荷小， 可配置小功率电机， 节省电能 ；
5、 油井管柱之间采用最小缝隙连接， 可以减少油管间隙大对采油装置的胶筒的损 伤， 不仅可以延长胶筒的寿命， 同时也有利于提高采油效率， 减小磨耗内层底部形式 ；
6、 由于采油装置在提拉过程中， 从井底到井口运行， 冲程长， 提高产量， 有利于原 油的汇集及负压解堵 ；
7、 采油卷筒缠绕抽油绳作为采油的动力装置， 结构设计更简单， 占地面积小， 成本 低； 胶筒上行时在油井管柱内壁密封滑动， 漏失小， 泵效高， 减少大量无用功， 抽汲效率大幅 提高。附图说明 图 1 是本发明智能卷扬式提拉采油系统的整体结构示意图 ；
图 2 是本发明智能卷扬式提拉采油系统驱动总成的侧视示意图 ；
图 3 是本发明智能卷扬式提拉采油系统排绳装置的主视示意图 ；
图 3a 是排绳装置的侧视示意图 ；
图 3b 是排绳装置的俯视示意图 ；
图 3c 是排绳装置的工作原理示意图 ；
图 4 是本发明智能卷扬式提拉采油系统井下液柱高度检测器第一实施例的结构 示意图 ；
图 4a 是本发明智能卷扬式提拉采油系统井下液柱高度检测器第二实施例的结构 示意图 ；
图 4b 是本发明智能卷扬式提拉采油系统井下液柱高度检测器第三实施例的结构 示意图 ；
图 5 是本发明智能卷扬式提拉采油系统抽子的结构示意图 ；
图 6 是本发明智能卷扬式提拉采油系统油井管柱连接第一实施例的结构示意图 ；
图 6a 是本发明智能卷扬式提拉采油系统油井管柱连接第二实施例的结构示意 图 6b 是本发明智能卷扬式提拉采油系统油井管柱连接第三实施例的结构示意图；
图； 图 7 是本发明的控制装置的控制原理图。
附图标记说明 ： 1- 驱动总成 ； 2- 机架 ； 3- 排绳装置 ； 4- 采油装置 ； 5、 5a、 5b- 油井 管柱 ； 6- 井下液柱高度检测器 ； 7- 抽子 ； 8- 加重杆 ； 9- 控制装置 ；
10- 基座 ； 11- 卷筒 ； 11a- 卷同轴 ； 110- 被动轮 ； 111- 卷筒链轮 ； 12- 电机 ； 12a- 编 码器 ； 120- 主动轮 ； 13- 链带 ； 14- 过渡链条 ； 15- 传动链条 ； 18- 液力推力器 ； 18a- 制动器 ； 18b- 配重 ； 18c- 刹车带 ；
21- 滑轮 ； 21a- 深度速度检测装置 ； 23- 抽油绳 ； 23a- 绳头压绳板 ； 23b- 通讯线 缆；
30- 竖直支架 ； 30a- 水平支架 ； 30b 水平导轨 ； 31- 排绳链条 ； 31a- 滑块 ； 32- 滑板 ； 32a- 定位槽 ； 32b- 支板 ； 33- 滚轮 ； 34- 排绳立辊 ； 34a- 限位轮 ； 35- 传动大链轮 ； 35a- 传动 轴； 35b- 传动小链轮 ； 36- 排绳链轮 ； 36a- 驱动轴 ； 37- 张紧轮 ； 38a- 主动锥齿轮 ； 38b- 被动 锥齿轮 ； 39a、 39b- 链轮轴 ； 39、 39’ - 链轮 ；
41- 防喷盒 ； 42- 采油树 ； 42a- 单流阀 ； 43- 进油管线 ；
51- 接箍 ； 52- 凸起 ； 53- 尼龙环 ； 53’ - 钢环 ；
60- 打捞头 ； 61- 连接套 ； 61a- 密封圈 ； 62- 压力变送器 ； 62a- 测压孔 ； 62b- 压力 变送器外壳 ； 62c- 绝缘套 ； 62d- 无限发射单元 ； 63- 密封钢体 ； 63a- 传压孔 ； 63b- 钢球 ； 63c- 弹簧 ； 64- 快速接头 ； 64a- 圆筒形结构 ； 64b- 圆孔 ； 64c- 条形孔 ；
70、 中心管 ； 71- 上 接 头 ； 71a- 圆 形 凸 头 ； 71b- 圆 柱 形 顶 部 ； 71c- 圆 筒 形 底 部 ； 71d- 进油孔 ； 72- 下接头 ； 72a- 圆形凸头 ； 72b- 圆柱形顶部 ； 72c- 圆筒形底部 ； 72d- 进油 孔； 73- 凡尔球 ； 74a- 背帽 ； 74b- 压帽 ； 75- 进压块 ； 75a- 进压孔 ； 76a、 76b- 硬质高分子材料
胶筒 ； 77- 连接块。 具体实施方式
如图 1 本发明智能卷扬式提拉采油系统的整体结构示意图所示， 本发明的智能卷 扬式提拉采油系统包括 ： 设置在地面基座 10 上的驱动总成 1， 具有用于缠绕抽油绳 23 的卷 筒 11 和驱动卷筒 11 转动的电机 12 ； 安装在地面上的机架 2， 其上安装有滑轮 21 ； 安置在井 下油井管柱 5 内的采油装置 4 ； 抽油绳 23， 一端缠绕在卷筒 11 上， 另一端绕过机架 2 上的滑 轮 21 与采油装置 4 连接 ； 控制装置 9， 用于通过控制电机 12 旋转， 驱动卷筒 11 转动， 从而 通过抽油绳 3 带动采油装置 4 进行提拉采油操作。其中， 所述采油装置 4 设有井下液柱高 度检测器 6， 用于在检测到井下采集的液体到达设定液柱高度时， 使所述控制装置 9 控制所 述采油装置 4 进行提拉操作。
具体地说， 井下液柱高度检测器 6 在检测到井下采集的液体到达设定液柱高度 时， 通过有线或无线传输方式将检测到的液柱高度信号传输给控制装置， 以便控制装置 9 在收到预期液柱高度信号时， 控制电机 12 驱动卷筒 11 转动， 再由卷筒 11 驱动抽油绳 3 带 动采油装置 4 提拉油井管柱 5 中预期柱高的石油或含油液体到油井外。 采油装置 4 还设有用于提拉油井管柱 5 中石油或含油液体的抽子 7( 如图 5 所示 )， 抽子 7 中装有一个或多个其直径小于油井管柱内径的硬质高分子材料胶筒 76a、 76b， 硬质 高分子材料胶筒 76a、 76b 在采油装置 4 上行速度为 0.2m/s ～ 1.2m/s 时， 在上行的提拉力 和油井管柱 5 中石油或含油液体重力作用下压缩， 使其直径变为等于油井管柱内径。
如图 1 所示， 油井管柱 5 直接与地面的采油树 42 连接， 采油树 42 通过单流阀 42a 与进油管线 43 连接， 采油树 42 的上方设置有防喷盒 41， 以防抽油绳 23 上行时， 在抽油绳露 出采油树 42 时粘附在抽油绳上的石油或含油液体四处飞溅， 造成石油或含油液体的浪费。 抽油绳 23 依次穿过防喷盒 41、 采油树 42 与油井管柱 5 内的采油装置连接， 抽油绳 23 带动 采油装置 4 在油井管柱 5 内上行时， 从而将油井管柱 5 内的石油或含油液体向上提起， 石油 或含油液体由油井管柱 5 内上升至采油树 42， 再由采油树 42 流入进油管线 43， 石油或含油 液体得到收集。
如图 2 本发明智能卷扬式提拉采油系统驱动总成的侧视示意图所示， 卷筒 11 通过 卷筒轴 11a 安装在基座 10 上， 卷筒 11 可随卷筒轴 11a 一起相对基座 10 转动， 卷筒轴 11a 的 一侧安装有被动轮 110， 电机 12 的输出轴上安装有主动轮 120， 如图 1 所示， 主动轮 120 与 被动轮 110 之间通过链带 13 连接， 使得电机 12 转动时， 电机输出轴带动主动轮 120 转动， 主动轮 12 通过链带 13 带动被动轮 110 转动， 由于被动轮 110 与卷筒 11 同轴， 被动轮 110 转动便带动卷同轴 11a 转动， 从而带动卷筒 11 转动， 卷筒 11 便进行缠绕抽油绳 23 的动作， 使得抽油绳 23 带动采油装置 4 上行进行采油工作。
本发明的驱动总成 1 还具有排绳装置 3， 排绳装置 3 安置在卷筒 11 与滑轮 21 之 间。如图 3、 3a 所示， 排绳装置 3 具有安装在基座 10 上位于前后两侧的竖直支架 30， 两竖直 支架 30 的下端由水平支架 30a 连接， 上端由水平导轨 30b 连接， 水平导轨 30b 由相对放置 的两槽钢形成， 两槽钢之间相隔一定的距离， 如图 3 所示。如图 3a 所示， 水平支架 30a 的左 端安装有传动大链轮 35， 传动大链轮 35 通过传动轴 35a 安装在水平支架上 30a 上， 传动轴 35a 上位于传动大链轮 35 的外侧安装有传动小链轮 35b， 竖直支架 30 的上端位于水平导轨
30b 的下方安装有排绳链轮 36， 排绳链轮 36 通过驱动轴 36a 安装在竖直支架 30 上， 排绳链 轮 36 与传动小链轮 35b 之间还设置有张紧轮 37， 并且排绳链轮 36、 张紧轮 37、 传动大链轮 35、 传动小链轮 35b 都位于左侧竖直支架 30 的外侧， 同时排绳链轮 36、 张紧轮 37、 传动小链 轮 35b 位于同一平面内， 排绳链轮 36 与传动小链轮 35b 之间通过传动链条 15 连接， 张紧轮 37 张紧在传动链条 15 上， 如图 3 所示。卷同轴 11a 上位于被动轮 110 的外侧还安装有卷筒 链轮 111， 如图 2 所示， 并且卷筒链轮 111 与传动大链轮 35 位于同一平面内， 卷筒链轮 111 与传动大链轮 35 之间通过过渡链条 14 连接 ( 如图 1 所示 )。
如图 1 所示， 当电机 12 转动带动卷筒轴 11a 转动时， 安装在卷筒轴 11a 上的卷筒 11 转动带动抽油绳 23 向上提拉采油装置 4 的同时， 安装在卷同轴 11a 上的卷筒链轮 111 也 转动， 卷筒链轮 111 通过过渡链条 14 带动传动大链轮 35 转动， 由于传动小链轮 35b 与传动 大链轮 35 同轴， 因此传动大链轮 35 转动也带动传动小链轮 35b 转动， 传动小链轮 35b 通过 传动链条 15 带动排绳链轮 36 转动， 这样便实现了卷筒的转动向排绳装置 3 的传递。
再如图 3a、 3b 所示， 排绳链轮 36 通过驱动轴 36a 安装在竖直支架 30 上， 驱动轴 36a 上位于竖直支架 30 的内侧安装有主动锥齿轮 38a ； 水平导轨 30b 的底部左右两侧分别向下 伸出两支耳， 两支耳上分别安装有链轮轴 39a、 39b， 两链轮轴 39a、 39b 刚好与驱动轴 36a 等 高， 两链轮轴 39a、 39b 的两端分别安装有一对链轮 39、 39’ ， 其中左侧链轮轴 39a 上的一对链 轮 39 分别通过螺栓固定在链轮轴 39a 上， 使得一对链轮 39 同时随链轮轴 39a 一起相对支 耳转动 ； 右侧链轮轴 39b 上的一对链轮 39’ 分别通过轴承安装在链轮轴 39b 上， 而右侧链轮 轴 39b 固定在右侧支耳上， 使得一对链轮 39’ 可分别相对右侧链轮轴 39b 转动。 右侧一对链 轮 39 与左侧一对链轮 39’ 分别通过两条排绳链条 31 连接 ( 图 3a 中只示出其中一条排绳 链条 31)。如图 3b 所示， 左侧链轮轴 39a 上位于一对链轮 39 之间安装有被动锥齿轮 38b， 被动锥齿轮 38b 刚好与主动锥齿轮 38a 啮合， 当排绳链轮 36 转动时， 便可带动与其同轴的 主动锥齿轮 38a 转动， 继而带动与主动锥齿轮 38a 啮合的被动锥齿轮 38b 转动， 由于被动锥 齿轮 38b 安装在左侧链轮轴 39a 上， 被动锥齿轮 38b 转动带动左侧链轮轴 39a 转动， 从而带 动安装在左侧链轮轴 39a 上的一对链轮 39 转动， 于是左侧的一对链轮 39 便通过两根排绳 链条 31 带动右侧的一对链轮 39’ 转动， 这样便使得两根排绳链条在左、 右侧链轮 39、 39’ 之 间循环移动。
如图 3a 所示， 水平导轨 30b 上还设置有滑动小车， 包括位于水平导轨 30b 前后两 侧的两滑板 32， 两滑板 32 在水平导轨 30b 的顶部通过螺栓彼此连接， 这样使得两滑板 32 横跨在水平导轨 30b 上， 使得两根排绳链条 31 分别位于两滑板 32 的内侧， 两滑板 32 分别 由水平导轨 30b 的顶部延伸至排绳链条的下排， 两滑板 32 上分别设置有定位槽 32a， 定位 槽 32a 由排绳链条的下排延伸至排绳链条的上排， 并且排绳链条 31 上固定有滑块 31a， 滑块 31a 向外伸出穿过滑板 32 上的定位槽 32a， 从而将滑板 32 与排绳链条 31 连接。两滑板 32 之间由顶部向下伸出一支板 32b， 支板 32b 刚好位于形成水平导轨 30b 的两槽钢之间， 如图 3b 所示， 支板 32b 的前后两端分别布置有一排滚轮 33， 每一排包含有三个滚轮， 每个滚轮各 自通过一个销轴与支板 32b 固定连接， 使得两排滚轮刚好分别位于两个槽钢内， 图 3b 中为 了清除显示支板 32b 与滚轮的连接省去了滑板 32 及其顶部的部分。每一排滚轮位于中间 的一个滚轮的高度高于其它两个滚轮 ( 如图 3a 所示 )， 使得中间的滚轮顶住槽钢的顶板， 其 它两个滚轮压住槽钢的底板， 如图 3 所示， 图 3 中为了清楚显示水平导轨 30b 的结构省去了滚轮 33 及支板 32b 的结构。
如图 3a 所示， 两滑板 32 的顶部还并列安装有两排绳立辊 34， 两排绳立辊 34 之间 具有一定的间隙， 抽油绳 23 从两排绳立辊 34 之间穿过， 两排绳立辊 34 的顶部各伸出一支 板， 支板上通过销轴安装有限位轮 34a， 以便保证抽油绳 23 始终位于两排绳立辊 34 之间。
如图 3a 所示， 当两排绳链条 31 在左、 右侧链轮 39、 39’ 之间循环移动时， 便会带动 通过滑块 31a 与排绳链条 31 连接的滑板 32 移动， 这样便会使得整个滑动小车通过两排滚 轮 33 在水平导轨 30b 内左右行走移动， 夹在两排绳立辊 34 之间的抽油绳 23 便会随之左右 移动。
左、 右侧链轮 39、 39’ 之间的距离应与卷筒 11 的长度相等， 以确保滑动小车从左向 右移动一次抽油绳 23 刚好在卷筒 11 上均匀缠绕一层。
如图 3c 排绳装置的工作原理结构图所示， 抽油绳 23 位于卷筒 11 的右端 ( 图 3c 中 从右向左看 ) 时， 此时滑动小车也位于水平导轨 30b 的右端， 电机 12 工作带动卷筒 11 转动 进行缠绕抽油绳 23 的工作时， 同时也带动排绳链条 31 移动， 使得滑动小车在水平导轨 30b 上从右向左移动， 使得夹在两排绳立辊 34 之间的抽油绳 23 也随滑动小车一起从右向左移 动， 这样抽油绳 23 便会在卷筒 11 上从右向左逐渐缠绕 ； 当滑动小车移动到排绳链条 31 的 最左端时， 此时抽油绳 23 也刚好缠绕到卷筒 11 的最左端， 完成了在卷筒 11 上一层的缠绕， 如图 3a 所示， 由于此时排绳链条 31 还会继续循环移动， 此时排绳链条 31 上的滑块 31a 从 下排排绳链条移动到上排排绳链条， 而滑板 32 不能上下移动， 因此滑块 31a 只能在定位槽 32a 由下向上移动到达定位槽 32a 的顶部， 这样， 滑块 31a 便会随着排绳链条 31 的移动又带 着整个滑动小车在水平导轨 30b 上从左向右移动， 夹在两排绳立辊 34 之间的抽油绳 23 也 随滑动小车一起从左向右移动， 这样抽油绳 23 便又在卷筒 11 上从左向右逐渐缠绕， 进行第 二层的缠绕， 依次进行下去， 直到电机 11 停止工作， 卷筒 11 停止转动。
卷筒 11 排放抽油绳 23 的原理与上述缠绕抽油绳的原理相同， 在此不再重述。
如图 1 所示本发明智能卷扬式提拉采油系统的采油装置 4 包括从上往下依次连接 的井下液柱高度检测器 6、 抽子 7 和加重杆 8。下面结合附图 4、 4a、 4b 详细描述本发明的井 下液柱高度检测器的结构。
如图 4 为本发明的井下液柱高度检测器 6 第一种结构的示意图。如图 4 所示， 本 发明的井下液柱高度检测器 6 包括从上往下布置并依次通过螺纹连接的打捞头 60、 连接套 61、 压力变送器外壳 62b 和密封钢体 63， 打捞头 60、 连接套 61、 压力变送器外壳 62b 均具有 内腔， 压力变送器外壳 62b 的内腔内安置有压力变送器 62， 抽油绳 23 外包裹有绝缘层， 抽油 绳 23 依次穿过打捞头 60 和连接套 61 的内腔， 在压力变送器外壳 62b 的内腔内与压力变送 器外壳 62b 连接， 压力变送器 62 一方面与抽油绳 23 的金属芯电连接， 另一方面又通过压力 变送器外壳 62b 和密封钢体 63， 以及密封钢体 63 上的导电接触部件与油管 5 实现电连接。
连接套 61 的内腔的顶部设置有密封圈 61a， 密封圈 61a 套装在抽油绳 23 上， 当将 连接套 61 拧紧在打捞头 60 的下端时， 在打捞头 60 和连接套 61 的挤压作用下， 密封圈 61a 膨胀， 使得密封圈 61a 与抽油绳 23 和连接套 61 都紧密结合， 油管 5 内的石油或含油液体不 会由打捞头 60 与抽油绳之间的缝隙进入连接套 61 的内腔。
压力变送器外壳 62b 的内腔的上端设置有绝缘套 62c， 抽油绳 23 的端头穿过绝缘 套 62c 并连接有绳头压绳板 23a， 以便将抽油绳 23 的端头锁死在绝缘套 62c 内， 当抽油绳23 上行时， 其端头不会从绝缘套 62c 内脱出， 从而实现抽油绳 23 与压力变送器外壳 62b 的 连接。
密封钢体 63 密封在压力变送器外壳 62b 的底部， 将压力变送器 62 密封在压力变 送器外壳 62b 的内腔内， 压力变送器 62 的底部设有测压孔 62a， 密封钢体 63 上开设有联通 油井管柱 5 内石油或含油液体和测压孔 62a 的传压孔 63a， 以便油井管柱 5 内液体的压力通 过传压孔 63a 传递给压力变送器 62 的测压孔 62a， 压力变送器 62 的底部与压力变送器外 壳 62b 的内壁之间设置有密封圈， 以便当油井管柱 5 内的液体由传压孔 63a 传递到压力变 送器 62 的测压孔 62a 时， 液体不会进入压力变送器外壳 62b 的内腔内。密封钢体 63 上还 设置有导电接触部件， 包括多对钢球 63b， 多对钢球中的每一对沿径向布置， 并且两钢球之 间由弹簧 63c 连接， 两钢球在弹簧 63c 的作用下沿径向向外突出， 使得钢球接触到油井管柱 5 的内壁。压力变送器 62 还与压力变送器外壳 62b 电连接， 由于压力变送器外壳 62b 与密 封钢体 63 螺纹连接， 密封钢体 63 又通过钢球 63b 与油井管柱 5 接触， 因此压力变送器 62 测得的井下液柱高度对应的液体压力信号便可分别通过抽油绳 23 和油井管柱 5 传递到地 面的控制装置 9， 当控制装置 9 接收到预期的液柱高度对应的压力信号时便控制电机 12 工 作， 从而带动卷筒 11 进行缠绕抽油绳 23 的动作， 使得抽油绳 23 向上提拉采油装置， 进行采 油工作。 可以在密封钢体 63 上设置多组导电接触部件， 如图 4 中导电接触部件为上下布置 的两组， 以保证井下液柱高度检测器 6 在随抽油绳 23 一起上行的过程中， 导电接触部件中 始终有钢球与油井管柱 5 的内壁接触， 从而保证井下液体的压力信号能够顺利的传递到地 面。
图 4a 是为本发明的井下液柱高度检测器 6 第二种结构的示意图。如图 4a 所示， 本发明的抽油绳 23 外包裹有绝缘层， 内部具有两根通讯线缆 23b， 抽油绳 23 通过两根通讯 线缆 23b 与压力变送器 62 电连接， 以便将压力变送器 62 测得的井下液柱高度对应的的压 力信号传递到地面的控制装置 9， 当控制装置 9 接收到预期的液柱高度对应的压力信号时 控制电机工作， 从而带动卷筒 11 进行缠绕抽油绳 23 的动作， 使得抽油绳 23 向上提拉采油 装置， 进行采油工作。
井下液柱高度检测器 6 的其它结构与第一种结构相同， 在此不再重述。
图 4b 是为本发明的井下液柱高度检测器 6 第三种结构的示意图。如图 4b 所示， 本发明压力变送器外壳 62b 的内腔内安置有压力变送器 62， 压力变送器 62 具有无限发射单 元 62d， 抽油绳 23 外包裹有绝缘层， 抽油绳 23 依次穿过打捞头 60 和连接套 61 的内腔以及 压力变送器外壳 62b 的顶部与压力变送器 62 连接。压力变送器 62 测得的井下液柱高度对 应的压力信号通过无限发射单元 62d 传递到地面的控制装置 9， 当控制装置 9 接收到预期的 液柱高度对应的压力信号时控制电机工作， 从而带动卷筒 11 进行缠绕抽油绳 23 的动作， 使 得抽油绳 23 向上提拉采油装置， 进行采油工作。
井下液柱高度检测器 6 的其它结构与第一种结构相同， 在此不再重述。
如图 4、 4a、 4b 所示密封钢体 63 的底部设置有快速接头 64， 快速接头 64 具有圆筒 形结构 64a， 圆筒形结构 64a 的侧壁上开设有圆孔 64b， 圆孔 64b 的底部开有条形孔 64c。如 图 5 所示为本发明的抽子 7 的结构示意图， 抽子 7 包括中心管 70， 中心管 60 的上端通过螺 纹连接有上接头 71， 下端通过螺纹连接有下接头 72， 上接头 71 具有圆筒形底部 71c 和圆柱
形顶部 71b， 圆柱形顶部 71b 的直径与条形孔 64c 的宽度相同， 圆柱形顶部 71b 的上端设置 有圆形凸头 71a， 凸头 71a 的直径与圆孔 64b 的直径相同， 将圆形凸头 71a 卡入快速接头 64 的圆孔 64b 内， 将圆柱形顶部 71b 卡入条形孔 64c 内， 从而将上接头 71 与密封钢体 64 快速 连接， 以便实现抽子 7 与井下液柱高度检测器 6 的连接。
上接头 71 的圆筒形底部 71c 的底端通过螺纹拧紧在中心管 70 上， 上接头 71 的圆 筒形底部 71c 的上端圆周壁上开设有多个进液孔 71d， 外界液体可由进液孔 71d 进入圆筒形 底部 71c 内。
下接头 72 的结构与上接头 71 相同， 下接头 72 倒置， 其圆筒形底部 72c 的底端通 过螺纹拧紧在中心管 70 的底部 ； 下接头 72 用于实现抽子 7 与加重杆 8 的快速连接。
中心管 70 的顶部放置有凡尔球 73， 凡尔球 73 将中心管 70 的顶端密封。
如图 5 所示， 中心管 70 上位于上接头 71 的底部通过螺纹安装有背帽 74a， 背帽 74a 紧紧在抵靠在上接头 71 的底部， 背帽 74a 紧紧在抵靠在上接头 71 的底部 ； 中心管 70 上位 于下接头 72 的顶部通过螺纹安装有压帽 74b， 压帽 74b 紧紧在挤压在下接头 71 的圆筒形底 部 72c 上， 以防止抽子在随抽油绳 23 上行或下行时， 上接头 71 和下接头 72 与中心管 70 之 间的螺纹连接松开。 中心管 70 上位于背帽 74a 的下方套装有进压块 75， 进压块 75 的内壁与中心管 70 的外壁之间具有一定的间隙， 进压块 75 上开设有由进压块 75 外壁延伸至进压块 75 内壁的 进压孔 75a ； 中心管 70 上位于进压块 75 与压帽 74b 之间套装有两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b， 中心管 70 上位于两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b 之间还套装有连接块 77， 两硬质高分 子材料胶筒 76a、 76b 以及连接块 77 的内壁与中心管 70 的外壁之间也具有一定的间隙， 使 得外界液体可以由进压块 75 上的进压孔 75a 进入进压块 75 的内壁与中心管 70 的外壁之 间的间隙， 从而进入两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b 以及连接块 77 的内壁与中心管 70 的 外壁之间的间隙。
如图 5 所示， 当抽子 7 在抽油绳 23 的提拉作用下随井下液柱高度检测器 6 一起上 行时， 凡尔球 73 在液体向下的作用下抵靠在中心管 70 的顶端， 将中心管 70 的顶端封闭， 外 界液体不会由进液孔 71d 进入中心管 70 内， 而只能由进压块 75 上的进压孔 75a 进入两硬 质高分子材料胶筒 76a、 76b 以及连接块 77 的内壁与中心管 70 外壁之间的间隙内， 当抽子 上行速度达到 0.2m/s ～ 1.2m/s 时， 本发明中优选抽子上行速度达到 0.6m/s 以上时， 进入 两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b 以及连接块 77 的内壁与中心管 70 外壁之间的间隙内的液 体对硬质高分子材料胶筒 76a、 76b 产生强大的压力作用， 使得两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b 向外膨胀变形， 膨胀后的硬质高分子材料胶筒 76a、 76b 外壁与油井管柱 5 的内壁相接 触， 将油井管柱 5 内位于硬质高分子材料胶筒以上的液柱封堵在硬质高分子材料胶筒的上 方， 这样， 当硬质高分子材料胶筒随抽子一起向上移动时， 便将封堵在硬质高分子材料胶筒 上方的液体向上提起， 直至液体上行进入采油树 42 内， 之后由采油树 42 进入进油管线 43 得到收集， 这样便完成了一次采油工作。
当抽子 7 随抽油绳 23 一起下行时， 油井管柱 5 内的液体由下接头 72 的进液孔 72d 进入中心管 70， 并随抽子的下行液体在中心管 70 内向上移动， 封闭在中心管 70 顶端的凡尔 球 73 在液体向上的作用下漂起离开中心管 70 的顶端， 使得中心管 70 的顶部打开， 液体由 中心管顶部再经上接头 71 的进油孔 71d 流出， 这样液体就不会由进压孔 75a 进入两硬质高
分子材料胶筒 76a、 76b 以及连接块 77 的内壁与中心管 70 外壁之间的间隙内， 不对两硬质 高分子材料胶筒 76a、 76b 产生压力， 因而两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b 不会膨胀， 使得硬 质高分子材料胶筒与油井管柱 5 的内壁之间相隔一定的距离， 抽子下行通畅。
本发明的油井管柱 5 为消除了连接缝隙的油管。油井管柱 5 由多节油管通过接箍 51 连接而成， 如图 6 所示， 相邻油管 5a、 5b 之间放置有尼龙环 53， 尼龙环 53 的内径与相邻 两油管 5a、 5b 的内径相同， 尼龙环 53 的外径大于相邻两油管 5a、 5b 的外径， 在两油管 5a、 5b 的相邻的两端部外拧上接箍 51， 从而将两油管 5a、 5b 紧紧的连接在一起， 以便减小相邻 两油管 5a、 5b 之间的连接缝隙。
也可以在相邻油管 5a、 5b 之间放置钢环 53’ ， 如图 6a 所示， 钢环 53’ 的内径与相 邻两油管 5a、 5b 的内径相同， 钢环 53’ 的外径小于相邻两油管 5a、 5b 的外径， 在两油管 5a、 5b 的相邻的两端部外拧上接箍 51， 从而将两油管 5a、 5b 紧紧的连接在一起， 以便减小相邻 两油管 5a、 5b 之间的连接缝隙。
还可以在接箍 51 内壁上设置一圈凸起 52， 如图 6b 所示， 凸起 52 的上下端面的形 状与两油管 5a、 5b 的相邻的两端部的形状相匹配， 将接箍 51 拧在两油管 5a、 5b 的相邻的两 端部外时， 使得凸起 52 刚好卡在两油管 5a、 5b 的相邻的两端部之间， 从而将两油管 5a、 5b 紧紧的连接在一起， 以便减小相邻两油管 5a、 5b 之间的连接缝隙。 另外， 本发明的智能卷扬式提拉采油系统在滑轮 21 上还设置有深度速度检测装 置 21a， 如图 1 所示， 深度速度检测装置 21a 与控制装置 9 相连， 用于检测滑轮 21 转过的圈 数， 从而计算出抽油绳 23 下行或上行的深度， 并将信号传递给控制装置 9。
电机 12 上还设置有编码器 12a， 如图 1 所示， 用于计算电机 12 的转速， 以便计算出 抽油绳 23 上行或下行的深度。
当根据编码器 12a 计算得出的抽油绳 23 上行或下行的深度值与根据深度速度检 测装置 21a 计算得出的抽油绳 23 上行或下行的深度值不同时， 便可得知滑轮 21 处于非正 常工作状态， 这时便可提醒工作人员对滑轮 21 进行检查 ； 当根据两装置计算得出的抽油绳 23 上行或下行的深度值相同时， 滑轮 21 处于正常工作状态。
再如图 1 所示， 地面的基座 10 上还设置有制动装置， 包括与控制装置 9 连接的液 力推力器 18， 与液力推力器 18 输出轴连接的制动器 18a， 制动器 18a 上设置有配重 18b 以 及与被动轮 110 接触的刹车带 18c。
图 7 显示了本发明的控制装置 9 的原理， 该控制装置由可编程虚控制器或微处理 器构成， 接收井下液柱高度检测器发送的井下压力检测信号， 将井下压力值换算成液柱高 度值， 并当液柱高度值大于或等于预先设置的预期液柱高度值时， 通过软起动器启动减速 电机转动， 从而驱动卷筒旋转， 使缠绕在卷筒上的抽油绳上行运动， 提拉预期液柱高度的原 油或含油液体。
此外， 可编程序控制器还通过接收来自深度速度检测器的采油装置 4 的深度及上 下行速度信号， 控制采油装置 4 的位置。深度检测器可以安装在井架大滑轮的侧面， 通过对 大滑轮转动圈数进行计数， 计算连接采油装置 4 的抽油绳下行的深度和速度。
此外， 可编程序控制器还连接用来输入控制信号的控制按钮， 并且还连接用于显 示诸如液柱高度信息、 深度 / 速度信息的液晶显示屏。
另外， 可编程序控制器还连接用于提供减速电机转速的编码器， 由此算出滚筒转
动情况， 并可以利用滚筒转动情况确定滑轮正常转动的圈数， 由此检测出滑轮打滑等故障， 并在滑轮出现此故障时， 进行停机操作。
如图 7 所示， 可编程序控制器还连接用于刹车的制动器和用于检测减速电机运行 电流的电流互感器， 并在检测到减速电机电流过大或过载时， 进行停机操作。
如图 7 所示， 可编程序控制器还连接用于与维护 / 管理中心通信的远程移动通讯 单元， 可以将采油量等运行信息和诸如减速电机电流过大或过载、 滑轮打滑等故障信息通 知维护 / 管理中心。
下面结合附图 1 描述本发明的智能卷扬式提拉采油系统的工作原理。
首先， 液力推力器 18 加载， 使得制动器 18a 带动刹车带 18c 与被动轮 110 脱离， 电 机 12 启动， 带动卷筒 11 进行排放抽油绳的工作， 抽油绳 23 在加重杆 8 及电机 12 的作用下 下行， 采油装置 4 在油井管柱 5 内下行。
当抽子 7 到达液面时， 压力变送器 62 将检测到的井下压力的变化传递给控制装置 9， 控制装置 9 判断出抽子 7 已到达液面， 此点为液面深度， 这样便可实现液面的实时检测。 抽子 7 继续下行， 当滑轮 21 上的深度速度检测装置 21a 检测到抽子 7 下行还未到达设置抽 吸深度， 而压力变送器 62 检测到抽子以上的液柱高度已经到达设置抽吸高度时， 控制装置 9 控制电机 12 反向转动， 带动卷筒 11 也反向转动进行缠绕抽油绳的动作， 抽油绳 23 下行 停止转为上行抽油 ； 而当滑轮 21 上的深度速度检测装置 21a 检测到抽子 7 下行至所设置的 抽吸深度， 但压力变送器 62 检测到抽子 7 上方的液柱高度还未到达设置的抽吸高度时， 控 制装置 9 便控制电机 12 停止转动， 液力推力器 18 卸载， 使得制动器 18a 在配重 18b 的作用 下带动刹车带 18c 与被动轮 110 接触， 被动轮 110 制动， 卷筒 11 停止转动， 抽油绳 23 停止 下行， 等待油井管柱 5 内的液面恢复， 直至压力变送器 62 检测到抽子 7 以上的液柱高度达 到设置抽吸高度， 控制装置 9 控制液力推力器 18 加载， 使得制动器 18a 带动刹车带 18c 与 被动轮 110 脱离， 电机 12 启动进行反向转动， 带动卷筒 11 也反向转动进行缠绕抽油绳的动 作， 抽油绳 23 下行停止转为上行抽油。
当采油装置 4 在抽油绳 23 的带动下上行抽油时， 抽子 7 以上的液柱在硬质高分子 材料胶筒 76a、 76b 在作用下上行直至采油装置 4 达到油井管柱 5 的顶部， 抽子 7 以上的液 柱进入采油树 42， 这样便完成了一次抽油工作。 此时滑轮 21 上的深度速度检测装置 21a 检 测到抽油绳 23 上行深度已达到保险值， 深度速度检测装置 21a 将信号传递给控制装置 9， 控 制装置 9 控制电机 12 又换向转动， 卷筒 11 又进行排放抽油绳 23 的工作， 抽油绳 23 在加重 杆 8 及电机 12 的作用下又下行， 采油装置 4 在油井管柱 5 内下行， 进行下一次抽油工作。
通过检测抽子每次抽吸的液柱的高度可以计量出原油的总产量， 实现原油产量的 标准计量。
尽管上文对本发明作了详细说明， 但本发明不限于此， 本技术领域的技术人员可 以根据本发明的原理进行修改， 因此， 凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为 落入本发明的保护范围。