变向前置式游梁抽油机.pdf

一种变向前置式游梁抽油机，应用于石油开采领域的油水气提升。在游梁式抽油机的底座上固定有后支架、电机和减速箱，减速箱输出端连接有曲柄机构，其特征是：在游梁式抽油机的驴头前部有钢绳变向机构；钢绳变向机构包括前支架、拉杆和变向轮，在前支架的顶部通过轮轴连接有变向轮。后支架的顶部固定有支架轴承座，游梁的一端通过轴与轴承座连接；游梁的中部固定有横梁轴承座，横梁轴承座连接横梁连杆；游梁的另一端固定有驴头。改变了驴头和曲柄连杆受力方向，驴头和游梁等运动部件能起到平衡块作用。总之，变向前置式游梁抽油机打破了传统设计思路，节能效果好、性能可靠、寿命长、使用方便、制造成本低。

1.  一种变向前置式游梁抽油机，在游梁式抽油机的底座(8)上固定有后支架(16)、电机(17)和减速箱(13)，减速箱(13)输出端连接有曲柄机构，曲柄机构包括曲柄平衡块(9)、曲柄销(12)、横梁连杆(10)和横梁轴承座(11)，其特征是：在游梁式抽油机的驴头(6)前部有钢绳变向机构；钢绳变向机构包括前支架(2)、拉杆(7)和变向轮(1)，在前支架(2)的顶部通过轮轴连接有变向轮(1)。

2.  根据权利要求1所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是：支架(16)的顶部固定有支架轴承座(15)，游梁(14)的一端通过轴与轴承座(15)连接，游梁(14)能沿轴承座(15)摆动；在游梁(14)的中部左右固定有横梁轴承座(11)，横梁轴承座(11)连接横梁连杆(10)；游梁(14)的另一端固定有驴头(6)。

3.  根据权利要求2所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是：横梁轴承座(11)固定在游梁(14)的上平面。

4.  根据权利要求2所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是：横梁轴承座(11)固定在游梁(14)的下平面。

5.  根据权利要求1或2或3或4所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是：前支架(2)底部固定在底座(8)上，拉杆(7)的一端连接前支架(2)上部，拉杆(7)的一端连接在底座(8)的筒体上。

6.  根据权利要求5所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是：拉杆(7)为螺旋伸缩式斜拉杆。

7.  根据权利要求1或2或3或4所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是：在驴头(6)上填充、固定或悬挂有平衡块。

8.  根据权利要求1或2或3或4所述的变向前置式游梁抽油机，其特征是：抽油机的驴头(6)安装方向与普通抽油机的驴头安装方向相反，即抽油机的驴头(6)的安装方向为普通抽油机驴头垂直旋转180度。

变向前置式游梁抽油机
技术领域
本实用新型涉及机械采油技术领域中的抽油机，特别涉及一种游梁式抽油机，具体讲是一种变向前置式游梁抽油机。
背景技术
目前，在机械采油提升设备中，广泛使用的是常规游粱式抽油机，其数量占油田采油提升设备的80％以上。它具有可靠性高和寿命长的优点，但也存在耗能大和耗材多的缺点。游梁式抽油机由电机、减速箱、曲柄连杆机构、游梁、支架、驴头、钢绳和悬绳器组成。游梁式抽油机的平衡主要是靠设置在曲柄和游梁上的配重块来实现，电动机为减速机提供动力，带动曲柄连杆机构运行，曲柄上的配重块也随之而旋转。平衡块重量大，不仅增加制造成本，在运行过程中能量消耗大，提高了采油生产成本。平衡块用铸铁制成，每台机器要配四块。抽油机工作过程中，井下载荷变化很大，而且载荷变化频繁，致使游梁两端力矩不平衡，电机负荷不均匀，匹配功率大，因而能耗高。抽油机的运动件，如驴头、游梁、曲柄连杆机构等运动过程中消耗也很大。
现有前置式游梁抽油机具有良好的运动性能和较好的节能性，但受力条件恶劣并且消耗钢材多。在现有前置抽油机中，曲柄连杆承受的是很大的压力，减速箱输出轴同样承受巨大的压力，受力条件相当恶劣，这也正是影响现有前置抽油机技术不能推广的主要原因。
本领域技术人员为减轻抽油机重量并解决游梁式抽油机的平衡问题，设计了许多方案，如：授权公告号：CN2699004Y，减速箱及电机配重的游梁式抽油机；授权公告号：CN2599234Y，自动调径变矩平衡游梁式抽油机；授权公告号：CN2581689Y，双平衡游梁式抽油机；授权公告号：CN2358251Y，上置横梁变矩平衡游梁式抽油机；授权公告号：CN2334911Y，全平衡游梁式抽油机；授权公告号：CN2225559Y，二次平衡游梁式抽油机。这些技术方案对抽油机的平衡改进起到一定作用。所有的技术方案，包括传统的游梁式抽油机，全部采用在游梁的中间部位有轴承座和支架。抽油机工作时游梁以支架上的轴承座为中心往复摆动，游梁和驴头不能起到平衡块的作用。在游梁端部的驴头向上运动时，是抽油杆提升过程，而游梁的另一端同时向下运动；在游梁端部的驴头向下运动时，是抽油杆下放过程，而游梁的另一端同时向上运动。突出的问题是：在抽油杆提升过程中电机做功不仅要提升原油，并且同时还须要克服抽油杆重量，克服驴头的重量，这时通过电机的电流达到峰值。反之在抽油杆向下运动过程中，电机不需要提升原油，同时抽油杆和驴头在重力作用下，拖动电机旋转，这时通过电机的电流几乎为零。游梁和驴头不能起到平衡块的作用。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种变向前置式游梁抽油机，完成油井抽油工作，使游梁和驴头起到平衡块作用，降低抽油机作业能耗，即在抽油杆提升过程中充分利用游梁和驴头的重力，协助提升抽油杆；在抽油杆向下运动过程中游梁和驴头向上运动储存势能。另外，改变驴头受力方向；使驴头脱离井口垂直位置，方便修井作业。
本实用新型的目的通过以下措施来实现：变向前置式游梁抽油机在游梁式抽油机的底座上固定有后支架、电机和减速箱。减速箱输出端连接有曲柄机构，曲柄机构包括曲柄平衡块、曲柄销、横梁连杆和横梁轴承座。其特征是：在游梁式抽油机的驴头前部有钢绳变向机构。钢绳变向机构包括前支架、拉杆和变向轮。在前支架的顶部通过轮轴连接有变向轮。将变向前置式游梁抽油机安装到油井时，钢绳一端固定在驴头的下端，向上绕过变向轮后，钢绳另一端通过悬绳器与油井光杆相连。当驴头上下摆动，绕过变向轮的钢绳带动油井光杆作上下往复运动，从而实现抽汲采油。驴头向下运动时，油井光杆向上运动，驴头的运动方向与油井光杆运动方向相反，驴头的重力起到平衡抽油杆的作用。原有技术中驴头的运动方向与油井光杆运动方向相同，驴头的重力不能起到平衡抽油杆的作用，反而需要增加平衡块的重量，抵消驴头的重量。
为了使游梁的重量也能起到平衡作用，并简化抽油机的结构，后支架的顶部固定有轴承座，游梁的一端通过轴与轴承座连接，游梁能沿轴承座摆动；游梁的中部固定有横梁轴承座，横梁轴承座连接曲柄连杆；游梁的另一端固定有驴头。这样驴头、游梁、横梁连杆和曲柄平衡块共同完成平衡抽油杆的作用。
所述的游梁的中部固定有横梁轴承座，横梁轴承座可以固定在游梁的上平面；横梁轴承座可以固定在游梁的下平面；横梁轴承座可以固定在游梁的左右两侧。
为使抽油机的结构更紧凑，可以将前支架底部固定在底座上，拉杆一端连接前支架上部，一端连接在底座的筒体上。
为了调整前支架的倾斜角度，拉杆为螺旋伸缩式斜拉杆。
当平衡块的重量不能满足油井采油工艺要求，需要增加平衡块时，可以在驴头上固定或悬挂平衡块。
本实用新型的有益效果：变向前置式游梁抽油机打破了游梁式抽油机的传统设计思路，通过在驴头与井口之间设置钢绳变向机构，实现驴头与抽油杆运动方向相反，改变了驴头受力方向，驴头和游梁能起到平衡块作用。带来的好处是多方面的：
1.实现了受力方向的改变。在现有前置抽油机技术中，钢绳悬挂在驴头上方，连杆承受的是很大的压力，减速箱输出轴更是承受着巨大的压力，受力条件相当恶劣。在本实用新型中，钢绳一端固定在驴头下方，因此曲柄连杆承受的是拉力，曲柄连杆受力也可降低40％左右，这将对整机的良好运行起到至关重要的作用。
2.驴头脱离了井口位置，使主机部分可以降低高度，驴头可以运行到接近地面，一般可比常规抽油机降低2米左右。主机高度的降低对于稳定运行和节约材料有积极意义。
3.抽油机的运动件，如驴头、游梁、横梁连杆和横梁轴承座等的自重均可起到有效的平衡作用，这对节约材料和改善受力条件有重要意义。
4.钢绳更容易对准采油井口中心，从而可减少抽油杆偏磨事故。修井作业时，可以方便的通过缩短拉杆的长度，实现变向轮移动位置，让出井口中心位置，此方法快捷安全地为修井提供便利。
总之，变向前置式游梁抽油机打破了游梁式抽油机的传统设计思路，与现有抽油机相比节能效果更好、性能可靠、寿命长、使用方便、制造成本低。
附图说明
图1是本实用新型变向前置式游梁抽油机的结构示意图，正视图。是抽油光杆向上运动行程。
图2是本实用新型抽油光杆向下运动行程的结构示意图。
图中，1.变向轮，2.前支架，3.钢绳，4.悬绳器，5.油井光杆，6.驴头，7.拉杆，8.底座，9.曲柄平衡块，10.横梁连杆，11.横梁轴承座，12.曲柄销，13.减速箱，14.游梁，15.支架轴承座，16.后支架，17.电动机。
具体实施方式
实施例1：参阅附图1或附图2。变向前置式游梁抽油机结构组成如附图所示。设计提升载荷10吨，冲程长度4.8m，设计质量20t。游梁式抽油机的底座8长度6.7m，底座8上固定有后支架16，后支架16顶部高度4.8m。电动机17的功率为22kw。减速箱13的最大载荷为37kNm。减速箱13输出端连接有曲柄机构，曲柄机构包括曲柄平衡块9、曲柄销12、横梁连杆10和横梁轴承座11。
在游梁式抽油机的驴头6前部有钢绳变向机构；钢绳变向机构包括前支架2、拉杆7和变向轮1。前支架2高度为7.3m。前支架2底部固定在底座8上，拉杆7的一端连接前支架2上部，拉杆7的一端连接在底座8的简体上。拉杆7为螺旋伸缩式斜拉杆。在前支架2的顶部通过轮轴连接有变向轮1变向轮1是一个定滑轮。变向轮1直径1.8m，变向轮1上有2根钢绳3，每根的直径为22mm。后支架16的顶部固定有轴承座15，游梁14的一端通过轴与轴承座15连接，游梁14能沿轴承座15摆动。游梁14的长度5m。横梁轴承座11与支架轴承座15垂直距离2.4m。横梁轴承座11固定在游梁14的上平面。横梁轴承座11连接横梁连杆10。游梁14的另一端固定有驴头6。驴头6的重量约1.3t，游梁14的重量约0.8t。能减少抽油机平衡块重量约2t以上。当抽油机平衡块重量不足以平衡抽油杆重量时，可以在驴头6上填充、固定或悬挂平衡块，平衡块的重量根据现场技术参数确定。本领域技术人员能确定添加平衡块的数量。
变向前置式游梁抽油机具有良好的制造经济性，与常规游梁式抽油机相比可减少重量20％左右；运行能耗减少15％左右。
实施例2：参阅附图1。与实施例1基本相同，不同点是：曲柄轴承座11固定在游梁14的下平面。另外，抽油机的驴头6安装方向与普通抽油机的驴头安装方向相反，即抽油机的驴头6的安装方向为普通抽油机驴头垂直旋转180度。