一种具备耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机构的制作方法

1.本发明涉及一种采油设备，尤其涉及一种具备耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机设备。


背景技术：

2.在如今的发展条件下，人们的衣、食、住和行等方方面面都离不开石油资源。因此，各行各业需要大量的石油供给，这就迫使各大油田急切提高单井产油量。然而，大多数油井经常遭受恶劣的自然环境、抽油机自身条件以及井下环境不佳工况的影响，导致单井产油效率很低。为了解决这一问题，石油行业几十年来一直在研究自动化采油技术和自动化采油装置。石油是未来能源供需的主力，其作用无可替代，根据我国油气储层的特殊地质条件，我国部分油田产液量较低，以长庆油田为例，平均日产液量 4.7m3/d，其中超低渗透油田产液量更低，其油井数占全国油田的 35%，这使得非常规低渗透油气田的开采逐渐得到重视。现阶段，从地层中开采石油的常见方法主要为机械采油法。通过抽油杆柱上下往复运动传递能量的采油设备称为有杆抽油设备，反之则为无杆抽油设备，其中有杆采油设备占抽油设备总数的90%以上。随着我国科技实力的增强，油气勘探技术在不断提高，开采设备也不断完善。
3.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,难以实现长冲程、低冲次，占地面积大,在一些可用空间小的地方无法使用，而滚筒型无游梁式抽油机则可以实现该采油工艺。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供一种具备耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机设备，电动机通过减速器驱动卷扬机，卷扬机为双卷筒结构，其中卷筒一正向缠绕抽油绳一，抽油绳一驱动第一抽油活塞上下运动，卷筒二反向缠绕抽油绳二，抽油绳二驱动第二抽油活塞上下运动；其中卷筒正转时，第一抽油活塞上升，第二抽油活塞下降，提高了采油的效率，又降低了能耗，减少了设备的磨损，且该耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机结构设计简单，占地面积小。
5.为实现本发明的目的，提供以下技术方案：一种具备耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机，包括：驱动机构、第一排绳机构、第二排绳机构、第一张紧机构和第二张紧机构；所述双卷扬抽油机只有一个驱动机构，第一
排绳机构和第二排绳机构，第一张紧机构和第二张紧机构结构相同且设置在卷筒两侧；所述卷筒包括一体设置的第一滚筒和第二滚筒，所述驱动机构位于整个双卷扬抽油机的中间位置，动力由电动机提供，然后通过变速器传递给主动轮；所述第一排绳机构以及第一张紧机构设置方式为位于第一滚筒和第一滑轮之间；抽油绳一一端缠绕在第一滚筒上，另一端先后通过第一排绳机构以及第一张紧机构，最后绕过第一滑轮连接采油装置。
6.所述卷筒链轮位于卷筒中间位置，抽油绳一正向缠绕在第一滚筒上，抽油绳二反向缠绕在第二滚筒上，然后通过卷筒的正反转带动采油装置进行反复提拉采油操作；其中由于第一滚筒和第二滚筒是一体设置的，并且抽油绳一和抽油绳二缠绕时旋转方向相反，所以当一端采油装置上升时，另一端一定处在下降状态；并且卷筒链轮位于卷筒中间位置，抽油绳一和抽油绳二关于卷筒链轮对称布置，这样在采油过程中，卷筒受力均匀，不易产生变形。
7.所述驱动机构包括：电动机、变速器、主动轮、链带以及卷筒链轮；电动机作为动力输入，提供的动力在变速器的调节下传递给合适的转速给主动轮，主动轮通过链带与卷筒链轮连接，主动轮转动带动卷筒链轮转动，然后卷筒跟随卷筒链轮转动，抽油绳缠绕在卷筒上，随着卷筒的正反转分别带动采油装置进行提拉采油操作。
8.所述排绳机构包括：排绳装置、角度调节装置以及限位清洁装置；所述排绳装置采用滚珠丝杆结构，包括螺母块、螺纹丝杆轴、螺母块导轨以及排绳轮；所述螺母块前端设有缺口，且缺口内设有两个排绳轮，位于螺母块内部前后排列；所述螺纹丝杆轴以及螺母块导轨的长度略大于卷筒的长度，这样做的目的是为了使螺母块的行程满足排绳的需求。
9.所述角度调节装置包括角度调节筒和角度调节杆；由于滑轮高度高于卷筒的高度，所以抽油绳会往下倾斜，当排绳机构工作时，排绳上升架移动到合适位置，然后通过角度调节杆的伸缩使整个排绳装置绕丝杆轴架轴转动，倾斜合适的角度，在此角度下抽油绳可以先后通过排绳装置内的两个排绳轮。
10.所述限位清洁装置安装在螺母块缺口上端，包括抽油绳限位支撑臂、弹簧以及清洁滚轮；所述抽油绳限位支撑臂下端安装有清洁滚轮，另一端安装在螺母块上，并可发生转动，并且抽油绳限位支撑臂中间位置通过弹簧与螺母块相连，起到一定的限位作用，限制抽油绳上下跳动。
11.所述张紧装置位于滑轮与排绳机构之间，包括张紧装置机架、张紧轮定位板、第一液压张紧轮装置、第二液压张紧轮装置、第三液压张紧轮装置、张紧轮支撑架以及张紧轮支撑轴；第一液压张紧轮装置包括第一张紧轮液压缸、第一张紧滚轮以及第一张紧轮液压杆；第二液压张紧轮装置包括第二张紧轮液压缸、第二张紧滚轮以及第二张紧轮液压杆；第三液压张紧轮装置包括第三张紧轮液压缸、第三张紧滚轮以及第三张紧轮液压杆；所述张紧装置采用液压缸直线驱动机构，三个液压张紧轮装置安装在张紧滚轮定位板上，其中第一液压张紧轮装置和第二液压张紧轮装置安装在下端，第三液压张紧轮装置安装在上端，液压装置控制器安装在张紧滚轮定位板背面，并且液压装置控制器通过滑轮轴上薄膜压力传感器传递负载压力，控制液压装置伸缩的使抽油绳一时刻处于绷紧状态。
12.所述抽油绳所用的钢丝绳包括1个中心绳股和16个外层绳股，在中心绳股和外层绳股之间设有细绳股，细绳股填充在中心绳股和外层绳股之间的间隙中；中心绳股由一个核心钢丝绳股和6个中间钢丝绳股以及6个次边缘绳股组成，在核心钢丝绳股其外周的中间
钢丝绳股之外设有边缘绳股, 边缘绳股填充在中间钢丝绳股和外层绳股之间的间隙；其中核心钢丝绳股、中间钢丝绳股以及边缘绳股均由7根钢丝组成，1根钢丝位于中心位置，6根钢丝均布于中心钢丝的圆周；外层绳股通过滚压或模具挤压方法成为紧密股,采用紧密股的钢丝绳充填系数较高,破断拉力大为提高,有较高的抗磨损能力和抗挤压能力；细绳股结合到钢丝绳中能填充钢丝绳股之间的间隙,减小钢丝绳在受力状态下的变形,增强钢丝绳的强度,防止钢丝绳股之间的摩擦造成的磨损,使钢丝绳更加耐用。
13.进一步的，所述绳股外部设置有厚度为1-2mm 的锰系磷化涂层。锰系磷化是表面处理一种方法，可以提高钢丝表面的耐磨损能力和抗腐蚀能力。锰系磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是光面钢丝绳的3-4倍，使用寿命与疲劳寿命呈现正比关系。
14.所述滑轮轴轴上安装有薄膜压力传感器，所述液压缸控制器通过液压缸的伸出长度来控制钢丝绳的张紧程度；液压缸控制器根据在滑轮轴轴上的薄膜压力传感器检测到第一滑轮对滑轮轴负压的大小来计算液压缸该时刻t需要伸出的长度，其计算公式如下：上述公式中平衡方程的解 即为液压缸的伸缩长度；式中： 为液压缸产生的驱动力； 为液压缸活塞位移； 为系统活塞质量； 为活塞和负载的粘性阻尼系数； 为滑轮对滑轮轴负压的大小； 为活塞在时刻t的速度；为活塞在时刻t的加速度； 为抽油绳与地面之间的夹角。
15.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种具备耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：（1）采用双卷扬结构提高了采油的效率，又降低了能耗；（2）抽油绳表面涂层减少了设备的磨损，且该抽油机结构设计简单，占地面积小；（3）排绳机构采用滚珠丝杆结构，排绳过程稳定高效；上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够说明书更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图 ,详细说明如下。
附图说明
16.图1为本发明一实施例提供的具备耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机整体结构示意图；图2为本发明一实施例提供的具备耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机的a部分结构示意图；图3为本发明一实施例提供的驱动装置结构示意图；图4为本发明一实施例提供的排绳装置结构示意图；图5为本发明一实施例提供的张紧装置结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的张紧轮液压缸控制器示意图；图7为本发明一实施例提供的抽油绳横截面示意图；图8为本发明一实施例提供的中心钢丝绳股横截面示意图；图9为本发明一实施例提供的核心钢丝绳股、中间钢丝绳股、边缘绳股横、外层绳股截面示意图；附图标记说明：101-主动轮102-电动机103-变速器104-链带105-卷筒105a-第一滚筒105b-第二滚筒106-卷筒轴107-卷筒架108a-抽油绳一108b-抽油绳二109a-第一滑轮109b-第二滑轮110-滑轮轴111-滑轮架112-卷筒链轮201-排绳上升架202-丝杆轴架203-螺母块204-螺纹丝杆轴205-抽油绳限位支撑臂206-弹簧207-排绳轮208-清洁滚轮209-螺母块导轨210-丝杆轴架轴211-角度调节筒212-角度调节杆301-张紧装置机架302-张紧轮定位板303-第一液压张紧轮装置303a-第一张紧轮液压缸303b-第二张紧轮液压缸303c-第三张紧轮液压缸304-第二液压张紧轮装置304a-第一张紧滚轮304b-第二张紧滚轮304c-第三张紧滚轮305-第三液压张紧轮装置305a-第一张紧轮液压杆305b-第二张紧轮液压杆305c-第三张紧轮液压杆306-张紧轮支撑架307-张紧轮支撑轴308-薄膜压力传感器309-张紧轮液压缸控制器401-中心绳股402-外层绳股403-细绳股401a-核心钢丝绳股401b-中间钢丝绳股401c-边缘绳股404-锰系磷化涂层。
具体实施方式
17.为了进一步阐述本发明达到上述发明目的所采取的技术手段,以下结合附图1-8的对依据本发明提出的一种电动汽车的自动换电站的具体实施方式及其功效做出详细说明。
18.如图1本发明具备耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机整体结构所示，本发明的具备耐磨性柔性光杆的节能双卷扬抽油机包括：驱动机构100、第一排绳机构200a、第二排绳机构200b、第一张紧机构300a和第二张紧机构300b；所述双卷扬抽油机只有一个驱动机构100，第一排绳机构200a和第二排绳机构200b，第一张紧机构300a和第二张紧机构300b结构相同且设置在卷筒105两侧；所述卷筒105包括一体设置的第一滚筒105a和第二滚筒105b，所述驱动机构位于整个双卷扬抽油机的中间位置，动力由电动机102提供，然后通过变速器103传递给主动轮101；所述第一排绳机构200a以及第一张紧机构300a设置方式为位于第一滚筒105a和第一滑轮109a之间；抽油绳一108a一端缠绕在第一滚筒105a上，另一端先后通过第一排绳机构200a以及第一张紧机构300a，最后绕过第一滑轮109a连接采油装置。
19.工作时，卷筒转动，缠绕在卷筒上一侧的抽油绳一正转，带动另一端的采油活塞上升；另一侧的抽油绳二反转，带动另一端的采油活塞下降。
20.具体的说，如图4所示，本发明总成还具有排绳装置，排绳装置位于卷筒105和第一滑轮109a之间，所述排绳机构包括：排绳装置、角度调节装置以及限位清洁装置；排绳装置采用滚珠丝杆结构，包括螺母块203、螺纹丝杆轴204、螺母块导轨以及排绳轮207；所述螺母
块203前端设有缺口，且缺口内设有两个排绳轮207，位于螺母块203内部前后排列；所述螺纹丝杆轴204以及螺母块导轨的长度略大于卷筒105的长度，这样做的目的是为了使螺母块203的行程满足排绳的需求。角度调节装置包括角度调节筒211和角度调节杆212；由于第一滑轮109a高度高于卷筒105的高度，所以抽油绳108会往下倾斜，当排绳机构工作时，排绳上升架201移动到合适位置，然后通过角度调节杆212的伸缩使整个排绳装置绕丝杆轴架轴211转动，倾斜合适的角度，在此角度下抽油绳108可以先后通过排绳装置内的两个排绳轮207。限位清洁装置安装在螺母块203缺口上端，包括抽油绳限位支撑臂205、弹簧206以及清洁滚轮208；所述抽油绳限位支撑臂205下端安装有清洁滚轮208，另一端安装在螺母块203上，并可发生转动，并且抽油绳限位支撑臂205中间位置通过弹簧206与螺母块203相连，起到一定的限位作用，限制抽油绳108上下跳动。
21.排绳装置工作时，由于采用滚珠丝杆结构，螺母块可以高速稳定的在螺纹丝杆轴上移动，并且螺母块上端的清洁滚轮可以对抽油绳起到很好的清洁和限位作用，可以高效的完成排绳工作。
22.如图5所示，第一张紧装置300a位于第一滑轮109a与第一排绳机构200a之间，包括张紧装置机架301、张紧轮定位板302、第一液压张紧轮装置303、第二液压张紧轮装置304、第三液压张紧轮装置305、张紧轮支撑架306以及张紧轮支撑轴307；第一液压张紧轮装置303包括第一张紧轮液压缸303a、第一张紧滚轮304a以及第一张紧轮液压杆305a；第二液压张紧轮装置304包括第二张紧轮液压缸303b、第二张紧滚轮304b以及第二张紧轮液压杆305b；第三液压张紧轮装置305包括第三张紧轮液压缸303c、第三张紧滚轮304c以及第三张紧轮液压杆305c；所述张紧装置采用液压缸直线驱动机构，三个液压张紧轮装置安装在张紧滚轮定位板302上，其中第一液压张紧轮装置303和第二液压张紧轮装置304安装在下端，第三液压张紧轮装置305安装在上端，液压装置控制器309安装在张紧滚轮定位板302背面，并且液压装置控制器309通过滑轮轴上薄膜压力传感器308传递负载压力，控制液压装置伸缩的使抽油绳一108a时刻处于绷紧状态。
23.如图7所示，抽油绳所用的钢丝绳包括1个中心绳股401和16个外层绳股402，在中心绳股401和外层绳股402之间设有细绳股403，细绳股403填充在中心绳股401和外层绳股402之间的间隙中；如图8所示，中心绳股401由一个核心钢丝绳股401a和6个中间钢丝绳股401b以及6个边缘绳股401c组成；如图9所示，核心钢丝绳股401a、中间钢丝绳股401b、边缘绳股401c以及外层绳股402均由7根钢丝组成，1根钢丝位于中心位置，6根钢丝均布于中心钢丝的圆周；在核心钢丝绳股401a其外周的中间钢丝绳股401b之外设有边缘绳股401c, 边缘绳股401c填充在中间钢丝绳股401b和外层绳股402之间的间隙；外层绳股402通过滚压或模具挤压方法成为紧密股,采用紧密股的钢丝绳充填系数较高,破断拉力大为提高,有较高的抗磨损能力和抗挤压能力；细绳股403结合到钢丝绳中能填充钢丝绳股之间的间隙,减小钢丝绳在受力状态下的变形,增强钢丝绳的强度,防止钢丝绳股之间的摩擦造成的磨损,使钢丝绳更加耐用。
24.绳股外部设置有厚度为1-2mm 的锰系磷化涂层404。锰系磷化是表面处理一种方法，可以提高钢丝表面的耐磨损能力和抗腐蚀能力。锰系磷化涂层404钢丝绳疲劳寿命是光面钢丝绳的3-4倍，使用寿命与疲劳寿命呈现正比关系。
25.所述滑轮轴110轴上安装有薄膜压力传感器308，所述液压缸控制器通过液压缸的
伸出长度来控制钢丝绳的张紧程度；液压缸控制器根据在滑轮轴110轴上的薄膜压力传感器308检测到第一滑轮109a对滑轮轴110负压的大小来计算液压缸该时刻t需要伸出的长度，其计算公式如下：上述公式中平衡方程的解 即为液压缸的伸缩长度；式中： 为液压缸产生的驱动力； 为液压缸活塞位移； 为系统活塞质量； 为活塞和负载的粘性阻尼系数； 为滑轮对滑轮轴负压的大小； 为活塞在时刻t的速度；为活塞在时刻t的加速度； 为抽油绳与地面之间的夹角。
26.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明 ,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内 ,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例 ,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。