专利名称：同井差动平衡杆件抽油机的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油矿场的杆件抽油机。
现有杆件抽油机，一级平衡都采用曲柄平衡、游梁平衡、悬重平衡、气动平衡或它们的混合平衡，这些平衡的共同缺点是导致抽油机笨重，并且泵抽行程较小。
对称抽油机专利申请(申请号89 1 06520.2)，陈述了一种同井差动平衡装置，利用抽油管与抽油杆相互平衡而构成抽油机的一级平衡，有减轻抽油机重量和增大抽油机泵抽行程的优点，但缺少调节环节，不能调节平衡幅度，只能用于一种深度和一种泵径采油。
本发明的任务，是提供一种抽油管与抽油杆相互平衡的新型杆件抽油机，它不但大幅度减轻抽油机重量，增大抽油机泵抽行程，并可用于各种深度的油井采油。
这一发明任务，是由同井差动平衡杆件抽油机的技术方案实现的。和现有杆件抽油机一样，同井差动平衡杆件抽油机包括动力装置、减速装置、运动变换装置、支架、底座、一级平衡装置和二级平衡装置，其特征在于一级平衡装置是带有调节装置的同井差动平衡机构，该机构的一端与光管2连接，该机构的另一端与光杆1或其同步点A连接。
同井差动平衡杆件抽油机具有与之适应的油井井口结构，主要是增设了一根在采用树3中滑动的光滑抽油管-光管2，该光管2的上部与同井差动平衡机构连接，下部连接抽油管，就好象光杆1之连接抽油杆一样。采油树3是一个带边的漏底圆桶，它的桶边与井口的套管头4固定并密封，它的桶底与光管2滑配并良好密封，它的桶盖与光管2或光杆1滑配且均有良好密封。光管2上端开有通道K始终与采油树3连通。这样，一方面抽油管中的原油不断地经由光管2抽入采油树3输送出去，另一方面，抽油管的重量通过光管2作用在同井差动平衡机构上传送到光杆1或其同步点A，构成抽油机的一级平衡。
同井差动平衡杆件抽油机还具有与之适应的抽油杆接头装置和抽管接头装置。抽油杆接头装置采用带滚轮的抽油杆接箍，可使抽油杆借滚轮依靠在抽油管内壁上，相对运动中只有滚动摩擦;抽油管接头装置同样采用带滚轮的抽油管接箍，使抽油管借滚轮依靠在油井套管的内壁上，相对运动中也只有滚动摩擦，从而可大为减少抽油过程中抽油杆与抽油管之间和抽油管与油井套管之间的摩擦损耗。
同井差动平衡杆件抽油机中所说带有调节装置的差动平衡机构，可采用平行四边形机构梁、铰链杠杆机构、支座举升缸液压杠杆机构、支座举升活塞杆液压杠杆机构、同心式液压杠杆机构等多种方案实施;光杆同步点装置也可采用游梁-驴头装置、平行四边形机构梁等多种方案;调节装置主要采用各种砝码平衡块，也可采用光杆同步点调变装置等等，附图和实施例中将有详细说明。
与现有杆件抽油机相比，同井差动平衡杆件抽油机主要有下列优点(a)抽油机重量可减轻30～70%，(b)泵抽行程可增大50～100%，(c)各种深度的油井，均可采用低冲次、长冲程方式抽油，这使得光杆加速度小、寿命长;平衡效果好、节能;泵吸入率好，综合效率高。
附图及符号说明
图1为实施例一的结构示意图。
图2为实施例二的结构示意图。
图3为实施例三的结构示意图。
图4为实施例四的结构示意图。
图5为实施例五的结构示意图。
图6为实施例六的结构示意图。
图7为实施例七的结构示意图。
图中1-光杆，2-光管，3-采油树，4-套管头，5-钢丝绳，6-驴头，7-游梁，8-支架，9-底座，10-主曲柄，11-主连杆，12-滑块座，13-螺杆，14-光杆同步点轴承座滑块，15-调相2ω曲柄平衡机构，16-2ω轮，17-链条或同步带，18-ω轮，19-支座，20-支座轴，21-前支杆，22-前梁，23-后支杆，24-后梁，25-滚轮，26-导轨座，27-连杆，28-主曲柄负平衡块，29-连杆卡套砝码，30-杠杆支座，31-杠杆轴，32-杠杆，33-双铰后顶杆，34-双铰前顶杆，35-滚子，36-左导轨座，37-右导轨座，38-杠杆平衡锤，39-杠杆调节砝码，40-举升活塞杆，41-举升活塞，42-支座举升缸，40′-支座举升活塞杆，41′-支座举升活塞，42′-举升缸，43-球面支座，44-平衡缸，45-平衡活塞，46-光杆同步点上置砝码，47-举升缸压力腔，48-平衡缸压力腔，49-连通管，50-液泵，51-液阀，52-液阀51的另一个位置状态，53-液阀通道甲，54-液阀通道乙，55-上液管，56-下液管，57-左液管，58-右液管，59-悬挂支承，60-平衡横梁，61-对置平衡活塞，62-对置平衡活塞杆，63-对置平衡缸，64-主梁，65-副梁，66-侧梁，67-下梁，68-举升缸砝码，69-平衡横梁砝码，70-对置举升活塞，71-对置举升活塞杆，72-对置举升缸，73-顶板，74-举升横梁，75-举升横梁球坑，76-光杆球头，77-举升横梁砝码，78-盘状机座，79-密封套，80-中心举升活塞，81-中心举升缸，82-光管砝码，0-顶部支承，01-减速机输出轴。02-2ω轴，A-光杆同步点，A′光杆1上的球铰点，B-光管2上的横轴，C-平行四边形机构梁上的直动点，K-光管2上端与采油树3连通的通道，F-平衡缸下部的补液孔。
实施例说明实施例一。参看图1，这是一种机构梁式同井差动平衡游梁抽油机。它的基本结构与调相两级平衡前置式游梁抽油机相同，即由一台动力机通过带传动装置驱动减速机(图中未画出)，使减速机的输出轴01带着主曲柄10以角速度ω旋转，并通过运动变换装置-主曲柄10、主连杆11、游梁7和支架8组成的四铰链曲柄-摇杆机构，驱使游梁7绕支架8上的顶部支承0在铅垂面内上、下摇摆，从而装在游梁7端头的驴头6就通过钢丝绳5拖带着光杆1作行程为L1的上下往复运动。与输出轴01固结的轮18与主曲柄10一同以角速度ω旋转，称为ω轮，它通过链条或同步带17驱使2ω轮16以角速度2ω旋转，与2ω轮连接的2ω轴02上装有调相2ω曲柄平衡机构15，它是抽油机的二级平衡装置。
本抽油机的特征在于，一级平衡由带有调节装置的同井差动平衡机构-平行四边形机构梁来实现，具体结构是前梁22、后梁24、后支杆23和前支杆21依次活动铰接为一个平行四边形运动链，并且在后支杆23与前支杆21的铰接点处同时与支座19活动铰接，也可采用前支杆21上某点或后支杆23上某点与支座19活铰的方案，支座19固定在底座9上。该机构梁上有二个直动点，一个是前梁22上的直动点，前梁22在此直动点处与光管2通过横轴B活动铰接;另一个是后梁24上的直动点C，后梁24在C处同时活铰有滚轮25和连杆27，底座9上又固定有导轨座26，滚轮25与导轨座26的垂直轨道滑配并被限制在其中滚动，连杆27的另一端与游梁7在点A处活铰。因为游梁7上与驴头同侧的点A与光杆1同步上、下运动，称为光杆同步点;也就是说，采用了游梁-驴头装置来实现光杆同步点A，实施例二至四都是采用这种同步点装置。
这样，作用在光管2上的向下的抽油管重力，通过平行四边形机构梁(21、22、23、24)和连杆27传递到光杆同步点A处，转变为作用在游梁7上的上向推力，和抽油杆重力相平衡。
采用平行四边形机构梁为一级平衡装置的同井差动平衡游梁抽油机不但有重量轻的优点，泵抽行程也明显增大当驴头6通过钢丝绳5带着光杆1上行时，光杆同步点A将通过连杆27、平行四边形机构梁(21、22、23、24)让光管2下行;反之，当光杆1下行时，光管2被强制上行，因此，泵抽行程L应为光杆冲程L1与光管冲程L2之和，记Q1-抽油杆质量，Q1′-光杆附加质量，Q2-抽油管质量，Q2′-光管附加质量，Q3-一提油的质量，可证明最佳平衡状态下有L＝[1+(Q1+Q1′+0.5Q3)÷(Q2+Q2′+0.5Q3)]L1如Q2+Q2′＝Q1+Q1′，有L＝2L1，此即是说，泵抽行程将因光管的差动而比光杆冲程增大一倍，令Q2′取负值，这将是完全可能的。
调节装置有三种设计方案(a)主要考虑增大泵抽行程。这时应取正Q1′和负Q2′，如图1中的主曲柄负平衡块28和连杆27上的连杆卡套砝码29就是这种情形。
(b)主要考虑减轻抽油机重量。这时应采用调节光杆同步点A位置的方案。具体结构是游梁7上固结带有光杆同步点轴承座滑块14的滑块座12，滑块14与连杆27在A点活铰，并制有螺孔与螺杆13旋合，螺杆13又装配在滑块座12上。旋转螺杆13，滑块14在滑块座12中移动，就调变了光杆同步点A的位置，也就是调变了抽油管重力产生的一级平衡的大小。
(c)增大泵抽行程和减轻抽油机重量兼顾的方案。可采用较小的主曲柄负平衡块28和连杆卡套砝码29，同时设置调节光杆同步点A位置的螺杆-滑块(13-14)机构。
实施例二。参看图2，这是一种杠杆式同井差动平衡游梁抽油机，它与实施例一的区别在于，带有调节装置的同井差动平衡机构采用了一种铰链杠杆机构。具体结构是抽油机底座9上固结着杠杆支座30，有一个与它活动铰接而可绕杠杆轴31在铅垂面内摆动的杠杆32。该杠杆的前端通过二端带有铰链的双铰前顶杆34，与光管2在其横轴B处活动铰接，光管2的横轴B上还活铰有滚子35，同时采油树3上或井口地基上固结有左导轨座36和右导轨座37，滚子35与36、37之间的导轨滑配并在其中滚动，保证光管2作垂直移动。该杠杆的后端通过双铰后顶杆33与游梁7在光杆同步点A处活铰。这样，作垂直运动的抽油管向下的重力，通过光管2、双铰前顶杆34、杠杆32、双铰后顶杆33传到光杆同步点A处，就变为上向推力而与抽油杆的重力相平衡。
杠杆32上还带有杠杆平衡锤38和杠杆调节砝码39，它们共同构成光管附加质量。
实施例三。参看图3，这是一种支座举升缸液压杠杆式同井差动平衡游梁抽油机，它与实施例一、二比较，区别在于带有调节装置的同井差动平衡机构采用了支座举升缸液压杠杆机构有一个与底座9通过球面支承43活动球铰的支座举升缸42，在其中滑动的举升活塞41上固连有举升活塞杆40，此活塞杆40的外伸端与游梁7在光杆同步点A处活铰。又有一个固定在采油树3上或井口地面上的平衡缸44，它的平衡活塞45与光管2连为一体。用连通管49，将举升活塞41下部的举升缸压力腔47，与平衡活塞45下部的平衡缸压力腔48相互连通，就形成了支座举升缸液压杠杆机构，抽油管向下的重力通过这个液压杠杆机构转化为举升活塞杆作用于光杆同步点A的上向推力，起一级平衡作用。
支座举升缸液压杠杆机构的调节装置采用了光杆同步点上置砝码，即在光杆同步点A上方的游梁翼板上设置有一组砝码46。
平衡缸44下部有一小孔F，用来定期补充油液。
支座举升缸42也可与底座9固结，这时光杆同步点装置要改用实施例五所说的平行四边形机构梁。
实施例四。参看图4，这是一种支座举升活塞杆液压杠杆式同井差动平衡游梁抽油机，它与实施例三比较，主要有二点区别(a)支座举升活塞杆40′通过球面支承43与底座9活铰，举升缸42′通过悬挂支承59与游梁7在光杆同步点A处活铰而倒悬在游梁7上，因此，举升缸压力腔47在支座举升活塞41′的上部。这里，调节装置仍采用光杆同步点上置砝码46。
(b)举升缸压力腔47和平衡缸压力腔48之间，由液管串接液泵50和一个二位四通液阀51相互连通，液泵50中的箭头V表示当动力机驱动液泵时液流即液压输送的方向。当液阀51如图示位置时，液流方向为举升缸压力腔47-上液管55-液阀通道甲53-左液管57-经液泵50升压-右液管58-液阀通道乙54-下液管56-平衡缸压力腔48这时，抽油杆重力通过光杆同步点A迫使举升缸42′下降，在举升缸压力腔47中形成一定压力，然后通过液泵50升压，流向平衡缸压力腔48，通过平衡活塞45将光管2连同抽油管向上举起。当光杆1下降和光管2上升到达终点位置，行程开关(图中未画出)使液阀51转到状态52，液流方向变为平衡缸压力腔48-下液管56-液阀通道乙54-左液管57-经液泵50升压-右液管58-液阀通道甲53-上液管55-举升缸压力腔47这时，抽油管重力通过光管2和平衡活塞45在平衡缸压力腔48中形成一定压力，经液泵50加压后流向举升缸压力腔47，通过举升缸42′作用在光杆同步点A上，将光杆1连同抽油杆向上举起。当光杆1上升和光管2下降到达终点位置，又通过行程开关使液阀回复到图示51所示位置状态，重又开始光杆1下降和光管2上升的行程。
实施例五至七所说同井差动平衡杆件抽油机，均宜采用这种动力机带动液泵，并由行程开关控制液阀改变运动方向的驱动方式。
实施例五。参看图5，这是一种支座活塞杆液压杠杆式同井差动平衡对称抽油机，它与实施例四比较，有四点区别(a)支座活塞杆40′与底座9固结，举升缸42′作直线运动。
(b)光杆同步点装置采用了平行四边形机构梁通过顶部支座0与支架8活铰的主梁64，和副梁65、下梁67、侧梁66依次活铰为一个二自由度平行四边形机构，副梁65在点A′处与光杆1球铰，光杆同步点A设置在下梁67上与连线OA′的相交处。下梁67在光杆同步点A处与举升缸42′通过悬挂支承59活动铰接，因为光杆同步点A随举升缸42′作垂直运动，副梁65与光杆1的球铰中心A′也作垂直运动。
(c)采用了二个固定在井口的对置平衡缸63，它的二个对置平衡活塞杆62，分别与平衡横梁60球铰，而平衡横梁60又在其中央与光管2上的横轴B活动铰接。
(d)调节装置采用了套在举升缸42′上的举升缸砝码68或(和)置于平衡横梁60上的平衡横梁砝码69。
实施例六。参看图6，这是一种双缸同心液压杠杆式同井差动平衡杆件抽油机，它与实施例五的区别是取消光杆同步点机构，采用二个固定在井口的对置举升缸72，它的二个对置举升活塞杆71与举升横梁74球铰，举升横梁74则在其中点处有一球坑75，与光杆1的光杆球头76相配，称为单向球铰。因为举升缸和平衡缸都采用了双缸对称布置，并且是举升横梁74和平衡横梁60同心的结构，称为双缸同心式液压杠杆机构。
双缸同心式液压杠杆机构的调节装置，采用了平衡横梁砝码69和置于举升横梁74上的举升横梁砝码77。
双缸同心式液压杠杆机构可置于井口的桶状地下室中，只有采油树3和举升横梁74裸露在地面上。它的机架只是一个盘状机座78，结构十分简单。
实施例七。参看图7，这是一种单缸同心液压杠杆式同井差动平衡杆件抽油机，它与实施例六比较，特点是平衡缸和举升缸都采用了单缸结构单个平衡缸44及其平衡活塞45的结构与实施例三、四相同;单个举升缸-中心举升缸81则倒扣在井口上，它的中心举升活塞80与光杆1活铰在一起。调节装置采用了套在光管2上的光管砝码82。
权利要求
1.同井差动平衡杆件抽油机，包括动力装置、减速装置、运动变换装置、支架、底座、一级平衡装置和二级平衡装置，其特征在于一级平衡装置是带有调节装置的同井差动平衡机构，该机构的一端与抽油管上部的光管2连接，另一端与抽油杆上部的光杆1或光杆同步点A连接。
2.根据权利要求1的同井差动平衡杆件抽油机，其特征在于所述带有调节装置的同进差动平衡机构是一种平行四边形机构梁，它由前梁22、后梁24、后支杆23和前支杆21依次活铰为平行四边形运动链并且前支杆21或/和后支杆23又与支座19活动铰接构成，该机构梁的前梁22在其直动点处与光管2通过横轴B活铰，该机构梁的后梁24在其直动点C处同时活铰有滚轮25和连杆27，滚轮25与固定在底座上的导轨座26的垂直轨道相滑配，连杆27的另一端与光杆同步点A活铰，并且连杆27上配有连杆卡套砝码29。
3.根据权利要求1的同井差动平衡杆件抽油机，其特征在于所述带有调节装置的同井差动平衡机构是一种铰链杠杆机构，具体结构是有一个与杠杆支座30活铰的杠杆32，该杠杆的前端通过双铰前顶杆34与光管2通过横轴B连接，光管2的横轴B上还活铰有滚子35，它与左、右导轨座36、37中间的轨道滑配，该杠杆的后端通过双铰后顶杆33与光杆同步点A连接，并且杠杆32上还带有杠杆平衡锤38和杠杆调节砝码39。
4.根据权利要求1的同井差动平衡杆件抽油机，其特征在于所述带有调节装置的同井差动平衡机构是一种支座举升缸液压杠杆机构，具体结构是有一个与底座9固结或球铰的支座举升缸42，它的举升活塞杆40与光杆同步点A活铰，有一至二个固定的平衡缸，它的平衡活塞与光管2固结，或它们的二个对置平衡活塞杆分别与平衡横梁60活铰，平衡横梁60又与光管2通过横轴B活铰，举升缸压力腔47和平衡缸压力腔48之间用连通管49或串接液泵50、液阀51相互连通，并且光杆同步点A的上方配有上置砝码46或/和平衡横梁60上配有平衡横梁砝码69。
5.根据权利要求1的同井差动平衡杆件抽油机，其特征在于所述带有调节装置的同井差动平衡机构是一种支座举升活塞杆液压杠杆机构，具体结构是有一个与底座9固结或球铰的支座举升活塞杆40′，它的举升缸42′与光杆同步点A活铰，有一至二个固定的平衡缸，它的平衡活塞与光管2固结，或它们的二个对置平衡活塞杆分别与平衡横梁60活铰，平衡横梁60又与光管2通过横轴B活铰，举升缸压力腔47和平衡缸压力腔48之间用连通管49或串接液泵50和液阀51相互连通，并且光杆同步点A的上方配有上置砝码46或/和举升缸42′上配有举升缸砝码68或/和平衡横梁60上配有平衡横梁砝码69。
6.根据权利要求1的同井差动平衡杆件抽油机，其特征在于所述带有调节装置的同井差动平衡机构是一种同心式液压杠杆机构，具体结构是有一至二个固定的举升缸，它的举升活塞和光杆头部球铰，或它们的二个对置举升活塞杆分别与举升横梁74球铰，举升横梁74又与光杆1球铰，有一至二个固定的平衡缸，它的平衡活塞和光管2固连，或它们的二个对置平衡活塞杆分别与平衡横梁60活铰，平衡横梁60又与光管2通过横轴B活铰，举升缸压力腔47和平衡缸压力腔48之间用连通管49或串接液泵50和液阀51相互连通，并且，举升横梁74上配有举升横梁砝码77或/和平衡横梁60上配有平衡横梁砝码69或/和光管2上卡套有光管砝码82。
7.根据权利要求1、2或3或4或5的同井差动平衡杆件抽油机，其特征在于光杆同步点装置采用了游梁-驴头结构游梁7通过顶部支承0与支架8活铰，驴头6装配在游梁7上，光杆1用悬绳装置同悬挂在驴头上的钢丝绳5连接，游梁7在安装驴头的一侧装有光杆同步点悬挂支承59，或者固连有滑块座12，而光杆同步点轴承座滑块14与滑块座12滑配，并用螺杆13将14旋合在12上。
8.根据权利要求1、2或3或4或5的同井差动平衡杆件抽油机，其特征在于光杆同步点装置采用了平行四边形机构梁，具体结构是通过顶部支承0与支架8活铰的主梁64，和副梁65、下梁67、侧梁66依次活铰为一个二自由度平行四边形机构，副梁65在其直动点A′处与光杆1球铰，光杆同步点A设置在下梁67上与连线OA′的相交处。
全文摘要
一种新型杆件抽油机。主要技术特征在于一级平衡装置采用了带有调节装置的同井差动平衡机构，该机构一端与抽油管上部的光管连接，另一端与抽油杆上部的光杆或其同步点连接。主要优点是机器重量轻，泵抽行程长，综合效益高。
文档编号E21B43/00GK1063332SQ9110030
公开日1992年8月5日 申请日期1991年1月15日 优先权日1991年1月15日
发明者汪朴澄, 严忠锦, 汪嘉 申请人:汪朴澄, 严忠锦, 汪嘉