一种智能控制绞车式长冲程无游梁抽油机的制作方法

1.本发明属于油气开发技术领域，特别是涉及到一种用于采油采气的无游梁 抽油机。


背景技术：

2.20世纪50年代末和60年代初，钢丝绳做为连续柔性抽油杆，引入有杆采 油技术领域，国内外都有使用钢丝绳取代常规钢性抽油杆的设想和付诸实际应 用，特别美国和苏联。进入90年代，我国以张嗣伟教授为首的专家组和大专院 校，以及一些制造厂商，开展了一定规模的研究和矿场试验，并且取得了较大 的进展和突破，为后期以钢丝绳为连续抽油杆的长冲程无游梁抽油机的发展奠 定了理论和实践应用的基础。但是由于当时各学科技术的发展程度局限和某些 技术上的障碍，以及当时没有市场需求的引领和推动，使得该项技术没有得到 快速发展和较大突破。
3.进入21世纪以来，出现了一系列的钢丝绳做为连续柔性抽油杆的长冲程无 游梁抽油机。如“固定捞油装置”，2000年3月20日申请，专利号：00204034.4；
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智能提捞抽油机”2010年6月28日申请，专利号：20102026194.x；还有一 种能自动排绳的捞油装置，“绞车上置式捞油装置”2016年3月10日申请，专 利号：zl201610133962.3；“一种低矮型超长冲程智能控制卷扣式提拉采油系统 及工作方法”，2014年5月4日申请，专利号2014101084063；以及“一种卷扬 式采油装置”2014年7月22日申请，专利号：201410360663.4；“一种智能超 长冲程抽油机”2019年11月14日申请，专利申请号：201911112157.2；“柔性 杆自定位无游梁抽油机”2020年1月19日申请，申请号：202010057143.5。
4.以上这些专利形成的产品，都是以钢丝绳为连续柔性抽油杆或者柔性光杆， 以滚筒绞车为驱动装置的长冲程或者超长冲程抽油机。依功能区分，一种是“全 井运行模式”的无限长度冲程(井多深绳多长)“捞油机”，而另一种是用钢丝 绳代替光杆的有限长度冲程的无游梁抽油机。依结构区分，有卧式机和立式塔 架机两种机型。卧式机由固定的绞车滚筒总成、井口定滑轮和立架两大部分组 成。专利“固定捞油装置”“智能提捞抽油机”都属于这一类型。立式塔架机是 由固定在塔架上方的绞车滚筒和井口塔架组成。其中一种是绞车滚筒总成固定 安装于塔架的上方，在井口的上方安装一对定位滑轮夹持柔性光杆实现井口中 心定位。专利“一种卷扬式采油装置”就属于这一类型。另一种是绞车滚筒可 以轴向移动自动排绳，实现柔性光杆在井口自动定位。专利“绞车上置式捞油 装置”；“一种智能超长冲程序抽油机”；“柔性杆自定位无游梁抽油机”；都属于 这一类型。
5.这一类型的三个专利所形成的三部产品，结构比较复杂，滚筒总成轴向移 动的传动链长，相对运动的部件较多，至使制造成本，后期维护成本，设备运 行的可靠性以及机械传动效率等方面，都存在需要改进和提高的问题。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：以钢丝绳为柔性光杆，以绞车滚筒为驱动 体，提
供一种智能控制绞车式长冲程无游梁抽油机。它有效地提高了钢丝绳的 使用寿命，减少了传动部件，从滚筒体上直接取力，空心牵引螺母直接设置在 滚筒体上，滚筒轴不但传递扭矩，还做为滚筒体轴向运动的滑道，从而使整体 结构大大简化；因此，制造成本，后期维护成本都有较大降低，并且提高了运 行的可靠性和机械效率。
7.一种智能控制绞车式长冲程无游梁抽油机，其特征是：包括绞车滚筒总成， 滚筒体轴向移动牵引系统，数控和驱动系统，机架总成以及采油井口系统，
8.所述机架总成包括机架、让位滚轮盒以及修井让位纵向滑道，所述机架为 框架式结构，机架的下部设置有让位滚轮盒；所述让位滚轮盒内装有滚轮，承 载着机架在修井让位纵向滑道上前后移动；所述修井让位纵向滑道设置在采油 井口的两侧，与基础固定并调整水平；
9.所述绞车滚筒总成设置在机架的上部，包括左轴承座、右轴承座、滚筒体、 左直线轴承、右直线轴承以及传动支撑方轴；在正视方向上，所述左轴承座设 置在机架的上部左侧，所述右轴承座设置在机架的上部右侧，所述传动支撑方 轴通过两侧的圆柱形轴端与左轴承座和右轴承座连接；所述滚筒体通过左直线 轴承和右直线轴承设置在传动支撑方轴上；所述传动支撑方轴上设有限位挡块；
10.所述滚筒体轴向移动牵引系统包括空心牵引螺母和空心牵引丝杠，所述空 心牵引螺母设置在滚筒体的外侧；所述空心牵引丝杠设置在左轴承座上；
11.所述数控和驱动系统包括数字电控箱、负荷传感器、限位开关、行星减速 器以及变频调速电机，所述行星减速器通过花键套与传动支撑方轴的轴端花键 连接，且与传动支撑方轴同轴心；所述变频调速电机与行星减速器连接；
12.所述采油井口系统包括油管三通防喷盒、套管四通油管挂座、钢性抽油杆 悬挂器、钢性抽油杆、柱塞、泵筒以及柔性光杆，所述柔性光杆一端固定在滚 筒体容绳槽的外侧，另一端沿容绳槽内厘巴斯螺旋槽缠绕后，端部穿过油管三 通防喷盒与钢性抽油杆悬挂器固定连接；所述钢性抽油杆悬挂器与钢性抽油杆 连接，钢性抽油杆的端部设置有柱塞，且柱塞在泵筒内上、下往复运动；所述 油管三通防喷盒固定连接在套管四通油管挂座的上部。
13.所述空心牵引螺母和空心牵引丝杠相配合，均为180
°
开半结构。
14.所述变频调速电机内部设置有电磁制动器以及转速编码器。
15.所述滚筒体上设置有与柔性光杆等直径的厘巴斯螺旋槽。
16.通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种智能控制绞车式 长冲程无游梁抽油机，它有效地提高了柔性光杆的使用寿命，减少了传动部件， 从滚筒体上直接取力，空心牵引螺母直接设置在滚筒体上，滚筒轴不但传递扭 矩，还做为滚筒体轴向运动的滑道，从而使整体结构大大简化；因此，制造成 本，后期维护成本都有较大降低，并且提高了运行的可靠性和机械效率。
17.进一步的，柔性光杆缠绕在标准直径的滚筒容绳槽内，容绳槽内加工有与 柔性光杆直径相匹配的厘巴斯螺旋槽，并且柔性光杆与槽不会产生相对滑动， 直入井筒，也无其它应力存在，极大地提高了柔性光杆的使用寿命。
18.空心牵引螺母直接安装在滚筒体上，与滚筒体同速同向旋转，滚筒体轴向 移动力直接取自滚筒体，无中间传动环节，结构简单，传动效率高，制造成本 和故障率，以及后期
维护成本都较低。
附图说明
19.以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
20.图1为一种智能控制绞车式长冲程无游梁抽油机结构示意图。
21.图中1
‑
数字电控箱、2
‑
左负荷传感器、3
‑
左轴承座、4
‑
空心牵引丝杠、5
‑ꢀ
空心牵引螺母、6
‑
左直线轴承、7
‑
传动支撑方轴、8
‑
右直线轴承、9
‑
滚筒体、 10
‑
柔性光杆、11
‑
右轴承座、12
‑
行星减速器、13
‑
变频调速电机、14
‑
右限位开 关、15
‑
机架、16
‑
油管三通防喷盒、17
‑
套管四通油管挂座、18
‑
让位滚轮盒、 19
‑
修井让位纵向滑道、20
‑
钢性抽油杆悬挂器、21
‑
钢性抽油杆、22
‑
柱塞、23
‑ꢀ
泵筒、24
‑
右负荷传感器、25
‑
左限位开关、26
‑
套管、27
‑
油管。
具体实施方式
22.一种智能控制绞车式长冲程无游梁抽油机，如图1所示，包括绞车滚筒总 成，滚筒体轴向移动牵引系统，数控和驱动系统，机架总成以及采油井口系统，
23.所述机架总成包括机架15、让位滚轮盒18以及修井让位纵向滑道19，所 述机架15为框架式结构，机架15的下部设置有让位滚轮盒18，让位滚轮盒18 与修井让位纵向滑道19配合；修井让位纵向轨道19安装设置在水泥基础上。
24.所述绞车滚筒总成设置在机架15的上部平台上，包括左轴承座3、右轴承 座11、滚筒体9、左直线轴承6、右直线轴承8以及传动支撑方轴7；在正视方 向上，所述左轴承座3设置在机架15的上部平台的左侧，所述右轴承座11设 置在机架15的上部平台的右侧，左轴承座3和右轴承座11套装在传动支承方 轴7两端的圆柱形轴头上。滚筒体9通过左直线轴承6，右直线轴承8套装于传 动支承方轴7上，左直线轴承6和右直线轴承8的动片安装固定在滚筒体9上， 静片固定在传动支承方轴7上，左直线轴承6、右直线轴承8和传动支承方轴7 的间隙可以调整。在滚筒体9和传动支承方轴7之间还设置密封元件。
25.其中，支承方轴7也可以采用圆柱形支撑轴替换，用滚珠花键实现滚筒体 的轴向移动和扭矩的传递。
26.所述滚筒体轴向移动牵引系统包括空心牵引螺母5和空心牵引丝杠4，空心 牵引螺母5设置在滚筒体9上，可以随滚筒体9旋转，空心牵引丝杠4设置在 左轴承座3内侧面上，随滚筒体9旋转的空心牵引螺母5，在空心牵引丝杠4的 作用下，使空心牵引螺母5和滚筒体9在传动支承方轴7上做轴向移动。空心 牵引螺母5和空心牵引丝杠4都做成180
°
开半结构，便于拆装和维修更换。
27.所述数控和驱动系统包括数字电控箱1、左负荷传感器2、右负荷传感器24，右限位开关14、左限位开关25、行星减速器12以及变频调速电机13，所 述行星减速器12通过花键套与传动支撑方轴7的轴端花键连接，且通过连接盘 固定于右轴承座11的外侧，与传动支撑方轴7同轴心；所述变频调速电机13 与行星减速器12连接；所述变频调速电机13内部设置有电磁制动器和转速编 码器；所述数字电控箱1与左负荷传感器2、右负荷传感器24信号连接；所述 左负荷传感器2设置在左轴承座3的下部；右负荷传感器24设置在右轴承座11 的下部。左限位开关25、右限位开关14安装在滚筒体9容绳槽的两侧，机架 15的上部平台上，具体定位于滚筒体左右移动的极限位置。左限位开关24、右 限位开关14与数字电控箱1
信号连接。
28.所述采油井口系统包括油管三通防喷盒16、套管四通油管挂座17、钢性抽 油杆悬挂器20、钢性抽油杆21、柱塞22、泵筒23、油管27、套管26以及柔性 光杆10，所述柔性光杆10一端固定在滚筒体9容绳槽一侧槽边的外侧。柔性光 杆10沿着容绳槽内厘巴斯螺旋槽的旋向缠绕在容绳槽内。另一端称作自由端， 自由端穿过油管三通防喷盒16后，与钢性抽油杆悬挂器20固定连接，钢性抽 油杆悬挂器20与钢性抽油杆10公扣相连接，然后，把油管三通防喷盒16安装 在套管四通油管挂座17上。
29.绞车滚筒总成安装固定于机架15的上部平台上，采油井口系统位于机架15 的下方，并且从滚筒体9的容绳槽内输出的柔性光杆10自由端对正采油井口系 统的油管三通防喷盒17的中心。
30.在采油井修井作业时，用专用工具牵引机架15，在修井让位纵向轨道19上 后撤1.5米就可以正常进行修井作业。
31.本发明一种智能控制绞车式长冲程无游梁抽油机的安装过程中，首先在井 筒中下入泵筒23和抽油管，然后下入柱塞22和钢性抽油杆21，用垫叉把钢性 抽油杆21的上端接箍固定在套管四通油管挂座17上，然后把柔性光杆10的自 由端穿过油管三通防喷盒16，把柔性光杆10的自由端和钢性抽油杆悬挂器20 用低熔点合金铸定。然后启动变频调速电机13，上提柔性光杆10到一定位置之 后，安装固定油管三通防喷盒16于套管四通油管挂座17上。经过调试和试运 行就可以正常开机生产。