一种电机直驱式抽油机的制作方法

1.本实用新型属于油气开采设备技术领域，特别是涉及一种电机直驱式抽油机。


背景技术：

2.油气开采领域应用的各种类型抽油机，一种类型是电机通过驱动减速机实现低转速和大扭矩，然而，此种机构组成部件繁多，传动链较长，且传动效率较低，能耗高；另外还有一种类型是电机与减速机整合为一体的机构，实现低转速和大扭矩，然而，此种机构往往可靠性低，寿命短，不方便现场维修。目前绝大部分电机厂家制造低转速大扭矩电机时存在造价高，体积大，难实现的问题。另外，现有抽油机一般冲程在3米～8米，其换向频繁，冲程损失占比较大，采收率低。因此，为了满足碳达峰和碳中和的目标，并延长杆泵寿命、降低生产成本，亟需设计开发一种新型抽油机。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电机直驱式抽油机，用于解决现有技术中抽油机驱动方式冲程损失严重且采收率低等问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电机直驱式抽油机，包括：
5.塔架，所述塔架顶部设置有安装座；
6.电机，设置于所述安装座上；
7.滚筒，转动地设置于所述安装座上，并与所述电机的输出轴连接；
8.柔性光杆，缠绕于所述滚筒上，且所述柔性光杆的两端分别为固定端和活动端，所述固定端与滚筒固连，所述活动端延伸入井口；
9.下冲程时，所述电机制动，所述柔性光杆依靠自重下行并带动滚筒转动；上冲程时，所述电机驱动滚筒转动并带动柔性光杆上行；
10.还包括控制单元，所述控制单元与所述电机电连接，以控制所述电机正转或反转；以及
11.储能单元，所述储能单元用于储存和提供电能，所述储能单元分别与所述控制单元和电机电连接，所述储能单元储存下冲程时电机的制动电能用于上冲程时电机的驱动。
12.可选地，还包括光杆扶正器，所述光杆扶正器设置于井口上端，所述光杆的活动端穿设在光杆扶正器中，并与所述井口中心对准。
13.可选地，所述滚筒的外壁上设置有螺旋槽，所述柔性光杆缠绕在所述螺旋槽中。
14.可选地，所述柔性光杆在所述滚筒上单层缠绕或多层缠绕。
15.可选地，所述柔性光杆的固定端位于滚筒靠近所述电机的一侧，所述柔性光杆的活动端位于滚筒远离电机的一侧。
16.可选地，所述柔性光杆为碳纤维连续抽油杆、芳纶纤维连续抽油杆或钢丝绳连续抽油杆。
17.可选地，所述塔架由型材焊接一体成型。
18.可选地，还包括外部电网，所述外部电网分别与所述储能单元和电机电连接，下冲程时所述电网向储能单元供电储能，上冲程时所述电网向电机供电。
19.如上所述，本实用新型的具有以下有益效果：
20.由于采用电机直驱滚筒的方式，简化机构，减小抽油机体积尺寸和重量，降低生产成本，安装方便；通过滚筒缠绕柔性光杆实现超长冲程、超低冲次，减少换向次数，减小冲程损失占比，提升采收率，提升杆泵寿命、提高泵效。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例的整体结构正视图；
22.图2为本实用新型实施例的整体结构俯视图。
23.零件标号说明
24.1-塔架；11-底座；12-安装座；13-滚筒座；2-电机；3-滚筒；4-柔性光杆；5-光杆扶正器。
具体实施方式
25.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
26.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
27.为了能够详细地描述本实用新型，接下来对本实用新型的一种电机直驱式抽油机作具体说明：
28.请结合图1及图2所示，本实用新型提供一种电机直驱式抽油机，包括：塔架1、电机2、滚筒3和柔性光杆4。其中，所述塔架1顶部设置有安装座12；所述电机2设置于所述安装座12上；所述滚筒3转动地设置于所述安装座12上，并与所述电机2的输出轴连接；所述柔性光杆4，缠绕于所述滚筒3上，且所述柔性光杆4的两端分别为固定端和活动端，所述固定端与滚筒3固连，所述活动端延伸入井口；下冲程时，所述电机2制动，所述柔性光杆4依靠自重下行并带动滚筒3转动；上冲程时，所述电机2驱动滚筒3转动并带动柔性光杆4上行。
29.具体的，通过电机2直接驱动滚筒3，无需加装减速机，并采用电控平衡的方式，实现超长冲程、超低冲次，提升杆泵寿命、提高泵效。
30.其中，所述塔架1由型材焊接一体成型。塔架1的底部设置有底座11，底座11固定在水泥基础上。塔架1的顶部设置有安装座12，所述安装座12用于安装电机2和滚筒3。所述电机2采用低转速、大扭矩式电机2，并具备刹车制动功能。所述滚筒3通过滚筒座13转动地设置于安装座12上。所述电机2与滚筒3直接连接，实现电机2直驱，直接由电机2驱动滚筒3转动。如此，可除去抽油机的传动链，简化抽油机机构，减小抽油机尺寸和重量，降低生产成
本。
31.在一些实施方式中，所述滚筒3的外壁上设置有螺旋槽，所述柔性光杆4缠绕在所述螺旋槽中。具体的，所述螺旋槽为沿着滚筒3轴向螺旋盘绕的凹槽。螺旋槽可利于柔性光杆4在滚筒3上的缠绕限位和排杆，保证滚筒3转动时，柔性光杆4能够沿着螺旋槽顺次缠绕。
32.在上述实施方式中，所述柔性光杆4在所述滚筒3上单层缠绕或多层缠绕。具体的，本实施例中，柔性光杆4沿滚筒3上的螺旋槽单层缠绕。或者，在其他实施例中，也可多层缠绕。具体可根据实际需求设置。
33.在一些实施方式中，所述柔性光杆4的固定端位于滚筒3靠近所述电机2的一侧，所述柔性光杆4的活动端位于滚筒3远离电机2的一侧。具体的，固定端可靠近电机2侧并与井口中心基本对齐，有利于排杆；活动端位于远离电机2的一侧，使其伸入井口。如此。更利于抽油机作业过程对滚筒3上柔性光杆4的排杆。
34.在上述实施方式中，所述柔性光杆4为碳纤维连续抽油杆、芳纶纤维连续抽油杆或钢丝绳连续抽油杆。采用此类连续抽油杆，保证柔性光杆4具有可盘绕弯曲的能力。
35.并且，在上述实施方式中，所述电机直驱式抽油机还包括光杆扶正器5，所述光杆扶正器5设置于井口上端，所述光杆的活动端穿设在光杆扶正器5中，并与所述井口中心对准。具体的，设置光杆扶正器5，可以保证柔性光杆4的活动端始终与井口同心，防止偏磨，也有利于井口密封。
36.并且，所述电机直驱式抽油机还包括控制单元，所述控制单元与所述电机2电连接，以控制所述电机2正转或反转。具体的，通过控制单元可控制电机2的正转和反转，以用于抽油机换向；并且，能够调节抽油机的冲程和冲次，其冲程范围能够达到10~100米，远超过传统抽油机的冲程(传统游梁式抽油机最大冲程为6米，传统无游梁式抽油机最大冲程为8米)。控制单元可以为工业电脑或者plc(可编程逻辑控制器)等。
37.同时，所述电机直驱式抽油机还包括储能单元，所述储能单元用于储存和提供电能，所述储能单元分别与所述控制单元和电机2电连接，所述储能单元储存下冲程时电机2的制动电能用于上冲程时电机2的驱动。具体的，储能单元可以为储能电池。通过储能单元可用于储存下冲程时的电能，并在上冲程时将储存的电能提供给电机2，以用作电机2驱动。
38.另外，还包括外部电网，所述外部电网分别与所述储能单元和电机2电连接，下冲程时所述电网向储能单元供电储能，上冲程时所述电网向电机2供电。具体的，在抽油机下冲程时，电机2制动，依靠柔性光杆4的自重带动滚筒3转动，此时电机2发电，电机2发出的电能通过储能单元进行储存，同时外部电网通过控制单元向储能单元供电储能；在抽油机上冲程时，电机2驱动滚筒3转动以带动载荷上提，此时储能单元和外部电网同时给电机2供电，下冲程产生的电能用于上冲程的电机2驱动，实现抽油机用电平衡。
39.本实用新型的电机直驱式抽油机在具体使用时，根据井况在控制单元中设置所需的冲程和冲次，将光杆扶正器5安装在井口上端，保证进入到井口中的柔性光杆4与井口同心，柔性光杆4均匀地螺旋缠绕在滚筒3上，使柔性光杆4的固定端与井口中心对齐；控制单元控制电机2正反转以实现抽油机换向。在抽油机下冲程时，电机2制动，柔性光杆4依靠自重下行，电机2发电，储能单元储存电机2发出的电能，同时储能单元还储存外部电网提供的电能；在抽油机上冲程时，电机2通过滚筒3带动柔性光杆4和载荷上行，外部电网和储能单元同时向电机2供电；如此往复实现采油，需要抽油机停止时控制单元控制电机2制动，并实
现可靠停机。
40.综上，在上述实施例所述的电机直驱式抽油机中，由于采用电机直驱滚筒的方式，简化整体机构，减小抽油机体积尺寸和重量，降低生产成本，安装方便；通过滚筒缠绕柔性光杆实现超长冲程、超低冲次，减少换向次数，减小冲程损失占比，提升采收率，提升杆泵寿命、提高泵效。
41.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。