[实用新型]高效、低耗、智能式抽油机

说明书

本实用新型为一种高效、低耗、智能式新型抽油机。是对管式泵采油工艺的革命性突破，属电磁、弹塑材料应用和机械采油工艺新领域。

随着油田开发年限的延长，油井最终都要转入机械采油方式。据国内外资料统计，在各类油井中，机采井占93％以上，而管式泵采油占机采井的85％以上。目前，管式泵采油多采用四连杆游梁式抽油机或由此演变而来的类似机型。上百年来，机械工程师和采油工程师绞尽脑汁，企图发明更先进的抽油机取代四连杆机构的游梁机，诸如链条机、宽皮带机等数十种不同类型的抽油机，也先后应用于矿场实践，但游梁式抽油机的原理和结构没有实质性突破。结构简单、易损件少、可靠耐用、操作维护方便是游梁机百年经久不衰的根本原因。随着高新技术的发展和采油工艺的需要，对大载荷、长冲程、低冲次机型的要求越来越迫切，能源紧张和投资限制对高能耗、低效率的机型限制越来越苛刻，但受游梁机结构的限制，冲程长度与减速箱扭矩成正比例增加，难以实现高效低耗的要求。在确定的工作制度下，游梁机无法随机改变工作参数、停机调整又费时费力，使工作制度难以与地层供液能力动态协调，导致游梁机系统效率低、冲击负荷大、机杆泵故障多，亟需开发一种优于目前各类机型的全新抽油机取代现有机型。

对于管式泵抽油机机械采油，其关键技术主要有三项：

1.巧妙地用毋须消耗动力的方法解决上下行程载荷不平衡问题；

2.用最方便省力的措施将拖动系统的旋转运动变为抽油杆上下往复直线运动，实现高效、低耗、节能、省材的目的；

3.用现代微电子技术解决抽汲参数的随机调定。

本实用新型的目的是探索一种毋须消耗动力的物体作平衡载体，巧妙地设计一种全新的传动方式代替减速箱、高塔架和四连杆机构，利用微电子技术进行自动化控制，为管式泵采油开发一种突破性的机电一体化采油设备，开创电磁应用、弹塑材料应用和机械采油工艺的新领域。

为实现上述目的，本实用新型从根本上突破了上百年来传统的常规抽油机设计模式，巧妙地设计出一种转子外置式稀土永磁异型电动机(或开关磁阻直流调速电动机)，用别具一格的一机四用传动方式取代减速箱、高塔架和四连杆机构；利用变矩滚筒和弹力平衡带柔性平衡，突破了载荷不平衡的技术难题；用变频调速和数字遥控技术解决了转子外置式稀土永磁异型电动机(或开关磁阻直流调速电动机)的调速、换向和抽汲参数的随机遥控，为管式泵采油开创了一种突破性的机电一体化机械采油设备，开创了电磁应用、弹塑材料应用和机械采油工艺的新领域。

高效、低耗、智能式新型抽油机的技术解决方案和工作原理是：转子外置式稀土永磁异型电动机(或开关磁阻直流调速电动机)(2)、导向轮(9)固定于底座(1)和导向轮支架(10)上，构成一整体橇装结构。弹力平衡带(11)一端固定于平衡调节装置(13)上，另一端固定于变矩滚筒两端大轮沿(4)外侧，通过平衡调节装置(13)调整弹力平衡带(11)予紧度。转子外置式稀土永磁异型电动机(或开关磁阻直流调速电动机)(2)其转子是一个两端带有大直径轮沿(4)的变矩滚筒(3)，其变矩滚筒(3)上绕有柔性抽油杆(8)。当接通电源后，转子外置式稀土永磁异型电动机(或开关磁阻直流调速电动机)(2)定子绕组(6)产生旋转磁场，由于定子绕组(6)置于大直径轮沿(4)内侧，其半径远大于变矩滚筒(3)，因此，以较小的电磁扭力正反向拖动按一定规则整齐排布有稀土永磁体或矽钢片凸极(5)的大直径轮沿(4)旋转，两端大直径轮沿(4)随之通过弹力平衡带(11)平衡掉大部分提升载荷，变矩滚筒(3)同时随之拖动柔性抽油杆(8)经导向轮(9)上下大冲程往复直线运动，实现抽油循环。转子外置式稀土永磁异型电动机(或开关磁阻直流调速电动机)(2)通过数字智能控制装置(14)适时调整转速、换向和抽汲参数，从而实现高效低耗节能的目的。

高效、低耗、智能式新型抽油机高效、低耗、节能的机理是：

高效率机理：

由于高效、低耗、智能式新型抽油机采用转子外置式稀土永磁异型电动机(或开关磁阻直流调速电动机)(2)和变矩滚筒(3)作驱动系统，可以最大限度地增加冲程长度，减少因冲程损失降低的泵效，与常规游梁机比较，平均可提高泵效5——10％。其数字智能控制装置(14)可随机对转速、加速度、转向、扭矩、冲程、冲次进行全方位适时控制，使地面动力与井下设备运转及供液状况取得最佳动态协调，较常规游梁机提高系统效率10——20％。

低消耗机理：