[发明专利]液压式抽油机的动力单元及相应的液压式抽油机

说明书

技术领域

本发明涉及一种采油设备，特别是涉及一种液压式抽油机的动力单元以及一种包括该动力单元的液压式抽油机。

背景技术

在目前的采油过程中，不论是因为缺乏内部压力还是其他原因，如果不能从生产井自然流出原油，则必须寻求一种“人工方法”，现在最常用的就是游梁式抽油机，通常被称作“磕头机”。游梁式抽油机主要由游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、三相异步电机和辅助装备等组成。采油时，综合效率比较低，功率因数比较小，电能消耗高。而且，这种游梁式抽油机体积庞大，节能效率低，成本高，产量低，而且安装维修不便。

为此，中国专利CN202181885U公开了一种液压式抽油机，其具有二次控制液压单元、由二次控制液压单元控制进而带动抽油杆往复运动的油缸、用于设定油缸活塞杆(即，抽油杆)的冲程的传感器、与二次控制液压单元传动连接的异步电机、与异步电机传动连接的势能蓄能器(优选采用飞轮的形式)以及基于上述传感器的信号控制二次控制液压单元运动正反向的二次控制液压单元控制器。利用这种液压式抽油机，可以根据油井的特性灵活地控制冲程和速度，从而，能够充分采油，提高了产量，且由于势能蓄能器能储存势能并随后释放，因此降低了电能损耗，提高了生产效率。

在这种液压式抽油机中，飞轮、异步电机和二次控制液压单元共用一个轴。在抽油杆向下运动的过程中，二次控制液压单元作为马达带动飞轮旋转，以将抽油杆等的重力势能转换为飞轮的旋转动能。因此，能量转换效率主要取决于飞轮的转速变化范围。根据这种设计，飞轮与电机机械耦合，即，飞轮和电机的转子必须同步转动。因此，对能量循环利用效率至关重要的飞轮的速度变化范围直接受电机的速度范围限制。正是由于这种原因，希望电机允许具有大的速度变化范围。由于同步电机具有严格固定的速度，因此如上所述地选择的是异步电机。然而，对于异步电机，所允许的速度变化范围也是有限的，因此大大限制了能量循环利用效率。

另一方面，如果速度变化范围固定，能量循环利用能力仅与飞轮的惯量有关。这会使得飞轮具有非常大的尺寸和重量，从而给实际生产和安装都带来巨大问题。

在这种情况下，迫切需要一种具有高的能量循环利用效率且结构简单可靠的液压式抽油机。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压式抽油机的动力单元以及一种包括该动力单元的液压式抽油机，以便克服上述至少一个缺点。

根据本发明的第一个方面，提供了一种液压式抽油机的动力单元，包括：

电机；

用于驱动抽油杆往复运动的抽油杆驱动装置；

由所述电机驱动的变量泵，所述变量泵液压连接到抽油杆驱动装置；

液压连接到所述抽油杆驱动装置的二次控制液压单元；

传动连接到二次控制液压单元的蓄能器；

用于设定抽油杆的冲程的传感器；

基于所述传感器的信号而使得变量泵的排量在抽油杆下降过程中为零、在抽油杆上升过程中为正以驱动所述抽油杆驱动装置的第一控制装置；以及

基于所述传感器的信号而使得二次控制液压单元在抽油杆下降过程中作为马达驱动蓄能器以储存能量、在抽油杆上升过程中受蓄能器驱动以作为泵驱动所述抽油杆驱动装置的第二控制装置。

优选地，所述二次控制液压单元是双向柱塞泵；和/或所述蓄能器是飞轮；和/或所述抽油杆驱动装置包括油缸或液压绞车。

优选地，所述第一控制装置是液压连接到所述变量泵的第一控制阀；和/或所述第二控制装置是液压连接到所述二次控制液压单元的第二控制阀。

优选地，所述第一、第二控制阀是比例减压阀或比例换向阀或普通电磁换向阀与压力阀的组合。

优选地，所述抽油杆驱动装置牵拉抽油杆的方向与抽油杆的运动方向成一条直线。

优选地，所述动力单元还包括通过第一控制阀向变量泵、通过第二控制阀向二次控制液压单元供给控制油的控制泵，所述控制泵与变量泵传动连接，且与所述电机和变量泵同轴布置。

优选地，在所述变量泵与所述抽油杆驱动装置之间设有仅允许液压油从所述变量泵向所述抽油杆驱动装置流动的单向阀；和/或在所述二次控制液压单元与所述抽油杆驱动装置之间设有液控单向阀，所述液控单向阀适于在抽油杆的正常下降操作过程中保持打开而在停机和异常情况下阻止液压油从所述抽油杆驱动装置向所述二次控制液压单元流动。

优选地，所述传感器是模拟量传感器或由上部接近开关和下部接近开关构成。

优选地，所述动力单元还包括适于同时驱动多个抽油杆驱动装置的液压分流马达。