[发明专利]多能源混合动力液压抽油机

说明书

技术领域

本发明是一种采用新能源技术并混合动力驱动的液压抽油机，其应用于油田采油设备工程领域，其技术涉及了机械结构设计、液压二次调节和新能源等领域。

背景技术

据研究表明，采油设备消耗的电能占整个油品生产耗电的20%以上，面对日益严峻的能源危机，改进或开发新型的采油设备以便实现节能显得非常重要。而传统的游梁式抽油机不仅机械结构复杂、制造成本大，并且工作效率很低，在国内一般只有12-23%，而国外的这类抽油机也平均仅为30%左右；相反，液压抽油机由于具有质量轻、体积小、冲程长度及冲程次数可无级调节等特点，尤其是其工作效率高、易实现节能而使其得到快速发展。在目前的研究中，实现液压抽油机节能的方法主要是通过蓄能器先回收抽油杆下落的重力势能，然后在抽油杆上升抽油时重新利用，但是该方法的缺点是多次能量转换使得节能效果下降，而且增加了能量转换元件使得结构复杂、成本增加。另外一种方法是采用配重从而降低安装功率，但该方法使得抽油机在匀速阶段所需的功率大幅降低，而液压驱动系统在低功率下的工作效率较低。因此，本发明提出了新型的多能源混合动力液压抽油机。

发明内容

为了解决传统游梁式抽油机及目前液压抽油机如上所述的缺点，本发明采用了双井相互平衡的机械结构设计，或在不适宜使用双井的采用区可以采用单井加配重平衡的结构设计，同时驱动系统采用了无节流损失的液压恒压网络静液二次调节技术和小型风光互补发电的新能源技术，在加速阶段由液压驱动抽油机并能实时调节以适应负载需求，而匀速阶段低功率工况下由风光互补发电系统提供动力直接驱动，从而实现节能高效的目的。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一是节能的结构设计。该多能源混合动力液压抽油机采用双井平衡配置或单井与配重平衡配置，其主要区别是单井加配重的配置在抽油杆返回时不抽油，而双井配置可以连续性抽油。二是采用恒压网络液压二次调节技术，液压泵输出高压油到恒压网络，二次元件马达/泵可以根据负载需求实时调节排量大小，系统无节流损失和溢流损失且实时适应负载的变化而实现节能。三是可再生能源的利用，驱动滚筒一端安装液压驱动系统，而另一端则安装由风光互补发电系统提供能量的驱动系统，在大功率的加速阶段由液压驱动负载，而在小功率运行的匀速阶段则由风光发电系统驱动。

本发明专利的节能效果是，在考虑系统效率的前提下，双井运行时，抽油杆加速阶段消耗功率最大，安装功率为25 kW，在匀速阶段消耗功率较小，理论计算功率为2.2 kW，装机功率与现有抽油机的平均装机功率32.6kW相比，降低了23.3%，加速阶段时间较短为2 s，进入较长的匀速阶段时，系统切换到风光互补发电系统提供能量，而风能和光能均为清洁、高效的可再生能源，因此其节能效果异常显著。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明多能源混合动力驱动系统图。

图1中 1. 驱动滚筒 2. 机架 3. 抽油杆1 4. 钢丝绳 5. 天车轮 6. 抽油杆2。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示，该新型节能液压抽油机机械结构单元主要由驱动滚筒、机架、抽油杆1和抽油杆2、钢丝绳、两个天车轮等组成。两个抽油杆经过天车轮后由钢丝绳连接并平衡对称地布置在驱动滚筒两侧，而驱动滚筒上两侧的钢丝绳按相反方向缠绕，从而使得当驱动滚筒一侧的抽油杆上升抽油时，另一侧的抽油杆同步下降，形成双井交替作业抽油，并达到连续性抽油。此外，对于不适宜在较近的距离安装两台油井的采油区，可把驱动滚筒一侧的抽油杆改为平衡配重，工作过程不发生改变，只是由双井连续抽油变为单井抽油。

【实施例2】

如图2所示，该新型节能液压抽油机的驱动系统由液压静液传动系统和小型风光互补发电系统组成。其中液压静液传动系统主要由电机、变量液压泵、单向阀、溢流阀、高压蓄能器（HPA）、低压蓄能器（LPA）、二次元件液压马达/泵及液压管路组成。小型风光互补发电系统主要由风能发电机组、AC/DC逆变器、DC/DC转换器、太阳能板阵列、电池组等组成。其主要工作原理如下：