[发明专利]可调节异相曲柄平衡式抽油机

说明书

本发明涉及一种石油采油用的可调节异相曲柄平衡式抽油机。

石油工业使用最广泛的抽油泵是抽油杆泵，使用最广泛的抽油机是游梁式抽油机，异相曲柄平衡式抽油机是一种先进的游梁式抽油机。

现行异相曲柄平衡式抽油机主要包括吊绳系统、驴头、游梁、减速器、曲柄、底座、平衡重、支架和中央轴承座，以及由横梁轴承座、横梁、连杆和曲柄销组成的连杆系统。抽油机的电动机通过传动胶带将运动和动力传递给减速器，减速器输出轴上的曲柄连同连杆系统将曲柄的旋转运动转变成游梁绕中央轴承座的摆动，驴头将游梁的摆动转变成吊绳系统的往复直线运动，吊绳系统与油井抽油杆泵连接，从而把油井中原油抽汲到地面。

现行异相曲柄平衡式抽油机相对于常规曲柄平衡式抽油机具有两个重要的结构特征：一是所配置的四连杆机构在曲柄运转周期内在驴头处于上死点和下死点位置时存在着一个夹角θ′，θ′称之为极位夹角;二是曲柄销与曲柄相连接的轴孔中心与曲柄的旋转轴心的连线相对于曲柄的纵向中心线有一个相角τ，τ称之为曲柄偏置角。由于异相曲柄平衡式抽油机具有上述两个结构特征，因而在其适应的一定油井的一定井况和工况下，在一定程度上改善了四连杆机构传动的运动特性和动力特性，降低了减速器输出轴的扭矩峰值Tn    Max和电动机的有功电耗Nd。

现行异相曲柄平衡式抽油机的缺点是，对于一种机型的抽油机来说，其极位夹角θ′和曲柄偏置角τ都是固定不变的，而一种机型的抽油机所要适应的油井及其井况和工况又是复杂多变的，其结果必然是一组固定搭配的θ′和τ值，根本不可能与任何油井的任何井况和工况进行合理匹配。所以，现行异相曲柄平衡式抽油机不可能在任何油井的任何井况和工况下都能使四连杆机构传动的运动特性和动力特性得到最合理改善，都能使减速器输出轴的扭矩峰值Tn    Max和电动机的有功电耗Nd得到最合理下降，相反还可能使有功电耗Nd明显增加。江汉钻采设备研究所提供的异相曲柄平衡式抽油机的试验数据

序    油井的井况和工况    抽油机的扭矩峰值

和有功电耗下降率

号    泵径    泵深    动液面高    冲程    冲次    Tn    Max    Nd

（mm）    （m）    （m）    （m）    （次/分）    （%）    （%）

1    56    920    220    3    ＜12    -47.4    -28.8

2    56    920    720    3    12    -33.3    -23.8

3    56    745    220    3    12    -33    -10

4    56    745    550    3    12    -29.3    +0.88

5    56    745    220    3    8    -26.2    +9.5

6    56    745    550    3    8    -25    -1.8

注：负号“-”表示下降;正号“+”表示增加 表明，在一口试验井的不同井况和工况下，虽然减速器输出轴的扭矩峰值Tn    Max都有所下降，然而电动机有功电耗Nd却有很大波动，在序号1的井况和工况下，Nd下降率达28.8%，而在序号5的井况和工况下，Nd却增加达9.5%。所以，一种机型的现行异相曲柄平衡式抽油机不可能在任何油井的任何井况和工况下都能取得良好的节能效果，就是对于同一口油井，由于生产前期和生产后期的不同井况和工况，要想取得有功电耗Nd恒定下降也是不可能的。