一种游梁式抽油机节能装置与节能方法

1.本发明涉及一种游梁式抽油机节能装置，具体涉及一种游梁式抽油机节能装置与节能方法。


背景技术：

2.目前我国石油的来源以陆地才有为主，油田采油机采井系统效率低于30%，严重影响油田的综合开发效益，甚至关系到油田的可持续发展，所以提高采油效率及能源利用效率，实现节能降耗，具有重要的现实意义。油田上最常见的应用最多的是常规的游梁式抽油机，它是油田使用最广泛的一种举升设备，约占油田人工举升设备的95%。因游梁式抽油机已经大幅度普及陆上油田，整体更换抽油机会增加大量成本，所以在不改变游梁式抽油机工作情况下，达到更加节能的效果，成为现阶段油田节能减耗的重要手段。当前游梁式抽油机驴头下降时存在机械能的损耗，一般称“倒发电”，若我们将游梁式抽油机驴头产生的重力势能收集再利用，不仅节约大量能源，还可缓解油田用电紧张，具有巨大的社会经济价值。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种游梁式抽油机节能装置与节能方法，该系统主要包括游梁式抽油机和液压系统两大部分。在工作过程中，利用游梁式抽油机驴头的上行拉动液压缸活塞杆，液压油进入液压缸中，驴头下行时，通过液压缸将驴头的重力势能转化为液压能流入液压马达，将液压能转化为机械能，通过发电机，将机械能转换为电能，将电能保存在蓄电池中并重新利用，蓄能器负责吸收液压系统波动，起到稳定液压系统压力的作用，同时也可以储存液压系统产生的多余能量，进一步起到节能作用。
4.一种游梁式抽油机节能装置与节能方法，本发明包含液压油箱、溢流阀、三位二通电磁换向阀、液压缸、游梁式抽油机、单向阀、蓄能器、液压马达、联轴器、发电机、变压器、整流器、蓄电池、电网、油杆悬吊绳、液压活塞悬吊绳；游梁式抽油机与液压缸通过液压活塞悬吊绳连接，液压油箱通过三位二通电磁换向阀与液压缸连接，三位二通电磁换向阀通过单向阀连接蓄能器，蓄能器连接液压马达，液压马达连接液压油箱，液压马达通过联轴器与发电机连接，发电机连接变压器和整流器与蓄电池连接，蓄电池连接电网；游梁式抽油机通过油杆悬吊绳连接地下油杆等装置；溢流阀起到过载保护作用。
5.2.该设计包括以下步骤：当游梁式抽油机上行时，液压活塞悬吊绳上行，三位二通电磁换向阀右位工作，通过液压油箱将液压油吸入液压缸；当游梁式抽油机下行时，液压活塞悬吊绳下行，三位二通电磁换向阀左位工作，液压缸中的液压油通过单向阀进入液压马达，液压油通过液压马达排油口流入液压油箱；当游梁式抽油机下行时，将驴头的重力势能转化为液压油的液压能，流经单向阀进入液压马达使液压马达工作，液压油余量进入蓄能器，当游梁式抽油机再次上行时，蓄能器中液压油流入液压马达；液压马达工作时通过联轴器带动发电机工作将机
械能转化为电能，发电机连接变压器和整流器将交流电转换为直流电并稳压，在与蓄电池连接，将电能储存起来；蓄电池连接电网，将收集的电能再次利用；蓄能器负责吸收液压系统波动，起到稳定液压系统压力的作用，同时也可以储存液压系统产生的多余能量，进一步起到节能作用；游梁式抽油机通过油杆悬吊绳连接地下油杆等装置；溢流阀起到过载保护作用。
6.在液压系统中存在两条油路：一条油路由液压油箱，溢流阀，三位二通电磁换向阀和液压缸组成，形成节能装置的进油路；另一条油路由液压缸，三位二通电磁换向阀，单向阀，蓄能器，液压马达和液压油箱组成，形成节能装置的回油路。进油路通过游梁式抽油机驴头将液压油通过三位二通电磁换向阀右位吸入液压缸；回油路通过回收游梁式抽油机驴头，将驴头的重力势能转化为液压能，通过三位二通电磁换向阀左位将液压缸中的液压油流入蓄能器和液压马达中，之后经过液压马达排油口将液压油流回液压油箱中，以上便是液压系统的整个进油和回油过程。与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：1.本发明通过三位二通电磁换向阀精确控制液压油的流向，达到游梁式抽油机上行时三位二通电磁换向阀右位工作，游梁式抽油机下行时三位二通电磁换向阀左位工作，在不影响游梁式抽油机正常工作的情况下，有利于重力势能的高效回收，实现节能目的。
7.2.本发明通过溢流阀和蓄能器稳定系统压力波动，进而保证整个系统的稳定运行。
8.3.本发明通过蓄能器可以有效控制游梁式抽油机驴头再次上行时，液压马达的持续稳定工作。
9.4.本发明通过联轴器将液压马达的机械能转化为发电机的电能，通过变压器稳压，整流器整流将不稳定的交流电变为稳定的直流电。
10.5.本发明结合当前油田实际情况，在不改变游梁式抽油机工作情况下，增设节能装置，相比于其他节能方法成本更低，节能方案更高效，应用更便捷，满足油田实际现场情况。
附图说明
11.图1是本发明一种游梁式抽油机节能装置与节能方法原理示意图图中：1.液压油箱；2.溢流阀；3.三位二通电磁换向阀；4.液压缸；5.游梁式抽油机；6.单向阀；7.蓄能器；8.液压马达；9.联轴器；10.发电机；11.变压器；12.整流器；13.蓄电池；14.电网；15.油杆悬吊绳；16.液压活塞悬吊绳。
具体实施方式
12.下面结合附图对本发明做进一步的说明。应当理解，下面的说明的实施方式仅仅是示例性的，而非限制性的：本发明包括1.液压油箱；2.溢流阀；3.三位二通电磁换向阀；4.液压缸；5.游梁式抽油机；6.单向阀；7.蓄能器；8.液压马达；9.联轴器；10.发电机；11.变压器；12.整流器；13.蓄电池；14.电网；15.油杆悬吊绳；16.液压活塞悬吊绳。
13.如图1所示，当游梁式抽油机5上行时，液压活塞悬吊绳16上行，三位二通电磁换向
阀3右位工作，通过液压油箱1将液压油吸入液压缸4；当游梁式抽油机5下行时，液压活塞悬吊绳16下行，三位二通电磁换向阀3左位工作，液压缸4中的液压油通过单向阀6进入蓄能器7和液压马达8，液压油通过液压马达8排油口流入液压油箱1；当游梁式抽油机5下行时，液压油流经单向阀6进入液压马达8使液压马达8工作，液压油余量进入蓄能器7保存起来，当游梁式抽油机5再次上行时，蓄能器7中液压油流入液压马达8；液压马达8通过联轴器9与发电机10连接，发电机10连接变压器11和整流器12与蓄电池13连接，蓄电池13连接电网14；游梁式抽油机5通过油杆悬吊绳15连接地下油杆等装置；溢流阀2起到过载保护作用；当游梁式抽油机5下行时，将驴头的重力势能转化为液压油的液压能，流经单向阀6进入液压马达8使液压马达8工作，液压油余量进入蓄能器7，当游梁式抽油机5再次上行时，蓄能器7中液压油流入液压马达8；液压马达8工作时通过联轴器9带动发电机10工作将机械能转化为电能，发电机10连接变压器11和整流器12将交流电转换为直流电并稳压，再与蓄电池13连接，将电能储存起来；蓄电池13连接电网14，将收集的电能再次利用；蓄能器7负责吸收液压系统波动，起到稳定液压系统压力的作用，同时也可以储存液压系统产生的多余能量，进一步起到节能作用；游梁式抽油机5通过油杆悬吊绳15连接地下油杆等装置；溢流阀2起到过载保护作用。
14.本发明工作时，通过三位二通电磁换向阀3精确控制液压油的流向，达到游梁式抽油机5上行时三位二通电磁换向阀3右位工作，游梁式抽油机5下行时三位二通电磁换向阀3左位工作，在不影响游梁式抽油机5正常工作的情况下，有利于重力势能的高效回收，实现节能目的。
15.基于该发明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域研究人员在没有做出创新前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

技术特征：
1.一种游梁式抽油机节能装置与节能方法，它包含：液压油箱（1）、溢流阀（2）、三位二通电磁换向阀（3）、液压缸（4）、游梁式抽油机（5）、单向阀（6）、蓄能器（7）、液压马达（8）、联轴器（9）、发电机（10）、变压器（11）、整流器（12）、蓄电池（13）、电网（14）、油杆悬吊绳（15）、液压活塞悬吊绳（16）；其特征在于：所述的游梁式抽油机（5）与液压缸（4）通过液压活塞悬吊绳（16）连接，液压油箱（1）通过三位二通电磁换向阀（3）与液压缸（4）连接，三位二通电磁换向阀（3）通过单向阀（6）连接蓄能器（7），蓄能器（7）连接液压马达（8），液压马达（8）连接液压油箱（1），液压马达（8）通过联轴器（9）与发电机（10）相接，发电机（10）连接变压器（11）和整流器（12）与蓄电池（13）相接，蓄电池（13）连接电网（14）。2.一种游梁式抽油机节能装置与节能方法，其特征是：该方法包括以下步骤：当游梁式抽油机（5）上行时，液压活塞悬吊绳（16）上行，三位二通电磁换向阀（3）右位工作，通过液压油箱（1）将液压油吸入液压缸（4）；当游梁式抽油机（5）下行时，液压活塞悬吊绳（16）下行，三位二通电磁换向阀（3）左位工作，液压缸（4）中的液压油通过单向阀（6）进入蓄能器（7）和液压马达（8），液压油通过液压马达（8）排油口流入液压油箱（1）；当游梁式抽油机（5）下行时，液压油流经单向阀（6）进入液压马达（8）使液压马达（8）工作，液压油余量进入蓄能器（7），当游梁式抽油机（5）再次上行时，蓄能器（7）中液压油流进液压马达（8）；液压马达（8）通过联轴器（9）与发电机（10）连接，发电机（10）连接变压器（11）和整流器（12）与蓄电池（13）连接，蓄电池（13）连接电网（14）；游梁式抽油机（5）通过油杆悬吊绳（15）连接地下油杆等装置；溢流阀（2）起到过载保护作用。

技术总结
本发明公开了一种游梁式抽油机节能装置与节能方法，为了油田的可持续发展，针对油田抽油机的能量损失，为了提高采油效率及能源利用效率，提出了一种游梁式抽油机节能装置设计。利用液压系统，对驴头下行产生的重力势能进行回收；采用蓄能器，可以在保证本系统连续稳定运行的前提下最大程度节能；采用联轴器将液压马达与发电机连接，由液压马达将液压能转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能存储并利用。在不改变油田当前游梁式抽油机正常工作情况下，增设液压系统可以适应更多复杂环境，且具有效率高、系统可控性好等优点。系统可控性好等优点。系统可控性好等优点。


技术研发人员：潘一 乔玮 迟徳霞 舒蕴洁 王捷 姚显宇 白明旺 彭杰 郑龙祥 王慧磊 杨双春 李擎
受保护的技术使用者：辽宁石油化工大学
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/13