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Patent Searching and Data


Title:
HOIST-TYPE PULLING OIL EXTRACTION SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING OIL-PUMPING ROPE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/063809
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are a smart hoist-type pulling oil extraction system and a method for manufacturing an oil-pumping rope thereof. The hoist-type pulling oil extraction system comprises: a drive assembly (1), having a reel (11) and a drive device (12) driving the reel (11) to rotate; a framework (2), provided with a mounted pulley (21); an oil-pumping rope (23), having one end wound on the reel (11), and having the other end passing by the pulley (21) and connected to an oil extraction device (4) in an underground oil well tubular column (5); a control device (9), used for controlling the drive device (12) to rotate. The oil extraction device (4) is provided with an underground liquid column height detector (6). The underground liquid column height detector (6) transmits an obtained liquid column height signal to the control device, so that upon receiving a preset liquid column height signal, the control device controls the drive device (12) to act, so as to drive the oil extraction device (4) to pull the liquid in the oil well tubular column (5) out of the well opening. The oil extraction system has high oil extraction efficiency, reduces power consumption, and reduces equipment wear.

Inventors:
YANG CHAOJIE (CN)
Application Number:
PCT/CN2011/081838
Publication Date:
May 10, 2013
Filing Date:
November 05, 2011
Export Citation:
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Assignee:
DAQING BEIYAN PETROLEUM EQUIPMENT MFG CO LTD (CN)
YANG CHAOJIE (CN)
International Classes:
E21B43/00; D07B1/14; F16H37/12; H01B13/22
Foreign References:
CN201778768U2011-03-30
CN201835822U2011-05-18
CN201158773Y2008-12-03
CN102444393A2012-05-09
CN102234943A2011-11-09
CN101876240A2010-11-03
CN2729304Y2005-09-28
CN2308704Y1999-02-24
CN201359871Y2009-12-09
CN201835812U2011-05-18
CN201835821U2011-05-18
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING YUANBEN INTELLECTUAL PROPERTY LAW OFFICE (CN)
北京元本知识产权代理事务所 (CN)
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Claims:
权利要求书

1、 一种卷扬式提拉采油系统, 包括:

驱动总成(1 ), 具有卷筒(11 ) 以及驱动卷筒(11 )转动的驱动装置 (12);

机架 (2), 安装在地面上, 其上安装有滑轮(21 );

采油装置 (4), 位于井下油井管柱(5 ) 内;

抽油绳(23),一端缠绕在卷筒(11 )上,另一端绕过滑轮(21 )连接所述采油装置(4); 控制装置(9), 用于通过控制驱动装置(12)旋转, 驱动卷筒(11 )正反转, 从而通过 抽油绳 (23 ) 带动采油装置 (4)进行反复提拉采油操作;

其中, 所述采油装置 (4) 设有井下液柱高度检测器(6), 用于在检测到井下采集的液 体到达设定液柱高度时, 使所述控制装置 (9)控制所述采油装置 (4)进行提拉操作。

2、 如权利要求 1所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述井下液柱高度检测器 ( 6 )通过有线或无线传输方式, 将检测到的设定液柱高度信号传输给所述控制装置, 以 便控制装置在收到设定液柱高度信号时, 控制驱动装置 (12)驱动卷筒(11 )转动, 再由 卷筒(11 )驱动抽油绳 (23 ) 带动采油装置 (4)把油井管柱(5 ) 内设定的液柱高度的液 体提拉到油井外。

3、 如权利要求 1或 2所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述采油装置 (4) 还设有用于提拉油井管柱(5 ) 中液体的能够扩张的抽子(7), 所述抽子(7) 中装有一个 或多个其直径小于油井管柱内径的硬质高分子材料胶筒, 所述采油装置在油井管柱内壁滑 行(4)上行速度为 0.2m/S~1.2m/s时, 在上行的提拉力和油井管柱中液体重力的挤压下, 所述胶筒直径扩张为等于油井管柱内径。

4、 如权利要求 3所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述油井管柱(5 ) 油井 管柱采用多根油管连接而成, 并使得油管间连接缝隙小得足以使所述高分子材料胶筒在油 管内平稳滑行, 避免因缝隙过大而造成破损。

5、 如权利要求 2所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述井下液柱高度检测器 ( 6 )连接在所述抽油绳 (23 ) 的所述另一端, 包括: 用于检测井下采集的液体高度对应 的压力的压力变送器(62), 具有测压孔(62a), 压力变送器(62)安置在由压力变送器外 壳(62b)和连接在压力变送器外壳(62b)上的密封钢体(63 )形成的空间内; 所述密封 钢体(63 )上开有连接外界液体和测压孔(62a) 的传压孔(63a), 以便将与油井管柱中液 体高度对应的压力传递给压力变送器(62)。

6、 如权利要求 5所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于,

所述密封钢体(63 ) 具有与外界油井管柱接触的导电接触部件;

所述压力变送器(62 )—方面与所述抽油绳 (23 ) 的金属芯电连接, 另一方面与所述 压力变送器外壳(62b) 电连接, 以便将检测到的井下液柱的信号通过抽油绳 (23 ) 和油 井管柱(5 )传递给所述控制装置。

7、 如权利要求 6所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述导电接触部件包括安 置在密封钢体(63 ) 内的多对钢球(63b), 多对钢球中的每一对沿径向放置, 并且两钢球

( 63b) 由弹簧(63c)连接, 使得两钢球(63b)在弹簧(63c)作用下沿径向外突出, 以 便钢球(63b)接触所述油井管柱(5 ) 的内壁。

8、 如权利要求 2所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述抽油绳 (23 )具有两 根通讯线缆, 所述压力变送器(62)分别与两根通讯线缆电连接, 以便将检测到的井下液 柱的信号通过抽油绳 (23 ) 的通讯线缆传递给所述控制装置。

9、 如权利要求 4所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述压力变送器(62)具 有无线发射单元(62c), 压力变送器(62)将检测到的井下液柱的信号通过无线发射单元

( 62c)传递给所述控制装置。

10、 如权利要求 3所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述油井管柱(5 ) 由多 节油管(5a、 5b)通过接箍(51 )连接而成, 在相邻油管(5a、 5b)之间设置尼龙环(53), 或钢环(53' )或位于接箍(51 ) 内壁上的凸起 (52), 以便减小相邻油管 (5a、 5b )之间 的连接缝隙。

11、如权利要求 1-10任一项所述的卷扬式提拉采油系统,其特征在于,所述抽油绳(23 ) 按如下方式形成:

采用捻制设备将多根钢丝股捻制成密封钢绳;

在密封钢绳外表面编织捆绑钢绳的丝网;

在丝网外表面上涂覆外护密封层, 将丝网及密封钢绳封闭在其内。

12、 如权利要求 11所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述捻制密封钢绳按如 下方式形成:

(al )将多根钢丝股捻制成钢绳, 同时, 采用灌料机在钢丝股捻制的结交点灌料, 使得 灌注的填充物充满钢丝股内部缝隙空间, 形成密封钢绳;

(a2)将密封钢绳进行去应力处理, 以便去除密封钢绳的内部加工应力。

13、 如权利要求 12所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 在所述结交点灌料的同 时对结交点进行加热, 使得灌注的填充物达到粘溶状态, 以便充满钢丝股内部缝隙空间。

14、 如权利要求 11所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述编织丝网按如下方 式形成:

( b 1 )采用编织机在所述密封钢绳的外表面上编织丝网;

(b2)采用可控加温箱对编织有丝网的密封钢绳加热, 使得密封钢绳上的填充物软化; (b3 )将带有丝网的密封钢绳进行缩径处理, 使得丝网将所述密封钢绳包裹紧实。

15、 如权利要求 14所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述钢丝股和所述丝网 的网丝股分别采用多根钢丝捻制而成, 在钢丝捻制的结交点处灌料, 使得灌注的填充物充 满钢丝内部缝隙空间。

16、 如权利要求 15所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 所述涂覆外护密封层按 如下方式形成:

(cl )对裹有丝网的密封钢绳进行预热处理, 使得密封钢绳上的填充物达到粘溶状态; (c2)将塑化好的外护涂料涂覆在外表面上,使得外护涂料与所述填充物融为一体,形 成外护密封层。 17、 如权利要求 16所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 还包括对所述涂覆有外 护密封层的钢绳依次进行如下处理:

(dl )将所述涂覆有外护密封层的钢绳进行加热, 使得外护密封层达到塑化状态; (d2 )钢绳整体通过定径模进行压光定径处理, 使所述钢绳整体外表面光滑, 直径统

18、 如权利要求 16所述的卷扬式提拉采油系统, 其特征在于, 在制造密封钢绳时, 多 根钢丝股围绕通讯线缆捻制。

19、 一种如权利要求 1-10任一项所述的卷扬式提拉采油系统的抽油绳的制造方法, 包 括以下步骤:

采用捻制设备将多根钢丝股捻制成密封钢绳;

在密封钢绳外表面编织捆绑钢绳的丝网;

在丝网外表面上涂覆外护密封层, 将丝网及密封钢绳封闭在其内。

20、 如权利要求 19所述的方法, 其特征在于, 所述捻制密封钢绳按如下方式制造: (al )将多根钢丝股捻制成钢绳, 同时, 采用灌料机在钢丝股捻制的结交点灌料, 使得 灌注的填充物充满钢丝股内部缝隙空间, 形成密封钢绳;

(a2)将密封钢绳进行去应力处理, 以便去除密封钢绳的内部加工应力。

21、 如权利要求 20所述的方法, 其特征在于, 在所述结交点灌料的同时对结交点进行 加热, 使得灌注的填充物达到粘溶状态, 以便充满钢丝股内部缝隙空间。

22、 如权利要求 19所述的方法, 其特征在于, 所述编织丝网按如下步骤制造: ( b 1 )采用编织机在所述密封钢绳的外表面上编织丝网;

(b2)采用可控加温箱对编织有丝网的密封钢绳加热, 使得密封钢绳上的填充物软化; (b3 )将带有丝网的密封钢绳进行缩径处理, 使得丝网将所述密封钢绳包裹紧实。

23、 如权利要求 22所述的方法, 其特征在于, 所述钢丝股和所述丝网的网丝股分别采 用多根钢丝捻制而成, 在钢丝捻制的结交点处灌料, 使得灌注的填充物充满钢丝内部缝隙 空间。

Description:
卷扬式提拉采油系统及其抽油绳的制造方法 技术领域

本发明涉及一种采油设备, 尤其涉及一种卷扬式提拉采油设备及其抽油绳 的制造方 法。 背景技术

目前, 在机械采油中普遍使用游梁式抽油机, 游梁式抽油机是井下抽油泵的底面动力 设备, 俗称磕头机, 它将抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给 井下柱塞泵, 抽油时, 电动机的传动经变速箱、 曲柄连杆结构变成驴头的上下运动, 驴头经光杆、 抽油杆带动井 下深井泵的柱塞作上下运动, 从而不断的把井中的石油或含油液体抽出井筒 。

游梁式抽油机的这种采油方式适用于产油量大 的油井, 游梁式抽油机能够快速的并且 不间断的将油井中的石油或含油液体抽出,但 是对于产油量低的油井, 由于地层供油不足, 油井液面恢复缓慢, 采用游梁式抽油机进行采油时常出现干抽现象 , 造成电能的损耗同时 也会对设备造成磨损。 如果要等待液面恢复后再抽油, 必需依靠人工控制抽油机启动和关 闭, 而人工控制抽油机启动和关闭的时间不易掌握 , 人工控制抽油机启动和关闭的时间不 当容易造成卡井和作业返工; 同时由于抽油机一般设置在野外, 要求全天候不停的工作, 采用人工控制增加了作业成本, 给生产带来了不便。 并且, 游梁式抽油机结构复杂, 成本 高, 占地面积大, 在一些可用空间小的地方无法使用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在 的问题, 提供一种卷扬式提拉采油系 统, 采用控制装置与井下的检测装置相配合, 智能控制采油系统的工作和停止, 保证了每 次采油的油量, 避免了出现干抽现象, 同时提高了采油的效率, 又降低了能耗, 减少了设 备的磨损, 该智能卷扬式提拉采油系统结构设计简单, 占地面积小。

本发明的另一目的是提供一种适合于卷扬式提 拉采油系统使用的抽油绳的制造方法, 用于制造不沾油的抽油绳, 从而防止普通钢丝绳索在提拉过程中将井下原 油携带到井上作 业面的情况发生, 避免环境污染和原油浪费。

根据本发明的第一方面, 本发明的智能卷扬式提拉采油系统包括: 驱动总成, 具有 卷筒以及驱动卷筒转动的驱动装置; 机架, 安装在地面上, 其上安装有滑轮; 采油装置, 位于井下油井管柱内; 抽油绳, 一端缠绕在卷筒上, 另一端绕过滑轮连接采油装置; 控制 装置, 用于通过控制驱动装置旋转, 驱动卷筒正反转, 从而通过抽油绳带动采油装置进行 反复提拉采油操作, 其中, 所述采油装置设有井下液柱高度检测器, 用于在检测到井下采 集的液体到达设定液柱高度时, 使控制装置控制采油装置进行提拉采油操作。

其中, 所述井下液柱高度是指油井管柱内的液柱高度 , 所述井下液柱高度检测器在检 测到井下采集的液体到达设定液柱高度时, 通过有线或无线传输方式将检测到的液柱高度 信号传输给所述控制装置, 以便控制装置在收到预期液柱高度信号时, 控制驱动装置驱动 卷筒转动, 再由卷筒驱动抽油绳带动采油装置把油井管柱 中预设一定柱高的液体提拉到油 井外。

其中, 采油装置还设有用于提拉油井管柱中液体的能 够扩张的抽子, 所述抽子中装有 一个或多个其直径小于油井管柱内径的硬质高 分子材料胶筒, 所述在采油装置上行速度为 0.2m/ S ~1.2m/ S 时, 在上行的提拉力和油井管柱内液体重力作用下 压缩, 所述胶筒直径扩张 为等于油井管柱内径。

特别是, 油井管柱采用多根油管连接而成, 并使得油管间连接缝隙小得足以使所述高 分子材料胶筒在油管内平稳滑行, 避免因缝隙过大而造成破损。 其中, 井下液柱高度检测器连接在抽油绳的所述另一 端, 包括: 用于检测井下采集的 液体高度对应的压力的压力变送器, 具有测压孔, 压力变送器安置在由压力变送器外壳和 连接在压力变送器外壳上的密封钢体形成的空 间内; 所述密封钢体上开有连接外界液体和 测压孔的传压孔, 以便将与油井管柱中液体高度对应的压力传递 给压力变送器。

特别是, 所述密封钢体具有与外界油井管柱接触的导电 接触部件; 所述压力变送器一 方面与所述抽油绳的金属芯电连接, 另一方面与所述压力变送器外壳电连接, 以便将检测 到的井下液柱的信号通过抽油绳和油井管柱传 递给所述控制装置。

导电接触部件包括安置在密封钢体内的多对钢 球, 多对钢球中的每一对沿径向放置, 并且两钢球由弹簧连接, 使得两钢球在弹簧作用下沿径向向外突出, 以便钢球接触所述油 井管柱的内壁。

特别是, 抽油绳具有两根通讯线缆, 所述压力变送器分别与两根通讯线缆电连接, 以 便将检测到的井下液柱的信号通过抽油绳的通 讯线缆传递给所述控制装置。

特别是, 压力变送器具有无线发射单元, 压力变送器将检测到的井下液柱的信号通过 无线发射单元传递给所述控制装置。

其中, 油井管柱由多根油管通过接箍连接而成, 在相邻油管之间设置尼龙环, 或钢环 或位于接箍内壁上的凸起, 以便减小相邻油管之间的连接缝隙。

特别是, 尼龙内径或钢环内径与油管内径一致。

其中, 滑轮上还安装有深度速度检测装置, 所述驱动装置上还安装有编码器。

根据本发明的第二方面, 本发明的卷扬式提拉采油系统的抽油绳制造方 法, 包括: 采用捻制设备将多根钢丝股捻制成密封钢绳;

在密封钢绳外表面编织捆绑钢绳的丝网;

在丝网外表面上涂覆外护密封层, 将丝网及密封钢绳封闭在其内。

其中, 所述捻制密封钢绳按如下方式制造:

(al )将多根钢丝股捻制成钢绳, 同时, 采用灌料机在钢丝股捻制的结交点灌料, 使得 灌注的填充物充满钢丝股内部缝隙空间, 形成密封钢绳;

(a2)将密封钢绳进行去应力处理, 以便去除密封钢绳的内部加工应力。

其中, 在所述结交点灌料的同时对结交点进行加热, 使得灌注的填充物达到粘溶状态, 以便充满钢丝股内部缝隙空间。

其中, 所述编织丝网按如下步骤制造:

( b 1 )采用编织机在所述密封钢绳的外表面上编织 网;

(b2)采用可控加温箱对编织有丝网的密封钢绳 热, 使得密封钢绳上的填充物软化; (b3 )将带有丝网的密封钢绳进行缩径处理, 使得丝网将所述密封钢绳包裹紧实。 其中, 所述钢丝股和所述丝网的网丝股分别采用多根 钢丝捻制而成, 在钢丝捻制的结 交点处灌料, 使得灌注的填充物充满钢丝内部缝隙空间。

其中, 所述涂覆外护密封层包括以下步骤:

(cl )对裹有丝网的密封钢绳进行预热处理, 使得密封钢绳上的填充物达到粘溶状态; (c2)将塑化好的外护涂料涂覆在外表面上,使 外护涂料与所述填充物融为一体,形 成外护密封层。

其中, 上述方法还包括对所述涂覆有外护密封层的钢 绳依次进行如下处理:

(dl )将所述涂覆有外护密封层的钢绳进行加热, 使得外护密封层达到塑化状态; (d2 )钢绳整体通过定径模进行压光定径处理, 使所述钢绳整体外表面光滑, 直径统 其中, 在制造密封钢绳时, 多根钢丝股围绕通讯线缆捻制。

本发明的有益效果体现在以下方面:

1、 由于采用了井下液柱高度检测器检测所采集的 原油的柱高, 并在柱高度达到设定 柱高时, 控制装置才控制驱动装置提拉油井管柱内的原 油, 可随意设置抽油柱高, 可实现 智能控制, 从而可以提高采油效率, 减少无用功, 同时又节约了电力;

2、 通过检测每次所采集的原油的柱高, 可以准确的计算原油的产量, 实现标准计量; 并且通过井下液柱高度检测器所检测到的压力 的变化, 可以实现液面的实时测量;

3、 压力变送器与控制装置之间通过抽油绳的金属 芯和油井管柱, 或者通过在抽油绳 内设置通讯线缆, 或者通过无线发射单元实现信号的传递, 而压力变送器与油井管柱之间 又通过钢球实现连接, 结构设计简单可靠;

4、 采用抽油绳代替抽油杆, 负荷小, 可配置小功率电机, 节省电能;

5、 油井管柱之间采用最小缝隙连接, 可以减少油管间隙大对采油装置的胶筒的损伤 , 不仅可以延长胶筒的寿命, 同时也有利于提高采油效率, 减小磨耗内层底部形式;

6、 由于采油装置在提拉过程中, 从井底到井口运行, 冲程长, 提高产量, 有利于原 油的汇集及负压解堵;

7、 采油卷筒缠绕抽油绳作为采油的动力装置, 结构设计更简单, 占地面积小, 成本 低;一胶筒上行时在油井管柱内壁密封滑动, 漏失小, 泵效高, 减少大量无用功, 抽汲效率 大幅提高。 附图说明

图 1是本发明智能卷扬式提拉采油系统的整体结 示意图;

图 2是本发明智能卷扬式提拉采油系统驱动总成 侧视示意图;

图 3是本发明智能卷扬式提拉采油系统排绳装置 主视示意图;

图 3a是排绳装置的侧视示意图;

图 3b是排绳装置的俯视示意图;

图 3c是排绳装置的工作原理示意图;

图 4 是本发明智能卷扬式提拉采油系统井下液柱高 度检测器第一实施例的结构示意 图;

图 4a是本发明智能卷扬式提拉采油系统井下液柱 度检测器第二实施例的结构示意 图;

图 4b是本发明智能卷扬式提拉采油系统井下液柱 度检测器第三实施例的结构示意 图;

图 5是本发明智能卷扬式提拉采油系统抽子的结 示意图;

图 6是本发明智能卷扬式提拉采油系统油井管柱 接第一实施例的结构示意图; 图 6a是本发明智能卷扬式提拉采油系统油井管柱 接第二实施例的结构示意图; 图 6b是本发明智能卷扬式提拉采油系统油井管柱 接第三实施例的结构示意图; 图 7是本发明的控制装置的控制原理图;

图 8、 8a是本发明柔性抽油绳的制造方法中密封钢绳 生产工艺流程图;

图 9是对密封钢绳编织丝网的工艺流程图;

图 10a、10b是对图 9中生产的带有丝网的密封钢绳外表面涂覆外 密封层的工艺流程 图;

图 11是对由上述工艺制得的抽油绳进行压光定径 理的工艺流程图;

图 12、 12 a是采用本发明的方法制造的抽油绳的截面示 图。

附图标记说明: 1-驱动总成; 2-机架; 3-排绳装置; 4-采油装置; 5、 5a、 5b-油井管柱; 6-井下液柱高度检测器; 7-抽子; 8-加重杆; 9-控制装置;

10-基座; 11-卷筒; 11a-卷同轴; 110-被动轮; 111-卷筒链轮; 12-电机; 12a-编码器; 120-主动轮; 13-链带; 14-过渡链条; 15-传动链条; 18-液力推力器; 18a-制动器; 18b-配 重; 18c-刹车带; 21-滑轮; 21a-深度速度检测装置; 23-抽油绳; 23a-绳头压绳板; 23b-通讯线缆;

30-竖直支架; 30a-7j平支架; 30b水平导轨; 31-排绳链条; 31a-滑块; 32-滑板; 32a- 定位槽; 32b-支板; 33-滚轮; 34-排绳立辊; 34a-限位轮; 35-传动大链轮; 35a-传动轴; 35b- 传动小链轮; 36-排绳链轮; 36a-驱动轴; 37-张紧轮; 38a-主动锥齿轮; 38b-被动锥齿轮; 39a、 39b-链轮轴; 39、 39,-链轮;

41-防喷盒; 42-采油树; 42a-单流阀; 43-进油管线;

51-接箍; 52-凸起; 53-尼龙环; 53,-钢环;

60-打捞头; 61-连接套; 61a-密封圈; 62-压力变送器; 62a-测压孔; 62b-压力变送器外 壳; 62c-绝缘套; 62d-无线发射单元; 63-密封钢体; 63a-传压孔; 63b-钢球; 63c-弹簧; 64- 快速接头; 64a-圆筒形结构; 64b-圆孔; 64c-条形孔;

70、 中心管; 71-上接头; 71a-圆形凸头; 71b-圆柱形顶部; 71c-圆筒形底部; 71d-进 油孔; 72-下接头; 72a-圆形凸头; 72b-圆柱形顶部; 72c-圆筒形底部; 72d-进油孔; 73-凡 尔球; 74a-背帽; 74b-压帽; 75-进压块; 75a-进压孔; 76a、 76b-硬质高分子材料胶筒; 77- 连接块;

81-外护密封层; 82-丝网、 83、 83a-密封钢绳; 84-钢丝股; 84a-结交点; 85-通信线缆 股; 86-填充物; 87-钢丝; 23、 23a-抽油绳; 89-通信导线; 811-放线机; 812-通信导线; 813- 捻制机; 814-灌料机; 815-温控压线模; 815a-加热体; 815b-注料孔; 816-去应力器; 817- 牵引机; 819-收线机;

821-放线机; 822-编织机; 823-可控加温箱; 824-滚轮式紧网器; 825-牵引机; 826-带 有丝网的密封钢绳; 827-收线机;

831-放线机; 832-挤出机; 833-冷水槽; 834-牵引机; 835-涂有外护密封层的钢绳; 836- 收线机; 837-硫化线;

841-放线机; 842-加热箱; 843-温控定径模; 844-冷水槽; 845-牵引机; 847-收线机。 具体实施方式

如图 1本发明智能卷扬式提拉采油系统的整体结构 意图所示, 本发明的智能卷扬式 提拉采油系统包括: 设置在地面基座 10上的驱动总成 1, 具有用于缠绕抽油绳 23的卷筒 11和驱动卷筒 11转动的电机 12; 安装在地面上的机架 2, 其上安装有滑轮 21 ; 安置在井 下油井管柱 5内的采油装置 4;抽油绳 23, 一端缠绕在卷筒 11上, 另一端绕过机架 2上的 滑轮 21与采油装置 4连接; 控制装置 9, 用于通过控制电机 12旋转, 驱动卷筒 11转动, 从而通过抽油绳 23带动采油装置 4进行提拉采油操作。 其中, 所述采油装置 4设有井下 液柱高度检测器 6, 用于在检测到井下采集的液体到达设定液柱高 度时, 使所述控制装置 9控制所述采油装置 4进行提拉操作。

具体地说, 井下液柱高度检测器 6在检测到井下采集的液体到达设定液柱高度 , 通 过有线或无线传输方式将检测到的液柱高度信 号传输给控制装置, 以便控制装置 9在收到 预期液柱高度信号时, 控制电机 12驱动卷筒 11转动, 再由卷筒 11驱动抽油绳 23带动采 油装置 4提拉油井管柱 5中预期柱高的石油或含油液体到油井外。

采油装置 4还设有用于提拉油井管柱 5中石油或含油液体的抽子 7 (如图 5所示),抽 子 7中装有一个或多个其直径小于油井管柱内径 硬质高分子材料胶筒 76a、 76b, 硬质高 分子材料胶筒 76a、 76b在采油装置 4上行速度为 0.2 m/s~1.2 m/s时,在上行的提拉力和油 井管柱 5中石油或含油液体重力作用下压缩, 使其直径变为等于油井管柱内径。

如图 1所示, 油井管柱 5直接与地面的采油树 42连接, 采油树 42通过单流阀 42a与 进油管线 43连接, 采油树 42的上方设置有防喷盒 41, 以防抽油绳 23上行时, 在抽油绳 露出采油树 42 时粘附在抽油绳上的石油或含油液体四处飞溅 , 造成石油或含油液体的浪 费。 抽油绳 23依次穿过防喷盒 41、 采油树 42与油井管柱 5内的采油装置连接, 抽油绳 23带动采油装置 4在油井管柱 5内上行时,从而将油井管柱 5内的石油或含油液体向上提 起, 石油或含油液体由油井管柱 5内上升至采油树 42, 再由采油树 42流入进油管线 43, 石油或含油液体得到收集。

如图 2本发明智能卷扬式提拉采油系统驱动总成的 视示意图所示,卷筒 11通过卷筒 轴 11a安装在基座 10上, 卷筒 11可随卷筒轴 11a—起相对基座 10转动, 卷筒轴 11a的一 侧安装有被动轮 110, 电机 12的输出轴上安装有主动轮 120, 如图 1所示, 主动轮 120与 被动轮 110之间通过链带 13连接,使得电机 12转动时,电机输出轴带动主动轮 120转动, 主动轮 12通过链带 13带动被动轮 110转动, 由于被动轮 110与卷筒 11同轴, 被动轮 110 转动便带动卷同轴 11a转动,从而带动卷筒 11转动,卷筒 11便进行缠绕抽油绳 23的动作, 使得抽油绳 23带动采油装置 4上行进行采油工作。

本发明的驱动总成 1还具有排绳装置 3, 排绳装置 3安置在卷筒 11与滑轮 21之间。 如图 3、 3a所示, 排绳装置 3具有安装在基座 10上位于前后两侧的竖直支架 30, 两竖直 支架 30的下端由水平支架 30a连接,上端由水平导轨 30b连接,水平导轨 30b由相对放置 的两槽钢形成, 两槽钢之间相隔一定的距离, 如图 3所示。 如图 3a所示, 水平支架 30a 的左端安装有传动大链轮 35, 传动大链轮 35通过传动轴 35a安装在水平支架上 30a上, 传动轴 35a上位于传动大链轮 35的外侧安装有传动小链轮 35b, 竖直支架 30的上端位于 水平导轨 30b的下方安装有排绳链轮 36, 排绳链轮 36通过驱动轴 36a安装在竖直支架 30 上,排绳链轮 36与传动小链轮 35b之间还设置有张紧轮 37,并且排绳链轮 36、张紧轮 37、 传动大链轮 35、 传动小链轮 35b都位于左侧竖直支架 30的外侧, 同时排绳链轮 36、 张紧 轮 37、 传动小链轮 35b位于同一平面内, 排绳链轮 36与传动小链轮 35b之间通过传动链 条 15连接, 张紧轮 37张紧在传动链条 15上, 如图 3所示。 卷同轴 11a上位于被动轮 110 的外侧还安装有卷筒链轮 111, 如图 2所示, 并且卷筒链轮 111与传动大链轮 35位于同 一平面内, 卷筒链轮 111与传动大链轮 35之间通过过渡链条 14连接(如图 1所示)。

如图 1所示, 当电机 12转动带动卷筒轴 11a转动时, 安装在卷筒轴 11a上的卷筒 11 转动带动抽油绳 23向上提拉采油装置 4的同时,安装在卷同轴 11a上的卷筒链轮 111也转 动, 卷筒链轮 111通过过渡链条 14带动传动大链轮 35转动, 由于传动小链轮 35b与传动 大链轮 35同轴, 因此传动大链轮 35转动也带动传动小链轮 35b转动, 传动小链轮 35b通 过传动链条 15带动排绳链轮 36转动, 这样便实现了卷筒的转动向排绳装置 3的传递。

再如图 3a、 3b所示, 排绳链轮 36通过驱动轴 36a安装在竖直支架 30上, 驱动轴 36a 上位于竖直支架 30的内侧安装有主动锥齿轮 38a;水平导轨 30b的底部左右两侧分别向下 伸出两支耳, 两支耳上分别安装有链轮轴 39a、 39b, 两链轮轴 39a、 39b刚好与驱动轴 36a 等高, 两链轮轴 39a、 39b的两端分别安装有一对链轮 39、 39', 其中左侧链轮轴 39a上的 一对链轮 39分别通过螺栓固定在链轮轴 39a上, 使得一对链轮 39同时随链轮轴 39a—起 相对支耳转动; 右侧链轮轴 39b上的一对链轮 39'分别通过轴承安装在链轮轴 39b上, 而 右侧链轮轴 39b固定在右侧支耳上, 使得一对链轮 39'可分别相对右侧链轮轴 39b转动。 右侧一对链轮 39与左侧一对链轮 39'分别通过两条排绳链条 31连接(图 3a中只示出其中 一条排绳链条 31 )。 如图 3b所示, 左侧链轮轴 39a上位于一对链轮 39之间安装有被动锥 齿轮 38b, 被动锥齿轮 38b刚好与主动锥齿轮 38a啮合, 当排绳链轮 36转动时, 便可带动 与其同轴的主动锥齿轮 38a转动,继而带动与主动锥齿轮 38a啮合的被动锥齿轮 38b转动, 由于被动锥齿轮 38b安装在左侧链轮轴 39a上, 被动锥齿轮 38b转动带动左侧链轮轴 39a 转动, 从而带动安装在左侧链轮轴 39a上的一对链轮 39转动, 于是左侧的一对链轮 39便 通过两根排绳链条 31带动右侧的一对链轮 39'转动, 这样便使得两根排绳链条在左、 右侧 链轮 39、 39'之间循环移动。

如图 3a所示,水平导轨 30b上还设置有滑动小车,包括位于水平导轨 30b前后两侧的 两滑板 32, 两滑板 32在水平导轨 30b的顶部通过螺栓彼此连接, 这样使得两滑板 32横跨 在水平导轨 30b上, 使得两根排绳链条 31分别位于两滑板 32的内侧, 两滑板 32分别由 水平导轨 30b的顶部延伸至排绳链条的下排, 两滑板 32上分别设置有定位槽 32a, 定位槽 32a由排绳链条的下排延伸至排绳链条的上排, 并且排绳链条 31上固定有滑块 31a, 滑块 31a向外伸出穿过滑板 32上的定位槽 32a, 从而将滑板 32与排绳链条 31连接。两滑板 32 之间由顶部向下伸出一支板 32b, 支板 32b刚好位于形成水平导轨 30b的两槽钢之间, 如 图 3b所示, 支板 32b的前后两端分别布置有一排滚轮 33, 每一排包含有三个滚轮, 每个 滚轮各自通过一个销轴与支板 32b固定连接, 使得两排滚轮刚好分别位于两个槽钢内, 图 3b中为了清除显示支板 32b与滚轮的连接省去了滑板 32及其顶部的部分。 每一排滚轮位 于中间的一个滚轮的高度高于其它两个滚轮( 如图 3a所示), 使得中间的滚轮顶住槽钢的 顶板, 其它两个滚轮压住槽钢的底板, 如图 3所示, 图 3中为了清楚显示水平导轨 30b的 结构省去了滚轮 33及支板 32b的结构。

如图 3a所示, 两滑板 32的顶部还并列安装有两排绳立辊 34, 两排绳立辊 34之间具 有一定的间隙, 抽油绳 23从两排绳立辊 34之间穿过, 两排绳立辊 34的顶部各伸出一支 板, 支板上通过销轴安装有限位轮 34a, 以便保证抽油绳 23始终位于两排绳立辊 34之间。

如图 3a所示, 当两排绳链条 31在左、 右侧链轮 39、 39'之间循环移动时, 便会带动 通过滑块 31a与排绳链条 31连接的滑板 32移动, 这样便会使得整个滑动小车通过两排滚 轮 33在水平导轨 30b内左右行走移动, 夹在两排绳立辊 34之间的抽油绳 23便会随之左 右移动。

左、 右侧链轮 39、 39'之间的距离应与卷筒 11的长度相等, 以确保滑动小车从左向右 移动一次抽油绳 23刚好在卷筒 11上均匀缠绕一层。

如图 3c排绳装置的工作原理结构图所示, 抽油绳 23位于卷筒 11的右端 (图 3c中从 右向左看) 时, 此时滑动小车也位于水平导轨 30b的右端, 电机 12工作带动卷筒 11转动 进行缠绕抽油绳 23的工作时,同时也带动排绳链条 31移动,使得滑动小车在水平导轨 30b 上从右向左移动, 使得夹在两排绳立辊 34之间的抽油绳 23也随滑动小车一起从右向左移 动, 这样抽油绳 23便会在卷筒 11上从右向左逐渐缠绕; 当滑动小车移动到排绳链条 31 的最左端时,此时抽油绳 23也刚好缠绕到卷筒 11的最左端,完成了在卷筒 11上一层的缠 绕, 如图 3a所示, 由于此时排绳链条 31还会继续循环移动, 此时排绳链条 31上的滑块 31a从下排排绳链条移动到上排排绳链条, 而滑板 32不能上下移动, 因此滑块 31a只能在 定位槽 32a由下向上移动到达定位槽 32a的顶部,这样,滑块 31a便会随着排绳链条 31的 移动又带着整个滑动小车在水平导轨 30b上从左向右移动, 夹在两排绳立辊 34之间的抽 油绳 23也随滑动小车一起从左向右移动,这样抽油 23便又在卷筒 11上从左向右逐渐缠 绕, 进行第二层的缠绕, 依次进行下去, 直到电机 11停止工作, 卷筒 11停止转动。

卷筒 11排放抽油绳 23的原理与上述缠绕抽油绳的原理相同, 在此不再重述。

如图 1所示本发明智能卷扬式提拉采油系统的采油 置 4包括从上往下依次连接的井 下液柱高度检测器 6、抽子 7和加重杆 8。下面结合附图 4、 4a、 4b详细描述本发明的井下 液柱高度检测器的结构。

如图 4为本发明的井下液柱高度检测器 6第一种结构的示意图。 如图 4所示, 本发明 的井下液柱高度检测器 6包括从上往下布置并依次通过螺纹连接的打 头 60、 连接套 61、 压力变送器外壳 62b和密封钢体 63, 打捞头 60、 连接套 61、 压力变送器外壳 62b均具有 内腔, 压力变送器外壳 62b的内腔内安置有压力变送器 62, 抽油绳 23外包裹有绝缘层, 抽油绳 23依次穿过打捞头 60和连接套 61的内腔, 在压力变送器外壳 62b的内腔内与压 力变送器外壳 62b连接, 压力变送器 62—方面与抽油绳 23的金属芯电连接, 另一方面又 通过压力变送器外壳 62b和密封钢体 63, 以及密封钢体 63上的导电接触部件与油管 5实 现电连接。

连接套 61的内腔的顶部设置有密封圈 61a, 密封圈 61a套装在抽油绳 23上, 当将连 接套 61拧紧在打捞头 60的下端时, 在打捞头 60和连接套 61的挤压作用下, 密封圈 61a 膨胀, 使得密封圈 61a与抽油绳 23和连接套 61都紧密结合, 油管 5内的石油或含油液体 不会由打捞头 60与抽油绳之间的缝隙进入连接套 61的内腔。

压力变送器外壳 62b的内腔的上端设置有绝缘套 62c,抽油绳 23的端头穿过绝缘套 62c 并连接有绳头压绳板 23a, 以便将抽油绳 23的端头锁死在绝缘套 62c内, 当抽油绳 23上 行时,其端头不会从绝缘套 62c内脱出,从而实现抽油绳 23与压力变送器外壳 62b的连接。

密封钢体 63密封在压力变送器外壳 62b的底部, 将压力变送器 62密封在压力变送器 外壳 62b的内腔内, 压力变送器 62的底部设有测压孔 62a, 密封钢体 63上开设有联通油 井管柱 5内石油或含油液体和测压孔 62a的传压孔 63a, 以便油井管柱 5内液体的压力通 过传压孔 63a传递给压力变送器 62的测压孔 62a, 压力变送器 62的底部与压力变送器外 壳 62b的内壁之间设置有密封圈, 以便当油井管柱 5内的液体由传压孔 63a传递到压力变 送器 62的测压孔 62a时, 液体不会进入压力变送器外壳 62b的内腔内。 密封钢体 63上还 设置有导电接触部件, 包括多对钢球 63b, 多对钢球中的每一对沿径向布置, 并且两钢球 之间由弹簧 63c连接, 两钢球在弹簧 63c的作用下沿径向向外突出, 使得钢球接触到油井 管柱 5的内壁。压力变送器 62还与压力变送器外壳 62b电连接, 由于压力变送器外壳 62b 与密封钢体 63螺纹连接, 密封钢体 63又通过钢球 63b与油井管柱 5接触, 因此压力变送 器 62测得的井下液柱高度对应的液体压力信号便 分别通过抽油绳 23和油井管柱 5传递 到地面的控制装置 9, 当控制装置 9接收到预期的液柱高度对应的压力信号时便 制电机 12工作, 从而带动卷筒 11进行缠绕抽油绳 23的动作, 使得抽油绳 23向上提拉采油装置, 进行采油工作。

可以在密封钢体 63上设置多组导电接触部件, 如图 4中导电接触部件为上下布置的 两组, 以保证井下液柱高度检测器 6在随抽油绳 23—起上行的过程中, 导电接触部件中 始终有钢球与油井管柱 5的内壁接触, 从而保证井下液体的压力信号能够顺利的传递 到地 面。

图 4a是为本发明的井下液柱高度检测器 6第二种结构的示意图。 如图 4a所示, 本发 明的抽油绳 23外包裹有绝缘层, 内部具有两根通讯线缆 23b, 抽油绳 23通过两根通讯线 缆 23b与压力变送器 62电连接, 以便将压力变送器 62测得的井下液柱高度对应的的压力 信号传递到地面的控制装置 9, 当控制装置 9接收到预期的液柱高度对应的压力信号时控 制电机工作,从而带动卷筒 11进行缠绕抽油绳 23的动作,使得抽油绳 23向上提拉采油装 置, 进行采油工作。

井下液柱高度检测器 6的其它结构与第一种结构相同, 在此不再重述。

图 4b是为本发明的井下液柱高度检测器 6第三种结构的示意图。 如图 4b所示, 本发 明压力变送器外壳 62b的内腔内安置有压力变送器 62, 压力变送器 62具有无线发射单元 62d, 抽油绳 23外包裹有绝缘层, 抽油绳 23依次穿过打捞头 60和连接套 61的内腔以及 压力变送器外壳 62b的顶部与压力变送器 62连接。 压力变送器 62测得的井下液柱高度对 应的压力信号通过无线发射单元 62d传递到地面的控制装置 9, 当控制装置 9接收到预期 的液柱高度对应的压力信号时控制电机工作, 从而带动卷筒 11进行缠绕抽油绳 23的动作, 使得抽油绳 23向上提拉采油装置, 进行采油工作。

井下液柱高度检测器 6的其它结构与第一种结构相同, 在此不再重述。

如图 4、 4a、 4b所示密封钢体 63的底部设置有快速接头 64, 快速接头 64具有圆筒形 结构 64a, 圆筒形结构 64a的侧壁上开设有圆孔 64b, 圆孔 64b的底部开有条形孔 64c。 如 图 5所示为本发明的抽子 7的结构示意图,抽子 7包括中心管 70, 中心管 60的上端通过 螺纹连接有上接头 71, 下端通过螺纹连接有下接头 72, 上接头 71具有圆筒形底部 71c和 圆柱形顶部 71b, 圆柱形顶部 71b的直径与条形孔 64c的宽度相同, 圆柱形顶部 71b的上 端设置有圆形凸头 71a, 凸头 71a的直径与圆孔 64b的直径相同, 将圆形凸头 71a卡入快 速接头 64的圆孔 64b内, 将圆柱形顶部 71b卡入条形孔 64c内, 从而将上接头 71与密封 钢体 64快速连接, 以便实现抽子 7与井下液柱高度检测器 6的连接。

上接头 71的圆筒形底部 71c的底端通过螺纹拧紧在中心管 70上,上接头 71的圆筒形 底部 71c的上端圆周壁上开设有多个进液孔 71d, 外界液体可由进液孔 71d进入圆筒形底 部 71c内。

下接头 72的结构与上接头 71相同,下接头 72倒置,其圆筒形底部 72c的底端通过螺 纹拧紧在中心管 70的底部; 下接头 72用于实现抽子 7与加重杆 8的快速连接。

中心管 70的顶部放置有凡尔球 73, 凡尔球 73将中心管 70的顶端密封。

如图 5所示, 中心管 70上位于上接头 71的底部通过螺纹安装有背帽 74a, 背帽 74a 紧紧在抵靠在上接头 71的底部,背帽 74a紧紧在抵靠在上接头 71的底部; 中心管 70上位 于下接头 72的顶部通过螺纹安装有压帽 74b, 压帽 74b紧紧在挤压在下接头 71的圆筒形 底部 72c上, 以防止抽子在随抽油绳 23上行或下行时, 上接头 71和下接头 72与中心管 70之间的螺纹连接松开。

中心管 70上位于背帽 74a的下方套装有进压块 75, 进压块 75的内壁与中心管 70的 外壁之间具有一定的间隙, 进压块 75上开设有由进压块 75外壁延伸至进压块 75内壁的 进压孔 75a;中心管 70上位于进压块 75与压帽 74b之间套装有两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b, 中心管 70上位于两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b之间还套装有连接块 77, 两硬质 高分子材料胶筒 76a、76b以及连接块 77的内壁与中心管 70的外壁之间也具有一定的间隙, 使得外界液体可以由进压块 75上的进压孔 75a进入进压块 75的内壁与中心管 70的外壁之 间的间隙, 从而进入两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b以及连接块 77的内壁与中心管 70 的外壁之间的间隙。

如图 5所示, 当抽子 7在抽油绳 23的提拉作用下随井下液柱高度检测器 6—起上行 时, 凡尔球 73在液体向下的作用下抵靠在中心管 70的顶端, 将中心管 70的顶端封闭, 外界液体不会由进液孔 71d进入中心管 70内, 而只能由进压块 75上的进压孔 75a进入两 硬质高分子材料胶筒 76a、 76b以及连接块 77的内壁与中心管 70外壁之间的间隙内,当抽 子上行速度达到 0.2m/s~1.2m/s 时, 本发明中优选抽子上行速度达到 0.6m/s以上时, 进入 两硬质高分子材料胶筒 76a、76b以及连接块 77的内壁与中心管 70外壁之间的间隙内的液 体对硬质高分子材料胶筒 76a、 76b产生强大的压力作用,使得两硬质高分子材 料胶筒 76a、 76b向外膨胀变形, 膨胀后的硬质高分子材料胶筒 76a、 76b外壁与油井管柱 5的内壁相接 触, 将油井管柱 5内位于硬质高分子材料胶筒以上的液柱封堵 硬质高分子材料胶筒的上 方, 这样, 当硬质高分子材料胶筒随抽子一起向上移动时 , 便将封堵在硬质高分子材料胶 筒上方的液体向上提起, 直至液体上行进入采油树 42内, 之后由采油树 42进入进油管线 43得到收集, 这样便完成了一次采油工作。

当抽子 7随抽油绳 23—起下行时, 油井管柱 5内的液体由下接头 72的进液孔 72d进 入中心管 70, 并随抽子的下行液体在中心管 70内向上移动, 封闭在中心管 70顶端的凡 尔球 73在液体向上的作用下漂起离开中心管 70的顶端, 使得中心管 70的顶部打开, 液 体由中心管顶部再经上接头 71的进油孔 71d流出,这样液体就不会由进压孔 75a进入两硬 质高分子材料胶筒 76a、 76b以及连接块 77的内壁与中心管 70外壁之间的间隙内,不对两 硬质高分子材料胶筒 76a、 76b产生压力, 因而两硬质高分子材料胶筒 76a、 76b不会膨胀, 使得硬质高分子材料胶筒与油井管柱 5的内壁之间相隔一定的距离, 抽子下行通畅。

本发明的油井管柱 5为消除了连接缝隙的油管。 油井管柱 5 由多节油管通过接箍 51 连接而成, 如图 6所示, 相邻油管 5a、 5b之间放置有尼龙环 53, 尼龙环 53的内径与相邻 两油管 5a、 5b的内径相同, 尼龙环 53的外径大于相邻两油管 5a、 5b的外径, 在两油管 5a、 5b的相邻的两端部外拧上接箍 51, 从而将两油管 5a、 5b紧紧的连接在一起, 以便减 小相邻两油管 5a、 5b之间的连接缝隙。 也可以在相邻油管 5a、 5b之间放置钢环 53', 如图 6a所示, 钢环 53'的内径与相邻两 油管 5a、 5b的内径相同, 钢环 53'的外径小于相邻两油管 5a、 5b的外径, 在两油管 5a、 5b的相邻的两端部外拧上接箍 51, 从而将两油管 5a、 5b紧紧的连接在一起, 以便减小相 邻两油管 5a、 5b之间的连接缝隙。

还可以在接箍 51内壁上设置一圈凸起 52, 如图 6b所示, 凸起 52的上下端面的形状 与两油管 5a、 5b的相邻的两端部的形状相匹配,将接箍 51拧在两油管 5a、 5b的相邻的两 端部外时, 使得凸起 52刚好卡在两油管 5a、 5b的相邻的两端部之间, 从而将两油管 5a、 5b紧紧的连接在一起, 以便减小相邻两油管 5a、 5b之间的连接缝隙。

另外,本发明的智能卷扬式提拉采油系统在滑 轮 21上还设置有深度速度检测装置 21a, 如图 1所示,深度速度检测装置 21a与控制装置 9相连,用于检测滑轮 21转过的圈数, 从 而计算出抽油绳 23下行或上行的深度, 并将信号传递给控制装置 9。

电机 12上还设置有编码器 12a, 如图 1所示, 用于计算电机 12的转速, 以便计算出 抽油绳 23上行或下行的深度。

当根据编码器 12a计算得出的抽油绳 23上行或下行的深度值与根据深度速度检测装 21a计算得出的抽油绳 23上行或下行的深度值不同时, 便可得知滑轮 21处于非正常工作 状态, 这时便可提醒工作人员对滑轮 21进行检查; 当根据两装置计算得出的抽油绳 23上 行或下行的深度值相同时, 滑轮 21处于正常工作状态。

再如图 1所示, 地面的基座 10上还设置有制动装置, 包括与控制装置 9连接的液力 推力器 18,与液力推力器 18输出轴连接的制动器 18a,制动器 18a上设置有配重 18b以及 与被动轮 110接触的刹车带 18c。

图 7显示了本发明的控制装置 9的原理, 该控制装置由可编程虚控制器或微处理器构 成,接收井下液柱高度检测器发送的井下压力 检测信号,将井下压力值换算成液柱高度值, 并当液柱高度值大于或等于预先设置的预期液 柱高度值时, 通过软起动器启动减速电机转 动, 从而驱动卷筒旋转, 使缠绕在卷筒上的抽油绳上行运动, 提拉预期液柱高度的原油或 含油液体。

此外, 可编程序控制器还通过接收来自深度速度检测 器的采油装置 4的深度及上下行 速度信号, 控制采油装置 4的位置。 深度检测器可以安装在井架大滑轮的侧面, 通过对大 滑轮转动圈数进行计数, 计算连接采油装置 4的抽油绳下行的深度和速度。

此外, 可编程序控制器还连接用来输入控制信号的控 制按钮, 并且还连接用于显示诸 如液柱高度信息、 深度 /速度信息的液晶显示屏。

另外, 可编程序控制器还连接用于提供减速电机转速 的编码器, 由此算出滚筒转动情 况, 并可以利用滚筒转动情况确定滑轮正常转动的 圈数, 由此检测出滑轮打滑等故障, 并 在滑轮出现此故障时, 进行停机操作。

如图 7所示, 可编程序控制器还连接用于刹车的制动器和用 于检测减速电机运行电流 的电流互感器, 并在检测到减速电机电流过大或过载时, 进行停机操作。

如图 7所示, 可编程序控制器还连接用于与维护 /管理中心通信的远程移动通讯单元, 可以将采油量等运行信息和诸如减速电机电流 过大或过载、 滑轮打滑等故障信息通知维护 /管理中心。

下面结合附图 1描述本发明的智能卷扬式提拉采油系统的工 原理。

首先, 液力推力器 18加载, 使得制动器 18a带动刹车带 18c与被动轮 110脱离, 电机

12启动, 带动卷筒 11进行排放抽油绳的工作, 抽油绳 23在加重杆 8及电机 12的作用下 下行, 采油装置 4在油井管柱 5内下行。

当抽子 7到达液面时, 压力变送器 62将检测到的井下压力的变化传递给控制装置 9, 控制装置 9判断出抽子 7已到达液面, 此点为液面深度, 这样便可实现液面的实时检测。 抽子 7继续下行,当滑轮 21上的深度速度检测装置 21a检测到抽子 7下行还未到达设置抽 吸深度, 而压力变送器 62检测到抽子以上的液柱高度已经到达设置抽 高度时, 控制装 置 9控制电机 12反向转动, 带动卷筒 11也反向转动进行缠绕抽油绳的动作, 抽油绳 23 下行停止转为上行抽油;而当滑轮 21上的深度速度检测装置 21a检测到抽子 7下行至所设 置的抽吸深度, 但压力变送器 62检测到抽子 7上方的液柱高度还未到达设置的抽吸高度 时,控制装置 9便控制电机 12停止转动,液力推力器 18卸载,使得制动器 18a在配重 18b 的作用下带动刹车带 18c与被动轮 110接触, 被动轮 110制动, 卷筒 11停止转动, 抽油绳 23停止下行, 等待油井管柱 5内的液面恢复, 直至压力变送器 62检测到抽子 7以上的液 柱高度达到设置抽吸高度,控制装置 9控制液力推力器 18加载,使得制动器 18a带动刹车 带 18c与被动轮 110脱离, 电机 12启动进行反向转动, 带动卷筒 11也反向转动进行缠绕 抽油绳的动作, 抽油绳 23下行停止转为上行抽油。

当采油装置 4在抽油绳 23的带动下上行抽油时, 抽子 7以上的液柱在硬质高分子材 料胶筒 76a、 76b在作用下上行直至采油装置 4达到油井管柱 5的顶部,抽子 7以上的液柱 进入采油树 42, 这样便完成了一次抽油工作。 此时滑轮 21上的深度速度检测装置 21a检 测到抽油绳 23上行深度已达到保险值, 深度速度检测装置 21a将信号传递给控制装置 9, 控制装置 9控制电机 12又换向转动, 卷筒 11又进行排放抽油绳 23的工作, 抽油绳 23在 加重杆 8及电机 12的作用下又下行, 采油装置 4在油井管柱 5内下行, 进行下一次抽油 工作。

通过检测抽子每次抽吸的液柱的高度可以计量 出原油的总产量, 实现原油产量的标准

S 本发明抽油绳 23 为柔性的不沾油绳索, 由于钢丝绳索具有沾油或亲油性质, 容易在 提拉过程中将井下原有携带到井上作业面, 造成环境污染和原油浪费, 因此利用钢丝制造 柔性的不沾油绳索是本发明的一个重要特点, 下面详细说明本发明的抽油绳制造技术。 实施例 1

1、 密封钢绳的制造

如图 8本发明的密封钢绳的制造工艺流程图所示。

首先,采用捻制机 813将多根钢丝股 84捻制成钢绳,在捻制的结交点 84a处设有温控 压线模 815, 温控压线模 815上设有注料孔 815b, 其上方设有灌料机 814, 灌料机 814与 注料孔 815b相连,以便灌料机 814通过注料孔 815b将填充物注入到捻制的结交点 84a处, 同时,通过温控压线模 815上的加热体 815a对结交点 84a加热,使得灌注的填充物能够达 到粘溶状态, 以便填充物能够充满钢丝股内部的缝隙空间, 从而形成密封钢绳;

另一方面, 在制造密封钢绳期间, 捻制机 813可以将多根钢丝股 84围绕通讯线缆捻 制, 以便制造能够传输电信号的抽油绳。

然后, 将制得的密封钢绳通过去应力器 816进行去应力处理, 以便去除密封钢绳内部 的加工应力, 得到的密封钢绳 83储存在收线机 819上。

捻制钢绳时采用的钢丝股 84通过多根钢丝 87捻制而成, 并且在捻制的结交点灌料和 加热, 使得灌注的填充物 86充满钢丝的内部缝隙空间, 从而使得钢丝股也形成一个密封 的整体。

本发明中采用的填充物 86为高分子或橡胶及具有同类性质的材料。

2、 编织丝网

如图 9对本发明密封钢绳 83编织丝网的工艺流程图所示。

首先, 使步骤 1中制得的密封钢绳 83经过编织机 822, 编织机 822在密封钢绳 83的 外表面上编织丝网, 形成带有丝网的密封钢绳;

之后, 使带有丝网的密封钢绳通过可控加温箱 823, 可控加温箱 823对编织有丝网的 密封钢绳加热, 以便密封钢绳上的填充物软化;

最后, 使上述步骤制得的密封钢绳通过滚轮式紧网器 824进行缩径处理, 以便丝网将 密封钢绳包裹紧实, 并且避免了内部充填的填充物造成的钢绳直径 突变。 制得的带有丝网 的密封钢绳 826储存在收线机 827上。

编织的丝网网目为菱形状, 长轴对角尺寸在 7-9mm之间, 编织丝网的钢丝直径在 0.6mm-1.4mm范围内, 编网层数为 1-3层。 为获得良好的柔韧性和绳体包裹的紧实性, 丝 网的网丝股采用多根钢丝捻制而成, 编网时根据钢绳主提重力及提捞频次的不同, 采用网 丝股的根数也不相同, 在 8根 -24根之间选择。

3、 涂覆外护密封层

本发明中的外护密封层可以采用高分子或者橡 胶材料制造。

采用高分子材料制造钢绳的外护密封层时, 其工艺流程图如图 10a所示。

首先, 将步骤 2制得的带有丝网的密封钢绳 826进行预热处理(图中未示出), 使得 密封钢绳上的填充物达到粘溶状态, 预热温度根据填充物的粘结性而定;

然后, 使预热后的钢绳经过挤出机 832, 挤出机 832将塑化好的外护涂料涂覆在丝网 的外表面上, 使得外护涂料与钢绳上的填充物融为一体;

之后, 将上步得到的钢绳通过冷水槽 833冷却, 使得外护涂料和填充物冷却, 形成外 护密封层, 这样便得到了涂有外护密封层的钢绳 835, 储存在收线机 836上。

采用橡胶材料制造钢绳的外护密封层时, 其工艺流程图如图 10b所示, 预热后的钢绳 经过挤出机 832, 挤出机 832将塑化好的外护涂料涂覆在丝网的外表面上 后, 将钢绳整体 经过硫化线 837进行硫化处理, 其它工艺过程与采用高分子材料制造外护密封 层的工艺过 程相同。

4、 压光定径处理

本发明制造方法中的压光定径处理工艺流程如 图 11所示。

首先, 将步骤 3中制得的涂有外护密封层的钢绳 835经过加热箱 842进行加热处理, 使得外护密封层达到塑化状态光亮;

然后, 钢绳整体经过温控定径模 843进行压光定径, 之后再经过冷水槽 844冷却, 使 得柔性抽油绳外表面光滑, 直径统一, 达到其使用标准, 这样便得到了本发明方法制造的 柔性抽油绳 23, 其结构图如图 12所示。

实施例 2

1、 通信导线的制备

将多股 线导体外涂覆一层抗高温外护绝缘层, 以制成通信导线。 其中, 通信导线要 求电阻率低、 外护层抗高温, 抗拉伸强度大, 在拉伸过程中具有良好的抗断裂即绝缘性, 具有可靠的工作稳定性。

2、 密封钢绳的制造

如图 8a所示, 将步骤 1制得的通信导线 89捻制成通信线缆股 85, 将通信线缆股 85 通过捻制机 813, 使得通信线缆股 85与多股钢丝股 84—起捻制, 其余工艺过程与实施例 1相同, 以制备密封钢绳 83a, 并使得通信线缆股 85位于密封钢绳 83a的芯部。

后续工艺过程与实施例 1相同, 这样, 便可得到本发明方法制造的具有通信功能的柔 性抽油绳 23a, 其结构图如图 12a所示。

尽管上文对本发明作了详细说明, 但本发明不限于此, 本技术领域的技术人员可以根 据本发明的原理进行修改, 因此, 凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理 解为落入 本发明的保护范围。