多能源混合動力液壓抽油機的制作方法

本發明是一種采用新能源技術并混合動力驅動的液壓抽油機，其應用于油田采油設備工程領域，其技術涉及了機械結構設計、液壓二次調節和新能源等領域。

背景技術：

據研究表明，采油設備消耗的電能占整個油品生產耗電的20%以上，面對日益嚴峻的能源危機，改進或開發新型的采油設備以便實現節能顯得非常重要。而傳統的游梁式抽油機不僅機械結構復雜、制造成本大，并且工作效率很低，在國內一般只有12-23%，而國外的這類抽油機也平均僅為30%左右；相反，液壓抽油機由于具有質量輕、體積小、沖程長度及沖程次數可無級調節等特點，尤其是其工作效率高、易實現節能而使其得到快速發展。在目前的研究中，實現液壓抽油機節能的方法主要是通過蓄能器先回收抽油桿下落的重力勢能，然后在抽油桿上升抽油時重新利用，但是該方法的缺點是多次能量轉換使得節能效果下降，而且增加了能量轉換元件使得結構復雜、成本增加。另外一種方法是采用配重從而降低安裝功率，但該方法使得抽油機在勻速階段所需的功率大幅降低，而液壓驅動系統在低功率下的工作效率較低。因此，本發明提出了新型的多能源混合動力液壓抽油機。

技術實現要素：

為了解決傳統游梁式抽油機及目前液壓抽油機如上所述的缺點，本發明采用了雙井相互平衡的機械結構設計，或在不適宜使用雙井的采用區可以采用單井加配重平衡的結構設計，同時驅動系統采用了無節流損失的液壓恒壓網絡靜液二次調節技術和小型風光互補發電的新能源技術，在加速階段由液壓驅動抽油機并能實時調節以適應負載需求，而勻速階段低功率工況下由風光互補發電系統提供動力直接驅動，從而實現節能高效的目的。

本發明專利解決其技術問題所采用的技術方案是：一是節能的結構設計。該多能源混合動力液壓抽油機采用雙井平衡配置或單井與配重平衡配置，其主要區別是單井加配重的配置在抽油桿返回時不抽油，而雙井配置可以連續性抽油。二是采用恒壓網絡液壓二次調節技術，液壓泵輸出高壓油到恒壓網絡，二次元件馬達/泵可以根據負載需求實時調節排量大小，系統無節流損失和溢流損失且實時適應負載的變化而實現節能。三是可再生能源的利用，驅動滾筒一端安裝液壓驅動系統，而另一端則安裝由風光互補發電系統提供能量的驅動系統，在大功率的加速階段由液壓驅動負載，而在小功率運行的勻速階段則由風光發電系統驅動。

本發明專利的節能效果是，在考慮系統效率的前提下，雙井運行時，抽油桿加速階段消耗功率最大，安裝功率為25kw，在勻速階段消耗功率較小，理論計算功率為2.2kw，裝機功率與現有抽油機的平均裝機功率32.6kw相比，降低了23.3%，加速階段時間較短為2s，進入較長的勻速階段時，系統切換到風光互補發電系統提供能量，而風能和光能均為清潔、高效的可再生能源，因此其節能效果異常顯著。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為本發明多能源混合動力驅動系統圖。

圖1中1.驅動滾筒2.機架3.抽油桿14.鋼絲繩5.天車輪6.抽油桿2。

具體實施方式

【實施例1】

如圖1所示，該新型節能液壓抽油機機械結構單元主要由驅動滾筒、機架、抽油桿1和抽油桿2、鋼絲繩、兩個天車輪等組成。兩個抽油桿經過天車輪后由鋼絲繩連接并平衡對稱地布置在驅動滾筒兩側，而驅動滾筒上兩側的鋼絲繩按相反方向纏繞，從而使得當驅動滾筒一側的抽油桿上升抽油時，另一側的抽油桿同步下降，形成雙井交替作業抽油，并達到連續性抽油。此外，對于不適宜在較近的距離安裝兩臺油井的采油區，可把驅動滾筒一側的抽油桿改為平衡配重，工作過程不發生改變，只是由雙井連續抽油變為單井抽油。

【實施例2】

如圖2所示，該新型節能液壓抽油機的驅動系統由液壓靜液傳動系統和小型風光互補發電系統組成。其中液壓靜液傳動系統主要由電機、變量液壓泵、單向閥、溢流閥、高壓蓄能器（hpa）、低壓蓄能器（lpa）、二次元件液壓馬達/泵及液壓管路組成。小型風光互補發電系統主要由風能發電機組、ac\dc逆變器、dc\dc轉換器、太陽能板陣列、電池組等組成。其主要工作原理如下：

當抽油桿處于加速階段時，此時由液壓系統提供能量，二次元件按馬達工況工作并根據負載大小實時調節排量以適應負載需求；加速完成后進入勻速階段時，由于克服了慣性力后負載需求功率急劇降低，為提高系統工作效率，此時液壓馬達斜盤回零不提供動力而由風光互補發電系統中的電機直接驅動滾筒，當風能和光能過剩時，多余的能量將充電到蓄電池中，而當風光發電不足時由蓄電池提供能量，當蓄電池的充放電狀態soc低于最小值時，控制器將切斷風光發電系統，而切入電網系統來為電機提供能量；系統減速時，二次元件按泵工況工作，回收抽油桿的制定動能并儲存在高壓蓄能器（hpa）中，當hpa中壓力達到設定值時將釋放能量輔助系統抽油。

【實施例3】

如圖2所示，風光發電系統也可在并網模式下工作，此時切換開關閉合，風光發電系統產生的電能用來驅動電機并帶動抽油桿在勻速階段的運行，如果風光發電系統產生的電能過剩，將直接并入到電網中，當產生的電能不足時，可直接從電網中吸收能量來驅動電機正常運轉。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種多能源混合動力液壓抽油機，該抽油機由機械部分和混合動力驅動部分組成，其機械結構采用了對稱平衡布置，即兩個抽油機或者單抽油機與平衡配重經過天車輪后對稱地布置在驅動滾筒的兩側，而驅動滾筒上的鋼絲繩采用相反方向繞向，因此一側的抽油桿上升時，則另一側的抽油桿或配重同步下降；抽油機的驅動部分由多種能源混合動力構成，即在加速時采用液壓靜液傳動系統驅動滾筒，而在勻速階段采用風光互補發電系統直接驅動，不但提高了系統效率，而且利用了清潔無污染的可再生能源，節能效果顯著。

技術研發人員：不公告發明人
受保護的技術使用者：李振河
技術研發日：2017.08.20
技術公布日：2017.10.20