本發(fā)明涉及具有集成(integrado，內(nèi)置)散熱器的機(jī)械液壓泵送單元，其在石油生產(chǎn)或烴類提取中的應(yīng)用已得以完善。

在石油行業(yè)中，已知的需求之一是以不同速度和不同的力操作油井的必要性，尤其是在使用蒸汽噴射技術(shù)的領(lǐng)域。在這些利用蒸汽噴射技術(shù)的領(lǐng)域中，生產(chǎn)具有需要低速和較高的力的冷周期，還具有需要高速和較低的力的熱周期。因此，本發(fā)明應(yīng)用于油井，其中機(jī)械泵送用作人工升舉系統(tǒng)。

本發(fā)明的背景

機(jī)械液壓泵送單元是利用由一系列獨(dú)立元件構(gòu)成的液壓系統(tǒng)來(lái)人工升舉地下石油的機(jī)器。通常，使用三個(gè)馬達(dá)：一個(gè)用于動(dòng)力泵、一個(gè)用于循環(huán)泵、另一個(gè)用于風(fēng)扇。

反過(guò)來(lái)，這些機(jī)器配備有油箱、散熱器、電罩、驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的空氣的聚集抽拉器，和其內(nèi)安裝所有以上所列部件的結(jié)構(gòu)。

哥倫比亞專利發(fā)明“Mechanical hydraulic pumping unit with single-motor(具有單個(gè)馬達(dá)的機(jī)械液壓泵送單元)”，其特征在于具有單個(gè)馬達(dá)，該馬達(dá)耦接至復(fù)式泵的軸的其中一端并處于軸的后端，風(fēng)扇。

本發(fā)明更多地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，并優(yōu)化了傳統(tǒng)單元的操作，這是因?yàn)槠涫褂脝蝹€(gè)馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)泵和風(fēng)扇兩者。此外，其物理結(jié)構(gòu)提供了兩個(gè)液壓柜、散熱器、電氣柜、液壓柜以及電氣控制和液壓測(cè)量元件柜，使得機(jī)器更加可靠和簡(jiǎn)單。最后，該機(jī)器包括速度選擇器閥，以便以高速和較低的力或以低速和較高的力來(lái)操作井。

本發(fā)明的描述

本發(fā)明是一種具有集成散熱器的機(jī)械液壓泵送單元，該機(jī)械液壓泵送單元為啟動(dòng)液壓致動(dòng)器48所需的壓力提供液壓油流，其包括提升油井內(nèi)的一串桿串產(chǎn)生的重量以及提升石油開采期間產(chǎn)生的靜水柱的能力。其特征在于具有底盤1、風(fēng)扇2、馬達(dá)3、鐘狀罩4、柔性耦接件5、主泵6、輔泵7、雙向閥8、排油箱9、散熱器10、吸油箱11、電氣控制和液壓測(cè)量元件的干燥室12、用于液壓動(dòng)力回路的柜13、用于電氣部件的柜14、流動(dòng)連接器15、用于油再循環(huán)的壓力調(diào)節(jié)閥16、用于回油的壓力調(diào)節(jié)閥17、流量控制止回閥18、用于調(diào)節(jié)閥16的主導(dǎo)向電磁閥19、用于調(diào)節(jié)閥17的輔導(dǎo)向電磁閥20、液壓油抽吸過(guò)濾器21、球閥22、再循環(huán)環(huán)路壓力計(jì)23、動(dòng)力環(huán)路壓力計(jì)24、溫度計(jì)25、用于連接動(dòng)力環(huán)路與壓力計(jì)24的管線26、用于連接返回管線36與壓力計(jì)23的管線27、指示器和液位傳感器28、用于連接導(dǎo)向電磁閥20與壓力調(diào)節(jié)閥17的管線29、用于連接導(dǎo)向電磁閥19與流量調(diào)節(jié)閥16的管線30、止回閥31、用于連接主泵6與流動(dòng)連接器15的軟管32、用于連接輔泵7與雙向閥8的軟管33、用于連接雙向閥8與流動(dòng)連接器15的軟管34、用于連接雙向閥8與返回管線36的軟管35、用于液壓油的返回管線36、用于連接壓力調(diào)節(jié)閥17與返回管線36的軟管37、用于連接壓力調(diào)節(jié)閥16與返回管線36的軟管38、回流箱的蓋39、吸油箱的蓋40、干燥室12的蓋41、用于柜13的蓋42、用于柜14的蓋43、用于吸油箱11的空氣過(guò)濾器44、底盤1的橫蓋45、橫蓋45的開口46、基架47、液壓致動(dòng)器48、上傳感器49、下傳感器50、電氣控制面板51、高壓球閥52、連接液壓動(dòng)力回路與高壓球閥52的軟管53、將基架47連接至液壓致動(dòng)器48的軟管54、將液壓致動(dòng)器48連接至吸油箱11的返回管線55、高壓阻止裝置(cheque de alta presión)56、電子卡控制裝置57、用于空氣的抽吸架58、側(cè)部的左排氣格柵59以及右側(cè)排氣格柵60。

具有集成至底盤的散熱器的機(jī)械液壓泵送單元具有復(fù)式泵，復(fù)式泵從吸油箱取油。該復(fù)式泵由通過(guò)風(fēng)扇和柔性耦接件所耦接的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。反過(guò)來(lái)，馬達(dá)的后軸包括風(fēng)扇，風(fēng)扇從外部抽吸空氣，然后風(fēng)扇迫使空氣穿過(guò)液壓油冷卻器散熱器進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部，液壓油冷卻器散熱器位于馬達(dá)上方，處于上述兩個(gè)油箱之間。一旦復(fù)式泵已抽吸液壓油，首先排出的液壓油(與復(fù)式泵的主泵對(duì)應(yīng))被送至液壓動(dòng)力環(huán)路，而其次排出的液壓油(與復(fù)式泵的輔泵對(duì)應(yīng))被送至雙向閥。雙向閥提供了將輔泵油送至液壓動(dòng)力環(huán)路或送至排油箱的選擇。這使得屬于主泵和輔泵的兩股液壓流，或使得屬于主泵的油被送至液壓回路，而輔泵的油再循環(huán)至排油箱。

此外，本發(fā)明的特征在于將電氣柜、液壓柜和具有液壓測(cè)量元件的電控制柜集成至機(jī)器的底盤。如此，該機(jī)器具有優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)闄C(jī)器的體積減小，且系統(tǒng)的可靠性提高，同時(shí)零件和連接更少(液壓和電氣)，充分地保護(hù)了環(huán)境。

液壓動(dòng)力環(huán)路包括壓力調(diào)節(jié)閥16、壓力調(diào)節(jié)閥17、高壓阻止裝置56、主導(dǎo)向電磁閥19、輔導(dǎo)向電磁閥20和流量調(diào)節(jié)止回閥18，如圖6和圖7所示。此外，機(jī)器的底盤1構(gòu)造成特征幾何形狀，其將散熱器10放置在機(jī)器的頂部，處于排油箱9與吸油箱11的中間，如圖3和圖4所示。此外，干燥室12的底盤處于與吸油箱11相同的高度，且緊挨吸油箱11，如圖4所示。柜13位于干燥室12和吸油箱11下方，柜14位于柜13下方，如圖4所示。因此，為底盤1的底座、柜13和14的壁、排油箱9的下部以及具有相應(yīng)開口46的橫蓋45之間容納的容積形成了空氣聚集器，如圖2、3和4所示。

當(dāng)馬達(dá)3被供能時(shí)，這使得其軸旋轉(zhuǎn)。該軸的后端具有風(fēng)扇2，因此其可通過(guò)空氣抽吸架58將外部空氣吸入空氣聚集器內(nèi)，空氣聚集器將氣流引導(dǎo)至機(jī)器頂部，迫使其穿過(guò)散熱器10，以最終通過(guò)橫架59和60離開，如圖4所示。柔性耦接件5位于馬達(dá)3的軸的端部，這傳輸扭矩和復(fù)式泵的旋轉(zhuǎn)，如圖4和圖5所示。該復(fù)式泵位于中心并附接至風(fēng)扇4，風(fēng)扇反過(guò)來(lái)附接至馬達(dá)3并以馬達(dá)3的軸為中心，這確保了復(fù)式泵軸與馬達(dá)3的軸之間非常好地對(duì)準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，復(fù)式泵由主泵6和輔泵7構(gòu)成，且主泵和輔泵共用單個(gè)抽吸裝置。該抽吸裝置連接至球閥22，球閥反過(guò)來(lái)連接至液壓油抽吸過(guò)濾器21，液壓油抽吸過(guò)濾器位于吸油箱11內(nèi)部，如圖4和圖5所示。因此，主泵6和輔泵7將油抽吸入吸油箱11內(nèi)。主泵6對(duì)確定流量的油加壓，并通過(guò)軟管32將其送入流動(dòng)連接器15內(nèi)，如圖5所示。之后，該油被送入液壓動(dòng)力環(huán)路，如圖6所示。

另一方面，輔泵7對(duì)抽吸的油加壓，使其進(jìn)入軟管33，該軟管連接輔泵和雙向閥8，如圖5所示。當(dāng)雙向閥8處于一種速度時(shí)，液壓油通過(guò)軟管35和具有止回閥31的用于液壓油的返回管線36而返回排油箱9，如圖5和圖6所示。當(dāng)雙向閥8處于兩種速度時(shí)，來(lái)自輔泵7的油通過(guò)軟管34運(yùn)送，以便油流進(jìn)入流動(dòng)連接器15，該流動(dòng)連接器添加至主泵6和輔泵7，如圖5和圖6所示。

無(wú)論以任何速度，一種或兩種速度，流動(dòng)連接器15內(nèi)的油均被送至液壓回路。在這種情況下，油的流動(dòng)路徑為穿過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥16，其中經(jīng)由管線30得到的少量第一油流流動(dòng)至主導(dǎo)向電磁閥19并在此處返回吸油箱11，第二回流油通過(guò)軟管38流動(dòng)至液壓油返回管線36，第三油流流動(dòng)經(jīng)過(guò)高壓阻止裝置56，如圖7所示。油流經(jīng)該高壓阻止裝置56到達(dá)壓力調(diào)節(jié)閥17，其中少量第一油流通過(guò)管線29流動(dòng)至輔導(dǎo)向電磁閥20并返回吸油箱11，第二回流油通過(guò)軟管37流動(dòng)至用于液壓油的返回管線36，并且第三油流流動(dòng)至流量調(diào)節(jié)止回閥18，如圖7所示。隨后，油通過(guò)軟管53、高壓球閥52、基架47、軟管54，最后到達(dá)液壓致動(dòng)器48，如圖1所示。當(dāng)液壓油到達(dá)液壓致動(dòng)器48時(shí)，由于形狀不同的主導(dǎo)向電磁閥19和輔導(dǎo)向電磁閥20是常開的，因此油壓較低。當(dāng)主導(dǎo)向電磁閥19和輔導(dǎo)向電磁閥20打開時(shí)，其不通電，從而允許通過(guò)將剩余的油通過(guò)軟管38和37送至液壓油返回管線36而使壓力控制閥16和17保持打開。隨后，下傳感器50向電子控制卡57發(fā)送電信號(hào)，電子控制卡負(fù)責(zé)主導(dǎo)向電磁閥19和輔導(dǎo)向電磁閥20的通電和斷電。當(dāng)主導(dǎo)向電磁閥19和輔導(dǎo)向電磁閥20關(guān)閉時(shí)，液壓油流停止通過(guò)管線29和30，從而允許壓力控制閥16和17在處于所設(shè)置的其最大壓力時(shí)關(guān)閉。如果液壓致動(dòng)器48提升由油井內(nèi)的桿串和靜水柱施加的負(fù)載所需的壓力低于壓力控制閥16和17的輸出頻率的壓力，則液壓致動(dòng)器48將開始向上運(yùn)動(dòng)，這是因?yàn)橐簤河土鞯?00％全部進(jìn)入其內(nèi)。如果液壓致動(dòng)器48提升由油井內(nèi)的桿串和靜水柱施加的負(fù)載所需的壓力大于壓力控制閥16和17內(nèi)所設(shè)置的壓力，則液壓致動(dòng)器48將保持靜止，且壓力調(diào)節(jié)閥16和17將減輕通過(guò)軟管37和38的流體的壓力，將油排入用于液壓油的返回管線36內(nèi)。在這種情況下，必須將壓力調(diào)節(jié)成大于控制閥16和17內(nèi)的設(shè)置，從而迫使液壓油流被引導(dǎo)至液壓致動(dòng)器48。

當(dāng)液壓致動(dòng)器處于上部位置時(shí)，上傳感器49向控制卡57發(fā)送電信號(hào)以關(guān)閉主導(dǎo)向電磁閥19和輔導(dǎo)向電磁閥20。該上傳感器49位于基架47的上端，如圖1詳細(xì)所示。以此方式，通過(guò)關(guān)閉將返回至其常開位置的主導(dǎo)向電磁閥19和輔導(dǎo)向電磁閥20，可允許流體通過(guò)管線30和29以及軟管38和37。因此，壓力控制閥16和17內(nèi)的壓力下降至軟管37和38以及用于液壓油的返回管線36內(nèi)的摩擦損失產(chǎn)生的最小壓力。該事實(shí)迫使液壓致動(dòng)器48內(nèi)的加壓油返回到流量調(diào)節(jié)止回閥18，該流量調(diào)節(jié)止回閥控制液壓致動(dòng)器48的向下運(yùn)動(dòng)和速度。隨后，油從流量調(diào)節(jié)止回閥18流動(dòng)至壓力調(diào)節(jié)閥17，以通過(guò)軟管37排放至返回管線36，最后到達(dá)排油箱9。由于高壓阻止裝置56防止液壓油流動(dòng)至壓力調(diào)節(jié)閥16，因此能夠保護(hù)高油流可能導(dǎo)致的飽和。此外，來(lái)自泵的油流動(dòng)通過(guò)雙壓力調(diào)節(jié)閥16到達(dá)軟管38，以到達(dá)朝向排油箱9的用于液壓油的返回管線36的箱。當(dāng)液壓致動(dòng)器48到達(dá)下部位置時(shí)，下傳感器50向電子控制卡57發(fā)送電信號(hào)以通過(guò)關(guān)閉主導(dǎo)向電磁閥19和輔導(dǎo)向電磁閥20開始新周期。引導(dǎo)式下傳感器50位于基架47的下端，如圖1中以細(xì)節(jié)B所示。

用于電氣控制和液壓測(cè)量元件的干燥室12包括動(dòng)力環(huán)路的高壓力計(jì)24，其通過(guò)管線26連接至液壓動(dòng)力環(huán)路，如圖3和圖7所示。因此，壓力計(jì)24測(cè)量液壓致動(dòng)器48向上和向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的壓力。該干燥室12內(nèi)具有壓力計(jì)再循環(huán)環(huán)路23，該再循環(huán)環(huán)路通過(guò)管線27與用于液壓油的返回管線36連接，如圖3和圖7所示。因此，壓力計(jì)23測(cè)量用于液壓油的返回管線36內(nèi)的壓力波動(dòng)，如圖3和圖7所示。此外，干燥室12包括溫度計(jì)25，其測(cè)量進(jìn)入吸油箱11的液壓油的溫度；以及取景器和液位傳感器28，以確保吸油箱11內(nèi)的油位最佳，如圖3所示。最后，干燥室12包括電氣控制面板51，該電氣控制面板具有緊急停止按鈕和用于接通和關(guān)斷馬達(dá)3以及打開和關(guān)閉主導(dǎo)向電磁閥19和輔導(dǎo)向電磁閥20的必要推動(dòng)裝置，如圖3所示。

液壓油在其通過(guò)散熱器10的管的內(nèi)部時(shí)被冷卻。使流體運(yùn)動(dòng)所需的能量由排油箱9與吸油箱11之間的液位高度差提供，如圖4所示。由于復(fù)式泵將油抽吸通過(guò)位于吸油箱11內(nèi)的油過(guò)濾器21以及球閥22，因此其使吸油箱11的液位高度相對(duì)于排油箱9的液位高度降低，如圖4所示。由于散熱器10的長(zhǎng)度較短且橫向流動(dòng)面積較大，因此散熱器10內(nèi)的摩擦損失小于排油箱9與吸油箱11之間很小的高度差。

底盤1具有許多密封并保護(hù)底盤內(nèi)的部件免受環(huán)境影響的蓋。蓋39密封排油箱9，如圖2所示。蓋40包封空氣過(guò)濾器44并連接至液壓致動(dòng)器48內(nèi)的液壓油返回管線55，密封吸油箱11，如圖1和圖2所示。蓋41密封干燥室12以保護(hù)電氣控制和測(cè)量液壓元件，如圖2所示。蓋42密封柜13以保護(hù)液壓動(dòng)力環(huán)路，如圖2所示。最后，蓋43密封柜14以保護(hù)其它電氣部件，如圖2所示。

附圖說(shuō)明

圖1是液壓動(dòng)力單元、基架和液壓致動(dòng)器的透視圖。其中細(xì)節(jié)A為上傳感器49和軟管54，細(xì)節(jié)B為下傳感器50，細(xì)節(jié)C為高壓球閥52。

圖2是可觀察所有外蓋的液壓動(dòng)力單元的透視圖。

圖3是可觀察內(nèi)部部件的液壓動(dòng)力單元的透視圖。

圖4是液壓動(dòng)力單元的透視圖和液壓動(dòng)力單元的側(cè)視圖，可觀察排油箱9和吸油箱11內(nèi)的油面以及機(jī)器的內(nèi)部部件。

圖5是可觀察主液壓泵6和輔液壓泵7的抽吸和排放的液壓動(dòng)力單元馬達(dá)的透視圖。

圖6是與主泵6和輔泵7的抽吸和排放連接的液壓動(dòng)力環(huán)路的透視圖。

圖7是液壓動(dòng)力環(huán)路的透視圖。

附圖標(biāo)記列表

1.底盤

2.風(fēng)扇

3.馬達(dá)

4.鐘狀罩

5.柔性耦接件

6.主泵

7.輔泵

8.雙向閥

9.排油箱

10.散熱器

11.吸油箱

12.用于電氣控制和測(cè)量液壓元件的干燥室

13.用于液壓動(dòng)力環(huán)路的柜

14.用于電氣部件的柜

15.流動(dòng)連接器

16.用于油再循環(huán)的壓力控制閥

17.用于回油的壓力控制閥

18.流量調(diào)節(jié)止回閥

19.主導(dǎo)向電磁閥

20.輔導(dǎo)向電磁閥

21.液壓油抽吸過(guò)濾器

22.球閥

23.再循環(huán)環(huán)路壓力計(jì)

24.動(dòng)力環(huán)路壓力計(jì)

25.溫度計(jì)

26.連接動(dòng)力環(huán)路與壓力計(jì)24的管線

27.連接返回管線36與壓力計(jì)23的管線

28.觀察器和液位傳感器28

29.連接導(dǎo)向電磁閥20與壓力調(diào)節(jié)閥17的管線

30.連接導(dǎo)向電磁閥19與流量控制閥16的管線

31.止回閥(Cheque anti-retorno)

32.用于連接主泵6與流動(dòng)連接器15的軟管32

33.用于連接輔泵7與雙向閥8的軟管33

34.用于連接雙向閥8與流動(dòng)連接器15的軟管34

35.用于連接雙向閥8與返回管線36的軟管35

36.用于液壓油的返回管線

37.用于連接壓力調(diào)節(jié)閥17與返回管線36的軟管

38.用于連接壓力調(diào)節(jié)閥16與返回管線36的軟管

39.回流箱的蓋

40.吸油箱的蓋

41.用于干燥室12的蓋

42.柜13的蓋

43.柜14的蓋

44.空氣過(guò)濾器44

45.橫蓋45

46.開口46

47.基架47

48.液壓致動(dòng)器

49.上傳感器

50.下傳感器

51.電氣控制面板

52.高壓球閥

53.用于連接液壓動(dòng)力環(huán)路與高壓球閥52的軟管

54.將基架47連接至液壓致動(dòng)器48的軟管

55.將液壓致動(dòng)器48連接至吸油箱11的返回管線

56.高壓阻止裝置

57.電子控制卡

58.抽吸架

59.左側(cè)排氣格柵

60.右側(cè)排氣格柵