气动游梁式抽油机

美国专利3,971,2131976年7月27日气动游梁式抽油机发明人：德克萨斯州，沃斯堡，罗伯特·凯利。提起时间：1974年11月4日申请号：520430摘要步进游梁式抽油机为从油井中开采出液体提供气体压强。这个装置是由气压驱动气缸的活塞向上，向下往复运动从而使游梁相对应的摆动并且从油井中采出液体。压力下的气体从井口通过双向阀以引导液压缸在相对端交替的方式，所以活塞有相反方向的动力冲程。每个动力冲程，除了移动步进梁，还用于为上述的的功率冲程充分的压缩气体并把它注入销售管线。双向阀的设定是从井口提供压力下的气体，并且让顶针阀响应于游梁的上下运动，通过手动调节其停止和运行。驴头是为了抵消由重力或是气动缸挤压以及运动挤压而提供反平衡气压，在本发明中，反平衡气体压被储存在一个中空的防滑的装配体中。所要求的附图美国专利1976年7月27日共4张第1张3971213美国专利1976年7月27日共4张第1张3971213美国专利1976年7月27日共4张第1张3971213美国专利1976年7月27日共4张第1张3971213美国专利1976年7月27日共4张第1张3971213气动游梁式抽油机发明背景本发明涉及一种气动梁式抽油机并且他是我审理中的部分延续，申请序列号355577，1973年4月30日过期。在抽油机采油领域，一直都是使用汽油或电动发动机的一般惯例驱动游梁从而达到抽油目的。这样的设备还没有被证明是完全令人满意的因为他们需要日常维护，而且油井经常位于偏远和孤立的无法进入并且难以供应汽油或电力领域。当天气特别坏的时候，维修问题也在加剧，而能源供应要求使汽油或电动驱动器相对低效并且昂贵。对于使用汽油，石油必须从井中清除，运送到一个炼油厂，提炼成汽油和汽油再运回到油井所在的地方。对于利用电能，石油必须从油井中运来；燃烧提供热能，热能必须转换成为电能，电能必须由电线传送到油井所在的位置。人们以前曾试图取消外部的能量来源，通过利用气体压力从油井中开采出石油。在这些尝试中，气举装置和直接压缩气体作动力泵较常见。例如，参见1968年11月26日颁发给鲁弗斯B.约翰斯顿美国专利序列号3412646。直接气动驱动泵不能够从下冲程储能所以这种能量可以用于在上冲程中提供帮助。一个进一步的尝试已经利用的能量在游梁装置被井口压力下的气体驱动的储存功能，在此装置中，气体被用于操作滑片式空气偏心马达，该马达是通过离心式离合器，传动带连接驱动器和曲轴驱动游梁的减速箱来控制。为了使用于操作空气马达的气体返回销售管线，井口气体压力必须比销售管线压力高得多，以便在从电动机的排气的压力，仍然超过了销售管线背压。发明概要本发明利用的气体的压力从井泵出的液体中迅速和有效的方式消除所描述的缺点。所述气体是交替地进入液压系统的相对端，以实现步进梁的往复运动。由此气缸在每一个动力冲程方向。这个冲程是利用压缩气体的能量的一部分是用来传授以前的动力冲程，这些气体被压缩并且充分地将其注入销售管线。以这种方式，一只有几磅的压力降相对较小的井口压力和销售管线之间的压力差可被利用以实现泵输送出油井中的液体。套管头压井的气体通过一二位置定向控制阀控制一个由活塞杆连接气缸的游梁。定向控制阀具有两个压力线每个都连接到用于交替地在气缸的相对端施加气体压力到汽缸的相对侧活塞。定向控制阀有选择地由气动执行器和套管头压力下的气体移动到它的2个位置。并且由具有顶针阀响应，游梁的上下运动，当游梁向上动力冲程时行走的末端时压缩到达其所需的最下部，当步进梁的后端到达其所需的最上面位置时，给予一个向下的冲程的动力。抽油机冲程长度的控制是通过由一个游梁和具有可调停止向上形成的接合和移动顶针阀的换向阀进行设置。从油井套管的压力线被连接到方向控制阀在压力下从油井中选择性或者通过两个压力线的气体供应到气压缸。压缩的能量由此被施加到活塞，这反过来促进游梁从油井完成对石油的开采。当换向阀供应压力下的气体给活塞的一侧，它连接活塞另一端的气缸和销售管线的导管。因此，完成气压缸的一个冲程之后，该气体的一部分通过回行程重新压缩和注入销售管线，使得没有气体损失或浪费。此外，压缩的能量是守恒的，因为只有这样的使用能量才能驱动游梁式抽油机。游梁的平衡是通过在另一端的端部上的驴头安装来实现，反平衡则是由传统的平衡重以及通过游梁运动产生的气缸驱动和利用通过在下冲程压缩空气储存能量来实现。平衡重通过抽油周期下冲程运动时被提升高度来储存能量，并且这种储存的能量被自动利用在帮助泵活塞和液体在抽油运动上冲程的提升，来平衡重力对泵柱和液柱的影响。相似的，在使用平衡气缸的具体事例中，抽油周期下冲程部分压缩空气，在抽油周期上冲程，压缩的空气膨胀推动活塞向上并且推动游梁平衡。蓄能器为储存压缩空气提供空间，很好的形成了相互关联支撑且中空防滑的空间。因此，本发明的一个原则上的对象是提供一种能够利用产生气体的油气井的设备装置，用一种新颖且有效的方式中驱动游梁式抽油机。本发明的另一目的是提供描述自动压缩气体并返回用于油的销售管线以避免损失或浪费燃气特征的装置。本发明的另一个目的是提供一种能够在套管头压力及销售管线压力之间操作，具有相对小的压力降的一种装置。本发明的一个更进一步的目的是提供一种新的蓄能器或储能储集物的装置，用于抽油机装置的结构支架。考虑与所附的绘图结合时本发明的其他对象、优点和新颖的特点，将从下面的详细说明。图纸简述图1是按照本发明具有圆柱气缸平衡罐的气动抽油机的整体侧视图。图2A和2B是在图1的装置中使用的控制系统的示意图。图3是在图1上剖开部分的上视图。图4是带有与平衡气缸结合的一个单独的气罐的气动游梁式抽油机的另一实例的侧视图。图5是使用配重平衡结合本发明的气动抽油机的另一实例的侧视图。描述说明的具体从附图中可以看出，本发明从油气田抽出液体，该抽油机装置包括包括往复倾斜游梁12，有连接到摆动梁的活塞22上的气压缸11，阀装置16适于连接到油井套管头10用于在压力下接收气体从其以及用于连接到一个气体销售管线34，以及导管18和19连接在阀装置16的液压缸11的相对端部，所述阀装置16形成用于在压力下有选择地提供气体到汽缸11的端和用于连接各气缸以的另一端，销售管线34，由此将活塞21向气缸力的气体，例如另一端的运动因此进入销售管线34，阀装置16在交替的圆筒两端在被供给的气体的压力下响应于倾斜游梁12的运动。按照常规游梁抽油机的实际，驴头13安装在游梁的一端，设置有连接到一个光杆15的在井口套管做垂直往复运动的绳缰，驴头13的振荡运动为在轴摆动梁枢轴23送能量到油井，并通过一个输送管线30抽液体。从井口压力下的气体通过一个节流阀14通过供给管道17到阀传递装置16，背压调节器20保持供给到销售管线34的井口气体以适当的操作压力并由此确定在套管之间的压力降和在销售管线34中的压力的背压。管道18和19在这里显示为连接到液压缸11的邻近活塞杆端和远离活塞杆的端部。活塞22在这里显示为被设置成其轴线大致垂直并在枢轴23上驴头13相反的那一侧：活塞杆22的端部可转动接在游梁12，以及气缸11的下端可转动地连接到支撑滑动结构38。以这种方式，向下在圆筒11的活塞21的运动将拉下游梁12和摆动驴头13向上绕枢转点23，从而提供上冲程。相反，在气缸11的活塞21向上的运动也将向上推压游梁12驴头13向下摆动，提供反冲程的动力。作为本发明的一个重要特征，当一定量的气体被用来移动气缸11中的活塞21向上或向下运动时，这种气体由活塞的反向冲程压缩，阀装置16允许被压缩的气体流经管道37和销售管线34，或一个适合储存气体的装置或液化装置（未指出）。活塞21在气缸11中相当缓慢地移动，而气动缸提供了非常有效的和长寿命的密封以防止气体逸出。这一点，加上设备的压缩功能，几乎完全避免了浪费或损失的气体本身，而相对较低的速度和缺乏居间机制中的任何浪费或损失，又大大降低摩擦损失。按照本发明，阀门装置16包括一个二位换向控制值，它的设定是由气动执行机构完成的方式连接到活动梁形成移动方向控制阀的两个在压力下供应气体给气缸11的两个位置，气动传动装置指的是用于移动方向控制阀和作为步进梁到达其行程的所需改变的范围。这表明，执行机构的气动装置响应一个选择器装置，包括顶针阀26和安装在标准的25支持跨39的防滑结构38。顶针阀26上设可有往复运动的可向上运动的29和可向下运动的31这两个阀体元件。杆24固定在步进梁12在接近顶针阀26处，和27和28进行杆接合以防止29和31运动出界。由上述杆24只能在其固定方向上下运动。控制系统的操作在图的示意图2a和2b中更详细地显示。当停止元件27缓慢的向下运动，和29接触从而造成被压的气体通过控制线32到达控制阀16。在这种情况下，控制阀在压力下16供应气体，11至19缸底。这迫使缸11中的活塞21向上运动来推动游梁12运动，并重新在气缸11上端充分的压缩气体，气体通过管线18和管道37被强制推入销售管线34，使其反压。当杆24向上移动接触到游梁12，停止元件28最终与31接触，换向阀26移动到另一个阀口的位置。在这个位置上，阀门26提供压力下的气体通过36通向线33向低端方向控制阀16，使阀门移动到其另一个终端位置。在这个位置上，18号线通过17号线和19号线连接，并通过回流管道37连接到销售线34。因此，垂直距离通过游梁12绕枢轴23摆动的范围确定由定位停止元件27和28的位置。这些停止元件通过固定螺丝安装在杆24上并可调可拆卸，从而使得抽油机的冲程上限和下限，可以很容易的调整。图1所示的抽油机安装在一个滑道38上，在图3中显示的更详细。该滑道有几个实心十字梁39与其余部分的滑道是中空的。有一个阀注入空气。如图1所示，一个反平衡缸42安装在梁12与连接的管道43的顶部之间。气缸的空心部分防滑。反平衡缸42由一个活塞44形成在一个机械连接到游梁12和联动机构47的连接杆46上。反平衡缸的作用是在抽油周期的下冲程过程中储存能量。活塞44压缩空气通过管道43进入中空滑道38。在抽油周期的上冲程过程中，游梁12按顺时针方向在压缩空气促使活塞44向下从而减轻气缸11带动游梁旋转的压力。空气通过排气口48在气缸42的活塞44被排放到大气中。图4中的抽油机类似于图1中所示的一个，但除了4图中所示的洗气罐49而图1所示的没有滑道38的整体部分。在图4中所示的装置中使用了一个单独的滑道51。该容积罐49具有压力表52，和一个开启阀53，进入罐和一个容积罐排水54注入空气。在图5所示的气动梁式抽油机与图1所示的装置相似，但图5中的装置采用平衡重56而不是反平衡气缸。配重56和反平衡缸相似，在抽油周期的下冲程中游梁12逆时针转动举起平衡重增加重力势能。游梁上冲程时，平衡重56的重力势能转换成游梁12顺时针旋转的动能。配重56在上冲程中减少的压力，应用于活塞11上的影响游梁的上行程。图5中的单元可以安装在任何适当的滑道57。当然，因为图5没有反平衡缸，该装置不需要任何体积罐。从上面的描述中，本发明是可操作的，利用气体压力从任何油气井中采出液体。在本发明的操作中，气缸11所需的压力只需稍大于输出气体管路34中的压力：此压差由输出气体管路上的压力调节器20保持。从上述情况看，气动游梁式抽油机的发明，其在长时间内操作和使用压缩的能量，在长时间使用能源的能力方面是特别有价值的。此外，本装置在节约稀缺的化石燃料能源也是很有价值的，其返回的气体用于销售线，只有轻微的压力下降。同样地，该装置以利用压缩的最小能量，且无泄漏或浪费气体的方式来操作。我声明：1.用于从油气井抽吸液体装置，包括抽油机具有往复行倾斜的游梁；有一个活塞连接在所说的游梁的气动缸；适用于连接到井口的阀装置，用于在压力下接收气体，并用于连接到气体销售管线；和管道连接所述阀和所述气缸的相对端；所述所述阀装置被构成用于在压力下有选择地提供气体到所述筒的端部和用于连接的另一端气缸的销售线，由此活塞朝向所述的方向运动并进入所述气缸的另一端部的销售管线；所述阀装置响应于所述游梁的倾斜运动，以使其在压力下的气体供给