复合油缸式液压抽油机设计分析

　　1 前言

　　随着我国油田的不断开发，我国东部大部分油田已进入了注水开发的中后期，为了提高稠油井的产量和油藏的开采效率，要求采油设备必须具有长冲程、低冲次和大负载的特点。实践表明，游梁式抽油机尽管是使用制造经验较为成熟的机型，是现有有杆抽油设备的主力，但是把其发展成为长冲程大负载抽油机的困难较大，而无游梁抽油机在这方面具有较大的优越性。在无游梁式抽油机中，液压抽油机具有传能密集可使整机结构紧凑，重量轻，适应工况范围广，冲程长度和冲程次数调节方便等特点。因此，液压抽油机在我国可望会得到较快的发展，并会在今后几年内出现几种不同型式的液压抽油机用于油田的采油作业。针对我国海洋油田及陆地油田的开发实际，尤其针对我国西部油田开发前景，液压抽油机的开发与应用前景是相当广阔的，也是势在必行的。

　　为此，本人提出并设计了一种结构独特的复合油缸与蓄能器相结合的液压抽油机，命名为复合油缸式液压抽油机。该复合油缸式液压抽油机在抽油杆下行程时．能够回收抽油杆下落的重力势能并将其储存在蓄能器中，在抽油杆上行程时，储存在蓄能器中的能量释放出来帮助液压泵起升抽油杆，因此节能效果显著。

　　2 复合油缸式液压抽油机基本结构

　　复合油缸式液压抽油机系统基本结构如图1所示。该复合油缸7由大小2个活塞缸组合而成，大活塞缸的空心活塞杆兼作小活塞缸的缸筒，小活塞缸的活塞杆固定在大活塞缸的底盖上。这样，复合油缸分成3个作用面积互不相等的油腔Q1、Q2和Q3。Q1腔的油口与蓄能器相连，Q2、Q3腔的油121分别与电液换向阀6的两个油口相连。通过电液换向阀的换向．Q2、Q3腔交替与高低压油相通。电液换向阀的换向是由控制抽油杆上下行程的两个无触点行程开关来操纵的。溢流阀2起安全保护作用，当抽油机过载时该阀开启溢流。减压阀4控制Q1腔一蓄能器回路的最低压力，并通过该阀向Q1腔一蓄能器回路自动补油。溢流阀3控制Q1腔一蓄能器回路的最高压力，从而使该回路的压力控制在一定范围内。

　　1．液压泵2、3．溢流阀4．减压阀5．蓄能器

　　6．电液换向阀7．复合油缸8．空心活塞杆

　　图1 复合油缸式液压抽油机系简图

　　3 复合油缸式液压抽油机工作原理

　　空心活塞杆的下端与抽油杆相连，这样当空心活塞杆向上运动时就可带动抽油杆实现上行程，当空心活塞杆向下运动时抽油杆实现下行程。首次运行时，电液换向阀6切换至右位，液压泵向Q2腔供油，Q3腔回油，此时由于蓄能器中未充入液压油，Q1腔一蓄能器回路处于低压状态使减压阀开启，液压泵也向Q1腔供油，使空心活塞杆上行带动抽油杆实现上行程。当抽油杆上行至终点时，无触点行程开关发出电信号，使电液换向阀6右端电磁铁断电，左端电磁铁通电，即电液换向阀6切换至左位。液压泵向Q3腔供油，Q2腔回油，在抽油杆重力及油液压力的作用下空心活塞杆向下运动，抽油杆实现下行程，同时Q1腔中的油液被挤人蓄能器中，蓄能器中的气体被压缩储存了能量。当抽油杆下行至终点时，无触点行程开关发出电信号，使电液换向阀6左端电磁铁断电，右端电磁铁通电，即电液换向阀6切换至右位。液压泵向Q2腔供油，Q3腔回油，同时蓄能器向Q1腔释放上次回收的能量，与Q2腔中的油压作用力一起使空心活塞杆上行带动抽油杆实现上行程。这样就可以实现抽油杆上下行程的不断往复运动，从而可带动抽油泵柱塞不断上下往复运动，实现抽汲原油的作业。当电液换向阀6左右两端电磁铁都断电时，抽油杆在任意位置停留。