專利名稱：一種非對(duì)稱運(yùn)行的無游梁式煤層氣抽采方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工礦企業(yè)油氣田開發(fā)工程領(lǐng)域，具體涉及一種非對(duì)稱運(yùn)行的無游梁式煤層氣抽采方法極其裝置。
背景技術(shù)：
我國目前已有煤層氣井2600多口，投入排采的1000多口，使用的抽采設(shè)備基本上都是抽采石油所用的設(shè)備，如抽油機(jī)、抽油管、抽油桿和抽油泵等。抽油機(jī)是廣泛應(yīng)用于各種油氣田開發(fā)的抽油設(shè)備，經(jīng)過多年的發(fā)展，其產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度較高，可基本滿足油田的需要。但煤層氣開采剛剛起步，還沒有形成自己的體系，隨著我國煤層氣規(guī)模化開發(fā)的來臨，現(xiàn)有的抽油設(shè)備不能完全適應(yīng)煤層氣的排采要求，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響煤層氣井的產(chǎn)量。目前，國內(nèi)尚無適用于煤層氣開采的專用排采設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)中多采用大功率異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，通過驅(qū)動(dòng)游梁和其它械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為抽油桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)油或水的抽采。而這種直線的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)是對(duì)稱的，即抽汲和下放的速度是一樣的。但煤層氣井的排采與抽油機(jī)的采油的要求不一樣，它要求排采時(shí)液面要?jiǎng)蛩佟?緩慢下降，所以對(duì)稱的直線往復(fù)式往往造成能源的極大浪費(fèi)，且不適宜煤層氣的開發(fā)，有時(shí)甚至造成安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)果簡單、節(jié)省能源損耗、且適宜于煤層氣開發(fā)的非對(duì)稱運(yùn)行的無游梁式煤層氣抽采方法，并提供實(shí)施該方法所采取的裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明中，一種非對(duì)稱運(yùn)行的無游梁式煤層氣抽采方法，在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下，抽油桿做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)抽油管底部的抽油泵不斷抽取煤層中的水，在此過程中，抽油桿的上行速度慢于抽油桿的下行速度。所述抽油桿的上行速度為0. 01 0. 20m/s，抽油桿的下行速度為0. 30 0. 5m/s。本發(fā)明中，一種實(shí)施上述抽采方法所采用的非對(duì)稱運(yùn)行無游梁式煤層氣抽采裝置，它包括底座以及位于底座上方的機(jī)架，在機(jī)架上設(shè)有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪上設(shè)有牽引皮帶， 牽引皮帶一端通過光桿連接抽油桿，牽引皮帶的另一端連接配重箱；所述的導(dǎo)向輪與電機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪相連接，電機(jī)與減速機(jī)相連接，減速機(jī)與控制器相連接。所述的電機(jī)可以為開關(guān)磁阻電機(jī)。所述的電機(jī)還可以為永磁同步電機(jī)。所述的控制器為可編程控制器或單片機(jī)或DSP控制器。所述機(jī)架的前后兩側(cè)分別連接有前支架和后支架。所述的驅(qū)動(dòng)輪還與剎車裝置相連接。采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，根據(jù)煤層氣抽采的實(shí)際工藝要求，提出使用開關(guān)磁阻電機(jī)或永磁同步電機(jī)做動(dòng)力源，通過開關(guān)磁阻電機(jī)控制器或變頻器開控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)速度不同，使得提升抽油桿時(shí)電機(jī)速度慢些，下放抽油桿時(shí)電機(jī)速度快些，從而實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱運(yùn)行。這樣在同樣一個(gè)沖次的時(shí)間內(nèi)，由于提升抽油桿的速度變慢，使得抽油泵的充盈率更高，且井下水位下降緩慢，從而避免了對(duì)煤層氣儲(chǔ)層的傷害。


圖1為本發(fā)明非對(duì)稱運(yùn)行的無游梁式煤層氣抽采裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的后視圖；圖3為圖1中俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中，非對(duì)稱運(yùn)行的無游梁式煤層氣抽采方法，是指在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下， 抽油桿做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)抽油管底部的抽油泵不斷抽取煤層中的水。在此過程中，抽油桿的上行速度慢于抽油桿的下行速度。具體地說，抽油桿的上行速度為0. 01 0. 20m/s,即可以為0. 01m/s、0. 05m/s、 0. lm/s、0. 15m/s、0. 20m/s中的任意一種；抽油桿的下行速度為0. 30 0. 5m/s,即可以為 0. 30m/s、0. 40m/s、0. 50m/s 中的任意一種。如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明中，實(shí)施上述抽采方法所采用的非對(duì)稱運(yùn)行無游梁式煤層氣抽采裝置，它包括大底座1和小底座2，在小底座2上方固定設(shè)置機(jī)架3，機(jī)架3 通過螺栓與上平臺(tái)相連。另外，為牢靠起見，通過前支撐4與機(jī)架3加固，通過后支撐9與大底座1相連。在機(jī)架3的上平臺(tái)上設(shè)置導(dǎo)向輪7、驅(qū)動(dòng)輪13、電機(jī)18和減速機(jī)8 ；其中，驅(qū)動(dòng)輪13 是傳遞扭矩的執(zhí)行件，導(dǎo)向輪7與電機(jī)18和驅(qū)動(dòng)輪13相連接，電機(jī)18通過減速器8和聯(lián)軸器15與驅(qū)動(dòng)輪13相連，減速機(jī)8與控制器11相連接。在導(dǎo)向輪7上設(shè)有牽引皮帶17， 且牽引皮帶17 —端通過懸繩器6連接光桿5，光桿5下方連接抽油桿，牽引皮帶17的另一端連接配重箱10，通過精確調(diào)節(jié)配重箱10的重量與抽油光桿平衡，使得機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。這樣，在控制器11的控制下，通過調(diào)節(jié)電機(jī)18的轉(zhuǎn)速，從而控制抽油桿的上升/下降速度。需要說明的是，上述的電機(jī)18可以為開關(guān)磁阻電機(jī)，也可以為永磁同步電機(jī)?？刂破?1為可編程控制器或單片機(jī)或DSP控制器，它用來控制控制電機(jī)18的頻繁換向、起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速、調(diào)沖程等各種功能。上述的控制器11位于電氣柜中，電氣柜固定在大底座上，梯子12便于安裝和檢修時(shí)使用。另外，上述的驅(qū)動(dòng)輪13還與剎車系統(tǒng)相連接，剎車系統(tǒng)14由自動(dòng)剎車裝置和手動(dòng)剎車裝置構(gòu)成，自動(dòng)剎車裝置和手動(dòng)剎車裝置便于在緊急情況下停車以保證安全。這樣，為了實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱運(yùn)行，在使用上述裝置時(shí)，對(duì)于開關(guān)磁阻電機(jī)，可以通過控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的輸出電壓的高低來控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)速度不對(duì)稱；對(duì)于永磁同步電機(jī)，可以通過變頻器或伺服控制器來改變電機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)的速度不對(duì)稱。在設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，可直接對(duì)電機(jī)控制器進(jìn)行設(shè)定；另外，還可以通過PLC控制器等實(shí)時(shí)對(duì)電機(jī)控制器進(jìn)行設(shè)定，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1.一種非對(duì)稱運(yùn)行的無游梁式煤層氣抽采方法，在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下，抽油桿做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)抽油管底部的抽油泵不斷抽取煤層中的水，其特征在于抽油桿的上行速度慢于抽油桿的下行速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱運(yùn)行的無游梁式煤層氣抽采方法，其特征在于所述抽油桿的上行速度為0. 01 0. 20m/s，抽油桿的下行速度為0. 30 0. 5m/s。
3.一種實(shí)施上述權(quán)利要求1抽采方法所采用的非對(duì)稱運(yùn)行無游梁式煤層氣抽采裝置， 它包括底座以及位于底座上方的機(jī)架，在機(jī)架上設(shè)有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪上設(shè)有牽引皮帶，其特征在于牽引皮帶一端通過光桿連接抽油桿，牽引皮帶的另一端連接配重箱；所述的導(dǎo)向輪與電機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪相連接，電機(jī)與減速機(jī)相連接，減速機(jī)與控制器相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對(duì)稱運(yùn)行無游梁式煤層氣抽采裝置，其特征在于所述的電機(jī)為開關(guān)磁阻電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對(duì)稱運(yùn)行無游梁式煤層氣抽采裝置，其特征在于所述的電機(jī)為永磁同步電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對(duì)稱運(yùn)行無游梁式煤層氣抽采裝置，其特征在于所述的控制器為可編程控制器或單片機(jī)或DSP控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3 6任一所述的非對(duì)稱運(yùn)行無游梁式煤層氣抽采裝置，其特征在于 所述機(jī)架的前后兩側(cè)分別連接有前支架和后支架。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非對(duì)稱運(yùn)行無游梁式煤層氣抽采裝置，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)輪還與剎車裝置相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非對(duì)稱運(yùn)行的無游梁式煤層氣抽采方法，在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下，抽油桿做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)抽油管底部的抽油泵不斷抽取煤層中的水，其中抽油桿的上行速度慢于抽油桿的下行速度。采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，根據(jù)煤層氣抽采的實(shí)際工藝要求，提出使用開關(guān)磁阻電機(jī)或永磁同步電機(jī)做動(dòng)力源，通過開關(guān)磁阻電機(jī)控制器或變頻器開控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)速度不同，使得提升抽油桿時(shí)電機(jī)速度慢些，下放抽油桿時(shí)電機(jī)速度快些，從而實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱運(yùn)行。這樣在同樣一個(gè)沖次的時(shí)間內(nèi)，由于提升抽油桿的速度變慢，使得抽油泵的充盈率更高，且井下水位下降緩慢，從而避免了對(duì)煤層氣儲(chǔ)層的傷害。
文檔編號(hào)E21B43/00GK102220853SQ20101014537
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者王新川, 王泰華, 王紅旗, 王育生, 蘇現(xiàn)波 申請人:河南長江石油機(jī)械有限公司