一种石油开采方法及装置与流程

土层或岩石的钻进;采矿的设备制造及其应用技术1.本发明涉及石油开采技术领域，具体公开了一种石油开采方法及装置。背景技术：2.石油是现代社会发展不可缺少的能源或资源，石油经过开采和提炼之后可以被分为汽油、航空煤油、柴油、机油等各种产品，为汽车、飞机、轮船等几乎所有的机器提供能源。现有的石油开采装置多采用磕头机进行石油开采工作，磕头机需要无休息工作以保证石油开采效率，但是由于磕头机每次带动抽油杆上下往复运动一次的行程固定，使得抽取的石油每次也就固定的量，无法提高在抽油杆上下往复运动一次的过程中来提高抽油量，从而导致对石油的开采效率无法得到提高。3.例如申请号为201710923426.8的发明专利就公开了一种智能石油开采泵，其结构包括抽拉装置、底座、控制器、传输线、负重装配装置、传动轴杆、主传动臂、抽拉传动接头、角度感应器、支撑传动接头、传动连接板、提拉装配驴头、驴头连接绳、拉绳装配器、开采连接绳、抽取泵杆、支撑塔、抽拉连接杆，底座为长方体，顶端左侧前方锁接有控制器，顶端左侧水平焊接有抽拉装置，顶端右侧锁接有支撑塔，支撑塔为梯形，顶端一体化设有支撑传动接头；该发明专利公开的就是磕头机类型的石油开采装置，最主要对其往复运动的动力设备进行了改进，但是仍无法改变抽拉杆每上下往复运动一次过程中的抽油量，仍无法提高对石油的开采效率。因此，针对现有磕头机以及上述智能石油开采泵的不足，本发明公开了一种能够较大提高石油开采效率的开采装置以及开采方法。技术实现要素：4.本发明的目的是针对现有磕头机以及上述智能石油开采泵的不足，本发明公开了一种能够较大提高石油开采效率的开采装置以及开采方法。5.本发明是通过以下技术方案实现的：6.一种石油开采装置，包括底座、支撑塔、摆动臂、往复驱动装置、提拉装配驴头和抽油组件，所述支撑塔固定在底座上表面，所述摆动臂的中间段与支撑踏顶端的转动座转动连接，所述往复驱动装置与摆动臂的一端相连接，所述提拉装配驴头与摆动臂的另一端相连接，所述抽油组件设置在提拉装配驴头的正下方，所述摆动臂靠近往复驱动装置一侧的上表面开设有条形限位滑槽，位于所述条形限位滑槽的两端均固定连接有挡块，所述条形限位滑槽中设置有配重滑块，且配重滑块的两侧面上均连接有第一弹簧，两个所述第一弹簧的端部均与对应的挡块相连接，所述配重滑块朝向提拉装配驴头的侧面上连接有提拉绳，靠近所述提拉装配驴头一侧的摆动臂上表面设置有第一导向轮，所述提拉绳穿过挡块和第一导向轮伸入提拉装配驴头中设置，所述提拉装配驴头的内部设置有将提拉绳向下导向的第二导向轮；7.所述抽油组件包括抽油管、抽拉杆和活塞组件，所述抽油管插入地面中且底部伸入石油层中设置，所述抽油管伸出地面的上端连接有采油树，所述采油树上连接有出油接管，所述抽油管的底端开设有进油孔，位于所述进油孔的上方活动设置有第一密封球，所述活塞组件包括设置在第一密封球上方抽油管中的圆台状外壳体，所述圆台状外壳体的下表面开设有通孔，位于所述通孔上方的圆台状外壳体中设置有第二密封球，所述圆台状外壳体的外圆面上设置有橡胶密封层，且橡胶密封层的外表面与抽油管的内壁相贴合设置，所述圆台状外壳体的上表面呈环形阵列状开设有多个出油孔，所述抽拉杆中空设置且与圆台状外壳体上表面的中心处相连通，所述抽拉杆的顶端连接有限位环，所述限位环的两端对称连接有凸轴，每个所述凸轴上均转动连接有活动提拉杆，所述活动提拉杆的顶端与提拉装配驴头中的销轴转动连接，所述抽拉杆的中空内腔上端固定连接有限位块，所述限位块上开设有将提拉绳穿过的穿绳孔，所述提拉绳穿过限位块伸入抽拉杆中空内腔的下端连接有密封活塞，所述密封活塞的上表面与限位块之间设置有第二弹簧；8.所述往复驱动装置包括安装在底座上表面的机台和驱动电机，所述机台的上端设置有驱动轴，所述驱动电机与驱动轴之间设置有减速机，所述驱动轴的两端均连接有曲柄杆，每个所述曲柄杆上均连接有平衡块，所述摆动臂的端部与对应的曲柄杆之间转动连接有摇杆。9.作为上述方案的进一步设置，所述条形限位滑槽的两侧壁和底壁均设置成光滑面，且在光滑面上设置有耐磨层。10.作为上述方案的进一步设置，所述配重滑块有金属铁、铜或者铅材料制成，且配重滑块的下端形状与条形限位滑槽相匹配。11.作为上述方案的进一步设置，所述摆动臂上表面设置的第一导向轮设置有两组，且分别设置在靠近条形限位滑槽和提拉装配驴头的位置处的摆动臂上表面。12.作为上述方案的进一步设置，所述提拉绳由钢丝拧结成型。13.作为上述方案的进一步设置，所述抽油管的上端与采油树之间由法兰件密封连接，且在两者连接处之间设置有密封圈。14.作为上述方案的进一步设置，所述采油树上的出油接管设置有一个或者多个，且分别连接在采油树的不同高度位置处。15.作为上述方案的进一步设置，位于所述第二密封球上方的圆台状外壳体中固定连接有折流挡板。16.作为上述方案的进一步设置，两个所述摇杆的上端共同连接有横杆，所述横杆的上表面中间位置处设置有与摆动臂的端部转动连接的转动连接件。17.另外，本发明还提供了一种使用上述石油开采装置进行的石油开采方法，包括如下步骤：18.1)探测储油量大的油田，然后将整个底座、支撑塔、摆动臂、往复驱动装置、提拉装配驴头安装在石油层上方；19.2)利用钻井设备对土壤进行钻井，然后将抽油管沿着钻井伸入到地面中，并使得抽油管的底端伸入石油层中；20.3)待抽油管插入完成后，再将抽油组件进行装配，装配完成后通过活动提拉杆、提拉绳与抽油组件进行连接；21.4)通过管道将储油罐与采油树上的出油接管相连接，然后启动驱动电机，通过摆动臂和提拉装配驴头的上下往复摆动完成对石油层中石油的开采过程。22.有益效果：23.1)本发明公开的石油开采装置在提拉装配驴头往下摆动过程中，此时整个摆动臂也朝向抽油组件的一端向下倾斜，而配重滑块在自身重力作用下克服两个第一弹簧的作用力朝着提拉装配驴头一端移动，同时抽拉杆内部的第二弹簧则推动中空内腔中的密封活塞向圆台状外壳体处推动，并同步随着活塞组件向抽油管下端移动；当提拉装配驴头往下摆动过程中，摆动臂会产生反向倾斜，此时配重滑块在自身重力作用下克服第一弹簧和第二弹簧的作用力向另一头滑动，并通过提拉绳的作用将抽拉杆中空内腔中的密封活塞向上与抽拉杆同步提升，此时抽取的石油不仅充满了活塞组件下方的抽油管，而且密封活塞下方的抽拉杆中空内腔中也充满了石油。综上所述，本石油开采装置在每往复运动一次过程中能够多抽取充满抽拉杆中空内腔中部分的石油，能够有效提高15-20％的石油开采效率，其结构设计巧妙，对提高石油开采效率有着较大的提升。24.2)本发明公开的石油开采方法采用了本技术中设计的石油开采装置，使得整个石油开采与现有磕头机开采相比，能够在功率、能耗不变的前提下提高15-20％的石油开采效率，整个石油开采的方法更加合理，实际石油开采效率得到极大提高。25.3)本发明公开的抽油量、抽油效率计算方法能够充分考虑抽拉杆中空内腔中充满的石油，使得抽油量的计算结果更加准确。在获得当前冲次、抽油效率以及抽油量后在操作终端中进行显示，使工作人员可以通过操作终端简单的读取石油开采装置当前的状态，方便对石油开采装置进行智能控制，避免石油开采装置带故障运行，保证石油开采装置高效、低功耗、安全运行，减少能源浪费和设备损耗；同时工作人员可以快速了解该石油开采装置的产量，便于安排该石油开采装置的所处油井的生产计划，提高生产效率。附图说明26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。27.图1为本发明的第一角度立体结构示意图；28.图2为本发明的第一角度立体结构示意图；29.图3为本发明中往复驱动装置的立体结构示意图；30.图4为本发明中摆动臂、提拉装配驴头的立体结构示意图；31.图5为本图1中a处的放大结构示意图；32.图6为本发明中提拉装配驴头的内部平面结构示意图；33.图7为本发明中抽油组件的立体结构示意图；34.图8为本发明中抽拉杆、活塞组件的立体结构示意图；35.图9为本发明中抽油管的内部平面结构示意图；36.图10为本发明中抽拉杆、活塞组件的的内部平面结构示意图。37.其中：38.1-底座，2-支撑塔，201-转动座，3-摆动臂，301-条形限位滑槽，302-挡块，303-配重滑块，304-第一弹簧，305-提拉绳，306-第一导向轮，4-往复驱动装置，401-机台，402-驱动电机，403-减速机，404-曲柄杆，405-平衡块，406-摇杆，407-驱动轴，408-横杆，409-转动连接件，5-提拉装配驴头，501-第二导向轮；39.6-抽油组件，601-抽油管，602-抽拉杆，603-活塞组件，6031-圆台状外壳体，6032-第二密封球，6033-橡胶密封层，6034-出油孔，6035-折流挡板，604-采油树，605-出油接管，606-第一密封球，607-限位环，608-凸轴，609-活动提拉杆，610-限位块，611-密封活塞，612-第二弹簧。具体实施方式40.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1～10，并结合实施例来详细说明本技术。42.实施例143.本实施例1公开了一种石油开采装置，参考附图1和附图2，该装置的主体分别包括底座1、支撑塔2、摆动臂3、往复驱动装置4、提拉装配驴头5和抽油组件6。在设置过程中将支撑塔2固定在底座1的上表面，再将摆动臂3的中间段与支撑踏2顶端的转动座201转动连接，然后将往复驱动装置4与摆动臂3的一端相连接，提拉装配驴头5与摆动臂3的另一端相连接。最后将抽油组件6设置在提拉装配驴头5的正下方。44.在具体设置过程中，该往复驱动装置4的结构可参考附图3和附图5，其包括安装在底座1上表面的机台401和驱动电机402，该驱动电机402通过安装座固定在机台401的侧面下端。在机台401的上端设置有驱动轴407，并在驱动电机402与驱动轴407之间设置有减速机403，通过以驱动电机402为动力源，再经过减速机403的传动作用能够使得驱动407进行低速旋转。然后再驱动轴407的两端均连接有曲柄杆404，每个曲柄杆404上均连接有平衡块405，摆动臂3的端部与对应的曲柄杆404之间转动连接有摇杆406。其中摇杆406在与摆动臂3具体连接过程中，还在两个摇杆406的上端共同连接有横杆408，横杆408的上表面中间位置处设置有与摆动臂3的端部转动连接的转动连接件409。45.参考附图4、附图5和附图6，在摆动臂3靠近往复驱动装置4一侧的上表面开设有条形限位滑槽301，位于条形限位滑槽301的两端均固定连接有挡块302，然后再条形限位滑槽301中设置有配重滑块303，并且配重滑块303的两侧面上均连接有第一弹簧304，两个第一弹簧304的端部均与对应的挡块302相连接。为了降低配重滑块303与条形限位滑槽301之间的摩擦阻力和摩擦损坏，本实施例还将条形限位滑槽301的两侧壁和底壁均设置成光滑面，并且在光滑面上设置有耐磨层。另外，该配重滑块303由金属铁、铜或者铅材料其中的一种材料制成，并且将配重滑块303的下端形状设置与条形限位滑槽301相匹配，使得配重滑块303在摆动臂3倾斜的过程中足以克服两个第一弹簧304的作用沿着条形限位滑槽301进行滑动。46.在配重滑块303朝向提拉装配驴头5的侧面上连接有提拉绳305，为了保证该提拉绳305具有较高的抗拉强度，该提拉绳305由钢丝拧结成型。然后在靠近提拉装配驴头一侧的摆动臂3上表面设置有第一导向轮306，提拉绳305穿过挡块302和第一导向轮306伸入提拉装配驴头5中设置，提拉装配驴头5的内部设置有将提拉绳305向下导向的第二导向轮501。为了防止提拉绳305因自身张力消失而发生松脱，本实施例在摆动臂3上表面设置的第一导向轮306设置有两组，并且分别设置在靠近条形限位滑槽301和提拉装配驴头5的位置处的摆动臂3上表面。47.参考附图7、附图8、附图9和附图10，本实施例中的抽油组件6包括抽油管601、抽拉杆602和活塞组件603。其中，抽油管601插入地面中，并且将其底部伸入石油层中设置。抽油管601伸出地面的上端连接有采油树604，采油树604上连接有出油接管605，在抽油管601与采油树604具体连接过程中，可将抽油管601的上端与采油树604之间由法兰件密封连接，并且在两者连接处之间设置有密封圈。同时，采油树604上的出油接管605不仅可以设置成一个，还可以根据需求设置成多个，并且多个出油接管605分别连接在采油树604的不同高度位置处，可以根据实际情况通过管道对抽出的石油进行输送。48.在抽油管601的底端开设有进油孔，位于进油孔的上方活动设置有第一密封球606，当第一密封球606落在进油孔中可将抽油管601的下端密封。本实施例中的活塞组件603包括设置在第一密封球606上方抽油管601中的圆台状外壳体6031，并在圆台状外壳体6031的下表面开设有通孔，位于通孔上方的圆台状外壳体6031中设置有第二密封球6032，同理当第二密封球6032落在通孔中可将整个活塞组件603进行密封。然后再圆台状外壳体6031的外圆面上设置有橡胶密封层6033，并且橡胶密封层6033的外表面与抽油管601的内壁相贴合设置。在圆台状外壳体6031的上表面呈环形阵列状开设有多个出油孔6034，在抽油过程中石油可通过出油孔6034进入活塞组件603上方的抽油管601中，然后由采油树604送出。另外，还在位于第二密封球6032上方的圆台状外壳体6031中固定连接有折流挡板6035。49.本实施例中的抽拉杆602中空设置，并且将其与圆台状外壳体6031上表面的中心处相连通。在抽拉杆602的顶端连接有限位环607，限位环607的两端对称连接有凸轴608，每个凸轴608上均转动连接有活动提拉杆609，活动提拉杆609的顶端与提拉装配驴头5中的销轴转动连接。然后再抽拉杆602的中空内腔上端固定连接有限位块610，限位块610上开设有将提拉绳305穿过的穿绳孔，提拉绳305穿过限位块610伸入抽拉杆602中空内腔的下端连接有密封活塞611，密封活塞611的上表面与限位块610之间设置有第二弹簧612。50.本实施例1公开的石油开采装置在对油田进行开采过程中，其整体过程与现有的磕头机相同，均是通过往复驱动装置4的作用使得摆动臂3绕着支撑踏2顶端的转动座201进行上下往复摆动，然后在提拉装配驴头5上下往复运动的过程中通过活动提拉杆609的作用将抽拉杆602沿着抽油管601进行上下往复运动，通过活塞组件603在抽油管601中上下往复运动的过程中完成抽油、排油的过程。51.但是，本实施例中石油开采装置的特殊之处在于，在提拉装配驴头5往下摆动过程中，此时整个摆动臂3也朝向抽油组件6的一端向下倾斜，而配重滑块303在自身重力作用下克服两个第一弹簧304的作用力朝着提拉装配驴头5一端移动，同时抽拉杆内部的第二弹簧612则推动中空内腔中的密封活塞611向圆台状外壳体6031处推动，并同步随着活塞组件603向抽油管601下端移动；当提拉装配驴头5往下摆动过程中，摆动臂3会产生反向倾斜，此时配重滑块303在自身重力作用下克服第一弹簧304和第二弹簧612的作用力向另一头滑动，并通过提拉绳305的作用将抽拉杆中空内腔中的密封活塞611向上与抽拉杆同步提升，此时抽取的石油不仅充满了活塞组件603下方的抽油管601，而且密封活塞611下方的抽拉杆中空内腔中也充满了石油，从而在每往复运动一次过程中能够多抽取充满抽拉杆中空内腔中部分的石油，能够有效提高15-20％的石油开采效率，其结构设计巧妙，对提高石油开采效率有着较大的提升。52.实施例253.本实施例2公开了一种使用实施例1中石油开采装置进行的石油开采方法，其包括如下步骤：54.步骤一：探测储油量大的油田，然后将整个底座1、支撑塔2、摆动臂3、往复驱动装置4、提拉装配驴头5安装在石油层上方；55.步骤二：利用钻井设备对土壤进行钻井，然后将抽油管601沿着钻井伸入到地面中，并使得抽油管601的底端伸入石油层中；56.步骤三：待抽油管插入完成后，再将抽油组件6进行装配，装配完成后通过活动提拉杆609、提拉绳305与抽油组件6进行连接；57.步骤四：通过管道将储油罐与采油树604上的出油接管605相连接，然后启动驱动电机402，通过摆动臂3和提拉装配驴头5的上下往复摆动完成对石油层中石油的开采过程。58.本实施例2通过采用本实施例1中设计的石油开采设备，使其与现有磕头机相比，能够在功率、能耗不变的前提下提高15-20％的石油开采效率。59.实施例360.本实施例3公开了一种使用实施例1中石油开采装置的产量、抽油效率智能化检测方法，本技术的产量、抽油效率智能化检测方法充分考虑了抽拉杆602中空内腔中充满的石油，使得检测结果更加准确，以方便合理安排抽油计划、提高生产效率，以及使工人在操作终端简单的读取石油开采装置的工作状态，方便对石油开采装置进行智能控制，避免石油开采装置带故障运行。61.本实施例的产量、抽油效率智能化检测方法包括如下步骤：62.s1：测量所述石油开采装置当前一分钟内的冲次n；63.可以在石油开采装置的机台401的侧面上安装检测模块，每当曲柄杆404经过检测模块时，检测模块就向计算模块发送一次信号，所述机台401的侧面上安装的检测模块可以为霍尔接近开关，在曲柄杆404侧面上的对应位置安装磁铁，所述磁铁的的位置与所述霍尔接近开关的位置相对应，霍尔接近开关的信号接入所述计算模块，所述计算模块将获取的感应电压信号转化为数字脉冲信号，再由计数器完成计数，得到当前一分钟内的冲次n。64.s2:分别测量当前一分钟内所述活塞组件603、所述密封活塞611的行程s1、s2；65.所述行程s1、s2可由位移传感器进行测量，具体的，可在提拉绳305上靠近条形限位滑槽301的部分设置位移传感器测量得到所述密封活塞611的行程s2，在凸轴608上设置另外一个位移传感器测量得到所述活塞组件603的行程s1。66.s3：计算所述石油开采装置当前一分钟内的抽油量q，计算公式如下:67.其中，d1为抽油管601的内径，d2为抽拉杆602的内径；68.s4：计算所述石油开采装置当前的抽油效率η，计算公式如下：69.其中，s10、s20为所述驱动电机402工作在额定频率时所述活塞组件603、所述密封活塞611一分钟内的行程，n0为所述驱动电机402工作在额定频率时所述石油开采装置的冲次。70.传统的通过示功图计算抽油量、抽油效率的方法无法兼顾本技术抽拉杆602中空内腔中充满的石油，计算误差大。本实施例的抽油量、抽油效率计算方法能够充分考虑抽拉杆602中空内腔中充满的石油，使得抽油量的计算结果更加准确。71.s：将获取的当前冲次n、抽油量q、抽油效率η在操作终端中进行显示；72.在获得当前冲次、抽油效率以及抽油量后在操作终端中进行显示，使工作人员可以通过操作终端简单的读取石油开采装置当前的状态，方便对石油开采装置进行智能控制，避免石油开采装置带故障运行，保证石油开采装置高效、低功耗、安全运行，减少能源浪费和设备损耗；同时工作人员可以快速了解该石油开采装置的产量，便于安排该石油开采装置的所处油井的生产计划，提高生产效率。73.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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