(57)【要約】      （修正有）【課題】所定のポンプストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドを実質的に鉛直方向に往復運動させるためのクランク付ロッド圧送装置を使用することによって、地下層または地下貯留層から水および／または炭化水素などの流体を圧送するための改善された装置および方法が提供される。【解決手段】クランク付ロッド圧送装置１００は、モータ１０４駆動式クランク付機械式アクチュエータ構成１０２を備える。このクランク付機械式アクチュエータ構成１０２は、サッカーロッドポンプ６８のロッド５２を鉛直方向に動作させ、この動作を制御するためにサッカーロッドポンプ６８のロッド５２に取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材に取り付けられるケーブルを備える。【選択図】図１
2015021493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のポンプストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドに実質的に鉛直方向の往復運動をさせるためのクランク付ロッド圧送装置であって、
前記サッカーロッドポンプの前記ロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御するための、前記サッカーロッドポンプの前記ロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を有するクランク付機械式アクチュエータ構成と、
クランクアームに連結されるモータと
を備え、
前記クランクアームは、前記モータの一端において該モータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りを回転するように構成され、
前記クランク付ロッド圧送装置は、さらに、一端において、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に連結されるとともに、他端において、前記クランクアームの回転位置と、前記鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の固定された関係を確立するように、前記クランクアームに枢動可能に連結されるアクチュエータ部材を備える
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記アクチュエータ部材は、ケーブルであり、
前記ケーブルの一端が、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結され、他端が、前記クランクアームに枢動可能に連結される
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項３】
請求項１に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記アクチュエータ部材は、剛性を有するロッドであり、
前記剛性を有するロッドの一端が、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に枢動可能に連結され、他端が、前記クランクアームに枢動可能に連結される
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項４】
請求項１に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
さらに、入力が実質的に一定の動作モードで前記モータを動作させるための、モータ駆動装置および制御装置を備える
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項５】
請求項４に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記クランク付ロッド圧送装置は、電力貯蔵要素を実質的に備えていない
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項６】
請求項４に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記クランク付ロッド圧送装置は、動力貯蔵要素を実質的に備えていない
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項７】
請求項１に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記クランク付ロッド圧送装置は、前記モータを駆動するための電力の一部または全部を供給するために動作可能に取り付けられる太陽エネルギー電源を備える
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項８】
請求項７に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記クランク付ロッド圧送装置の前記太陽エネルギー電源は、前記モータを駆動するための唯一の電源であり、その結果、前記クランク付ロッド圧送装置は、前記太陽エネルギー電源が前記モータを駆動するのに十分な電力を作り出すときにのみ圧送を行う
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項９】
請求項２に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記クランク付機械式アクチュエータ構成は、さらに、フレームを備え、
前記フレームは、
坑井のウェルヘッドに取り付けるように構成されたベースと、
前記ベースから鉛直方向上方に向けて延在する少なくとも１つの支持柱と
を有し、
前記ケーブルは、実質的に線形の往復運動を行うために、前記支持柱に回転可能に連結されたプーリに摺動可能に取り付けられ、該プーリによって拘束される
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記クランク付ロッド機械式アクチュエータは、さらに、前記ベースと前記鉛直方向に移動可能な部材との間に動作可能に連結される空気圧式釣合構成を備える
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記空気圧式釣合構成は、前記鉛直方向に移動可能な部材の下降ストロークの一部分の間にエネルギーを蓄積するため、および、前記鉛直方向に移動可能な部材の後続の上昇ストロークの一部分の間に、前記蓄積されたエネルギーを解放するために、前記ベースと前記鉛直方向に移動可能な部材とに動作可能に接続される少なくとも１つの空気圧シリンダを備える
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記少なくとも１つの空気圧シリンダは、前記鉛直方向に移動可能な部材と前記ベースとの間に配置された
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項１３】
請求項２に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記ケーブルおよび前記クランクアームは、前記ケーブルを、前記鉛直方向に移動可能な要素によって前記ロッドに作用される一連の力と実質的に整合させるように構成された
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項１４】
請求項１に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記クランク付ロッド機械式アクチュエータは、さらに、
前記モータの他端において該モータの回転軸線と同軸に整合する第２のピボット軸受によって前記モータに連結される追加的なクランクアームと、
他のケーブルと調和して実質的に線形の往復運動を行うために、一端において前記実質的に鉛直方向移動可能な部材に連結され、他端において前記追加的なクランクアームに枢動可能に連結される第２のアクチュエータ部材と
を備えるクランク付ロッド圧送装置。
【請求項１５】
請求項１に記載のクランク付ロッド圧送装置であって、
前記モータは、ギアボックスを介さずに前記クランクアームに直接的に連結される液圧モータである
クランク付ロッド圧送装置。
【請求項１６】
炭化水素坑井内に配置される所定のポンプストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドを実質的に鉛直方向に往復運動させるために、前記炭化水素坑井に動作可能に連結されるウォーキングビーム装置を有する前記炭化水素坑井の稼働寿命を延ばすための方法であって、
前記ウォーキングビーム装置から前記ロッドを接続解除し、該ロッドをクランク付ロッド圧送装置に動作可能に接続する工程を備え、
前記クランク付ロッド圧送装置は、
前記サッカーロッドポンプの前記ロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御するための、前記サッカーロッドポンプの前記ロッドに取り付けられた実質的に鉛直方向に移動可能な部材を有するクランク付機械式アクチュエータ構成と、
クランクアームに連結されるモータと
を備え、
前記クランクアームは、前記モータの一端において該モータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りを回転するように構成され、
前記クランク付ロッド圧送装置は、さらに、一端において、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に連結されるとともに、他端において、前記クランクアームの回転位置と、前記鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の固定された関係を確立するように、前記クランクアームに枢動可能に連結されるアクチュエータ部材を備え、
前記アクチュエータ部材は、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結される一端を有するケーブルと、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に枢動可能に連結される一端を有する、剛性を有するロッドと、のうちの一方である
方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
さらに、前記クランク付ロッド圧送装置に取り替えられる前の前記ウォーキングビームポンプの生産速度よりも低い生産速度で前記クランク付ロッド圧送装置を動作させる工程を備える
方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
さらに、前記クランク付ロッド圧送装置を前記坑井のウェルヘッドに直接的に取り付ける工程を備える
方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、
前記坑井に隣接する所定の場所に前記ウォーキングビーム装置を残す工程を備える
方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法であって、
前記モータは、ギアボックスを介さずに前記クランクアームに直接的に連結される液圧モータである
方法。
【請求項２１】
辺鄙な場所に位置する流体源から流体を圧送するための方法であって、
クランク付ロッド圧送装置を流体源に動作可能に取り付ける工程を備え、
前記クランク付ロッド圧送装置は、クランク付機械式アクチュエータ構成を備え、
前記クランク付機械式アクチュエータ構成は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御するための、前記サッカーロッドポンプの前記ロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を有し、
前記クランク付ロッド圧送装置は、さらに、クランクアームに連結されるモータを備え、
前記クランクアームは、前記モータの一端において該モータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りを回転するように構成され、
前記クランク付ロッド圧送装置は、さらに、ケーブルを備え、
前記ケーブルは、一端において、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結され、他端において、前記クランクアームの回転位置と、前記鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の間の固定された関係を確立するように、前記クランクアームに枢動可能に連結される
方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、
さらに、前記クランク付ロッド圧送装置を独立型電源に取り付ける工程を備える
方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、
前記独立型電源は、太陽エネルギー電源を備える
方法。
【請求項２４】
出力シャフトを有するモータによって駆動されるクランク付ロッド圧送装置を起動するための方法であって、
前記モータを回転させて、前記出力シャフトに対して回転速度および回転方向を提供する工程と、
前記回転速度が閾値速度よりも遅い場合に、前記モータの前記回転方向を反転させる工程と、
前記回転速度が前記閾値速度よりも遅くなくなるまで、前記第２の工程にしたがって、前記回転方向の反転を継続する工程と
を備える方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載のクランク付ロッド圧送装置を起動するための方法であって、
前記クランク付ロッド圧送装置は、クランク付機械式アクチュエータ構成を備え、
前記クランク付機械式アクチュエータ構成は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御するための、前記サッカーロッドポンプの前記ロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を有し、
前記クランク付ロッド圧送装置は、さらに、クランクアームに連結されるモータを備え、
前記クランクアームは、前記モータの一端において該モータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りを回転するように構成され、
前記クランク付ロッド圧送装置は、さらに、アクチュエータ部材を備え、
前記アクチュエータ部材は、一端において、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に連結され、他端において、前記クランクアームの回転位置と、前記鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の間の固定された関係を確立するように、前記クランクアームに枢動可能に連結され、
前記アクチュエータ部材は、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結される一端を有するケーブルと、前記実質的に鉛直方向に移動可能な部材に枢動可能に連結される一端を有する、剛性を有するロッドと、のうちの一方である
方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、
前記モータは、ギアボックスを介さずに前記クランクアームに直接的に連結される液圧モータである
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［0001］本発明は、地下層または地下貯留層からの水および／または炭化水素などの流体の圧送に関し、より詳細には、クランク付ロッド圧送装置およびそのような圧送用途で使用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［0002］長年、水および／または油などの流体を地下層から圧送するために周知の「ホースヘッド」ウォーキングビーム（移動ビーム）型機構が使用されてきた。Beckらによる「線形ロッドポンプ装置および方法」という表題の、本願出願人に譲渡された係属中の米国特許出願１１／７６１，４８４に詳細に説明されているように、従来のウォーキングビーム装置は、多数のデメリットを有しており、そのうちの無視できない１つは、それらが大型であることである。さらに、ウォーキングビームポンプ装置の性能は、概して、多数の機械部品に関係する構造の関数である。このような機械部品には、非常に重いカウンターウェイトや、最大の圧送効率を得るための制御、あるいは、坑井の状況が時間とともに変化することに対する補償が困難な複雑な駆動機構が含まれる。
【０００３】
［0003］また、辺鄙な場所、特に、送電網へのアクセスがない場合や、圧送装置、電動発電機、バッテリ、または、圧送装置のための他の従来の独立型電源を定期的に修理するための実用的な道路へのアクセスがない場所にある潜在的な坑井用地に関して、これまで、従来のウォーキングビーム装置または他の公知のタイプの従来の圧送装置および方法を利用することは、実行が難しく、場合によっては、不可能であった。結果として、潜在的に貴重なエネルギー源は、未開発のままであった。
【０００４】
［0004］上述したBeckの米国特許出願１１／７６１，４８４に開示された線形ロッドポンプおよび方法は、多くの圧送用途において、他の従来の圧送装置および方法に対して著しい改善をもたらすものではあるが、Beckの米国特許出願１１／７６１，４８４に開示された線形ロッドポンプおよび方法において利用される継続的に反転するモータは、圧送用途によっては、望ましくないことがある。このような用途について、継続的にモータを反転させることなく動作できる他のタイプの装置および方法がより望ましいことが分かるであろう。１つの装置が本願出願人に譲渡され、発行された米国特許８，３２８，５３６に開示されている。
【０００５】
［0005］炭化水素坑井または他の流体貯留層から流体を圧送するためのそのような改善された装置および方法が特に望ましい。これらは、送電線電力源またはアクセス道路から非常に離れた場所に位置するので、無人モードで圧送装置に電源を供給するための唯一の使いやすいエネルギー源は太陽電池であろう。この点について、用途によっては、いかなるバックアップバッテリまたは他の容量エネルギー貯留装置にも頼ることなく、太陽電池を唯一の電源にすることが特に望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願１１／７６１，４８４
【特許文献２】米国特許８，３２８，５３６
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［0006］本発明は、所定のポンプストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドを実質的に鉛直方向に往復運動させるためのクランク付ロッド圧送装置を使用することによって、地下層または地下貯留層から水および／または炭化水素などの流体を圧送するための改善された装置および方法を提供する。本発明によれば、クランク付ロッド圧送装置は、モータ駆動式クランク付機械式アクチュエータ構成を備える。このクランク付機械式アクチュエータ構成は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御するために、サッカーロッドポンプのロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を備える。
【０００８】
［0007］所定のポンプストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドを実質的に鉛直方向に往復運動させるためのクランク付ロッド圧送装置が、本明細書に具体的に開示される。この装置は、クランク付機械式アクチュエータ構成を備える。この構成は、サッカーロッドポンプのロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を有する。この実質的に鉛直方向に移動可能な部材は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御する。
【０００９】
［0008］モータが、クランクアームに連結され、クランクアームは、モータの一端においてモータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りを回転するように構成される。ケーブルが、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結され、他端において、クランクアームに枢動可能に連結される。このケーブルは、クランクアームの回転位置と、鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の間の固定された関係を確立する。
【００１０】
［0009］クランク付機械式アクチュエータ構成は、さらに、坑井のウェルヘッドに取り付けるように構成されたベースを有するフレームを備える。このフレームは、ベースから鉛直方向上方に向けて延在する少なくとも１つの支持柱を備える。ケーブルは、実質的に線形の往復運動を行うために、支持柱に回転可能に連結されたプーリに摺動可能に取り付けられ、このプーリによって拘束される。
【００１１】
［0010］一実施形態では、クランク付ロッド機械式アクチュエータは、モータに連結される追加的なクランクアームを備える。モータは、モータの他の端部においてモータの回転軸線と同軸に整合する第２のピボット軸受を有する。第２のケーブルが、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結され、他端において、追加的なクランクアームに枢動可能に連結される。第２のプーリが、支持柱に回転可能に連結される。ケーブルは、他のケーブルと調和して実質的に線形の往復運動を行うために、第２のプーリに摺動可能に取り付けられ、この第２のプーリによって拘束される。
【００１２】
［0011］さらに、炭化水素坑井に動作可能に連結されるウォーキングビーム装置を有する炭化水素坑井の稼働寿命を延ばすための方法が提供される。ウォーキングビーム装置は、坑井内に配置されるポンプストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドを実質的に鉛直方向に往復運動させるように構成される。この方法は、ロッドをウォーキングビーム装置から接続解除する工程と、ロッドをクランク付ロッド圧送装置に動作可能に接続する工程と、を備える。
【００１３】
［0012］クランク付ロッド圧送装置は、クランク付機械式アクチュエータ構成を備える。この構成は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御するために、サッカーロッドポンプのロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を有する。クランク付ロッド圧送装置は、クランクアームに連結されるモータを備える。このクランクアームは、モータの一端においてモータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りを回転するように構成される。クランク付ロッド圧送装置は、１つの端部において実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結されるケーブルであって、クランクアームの回転位置と、鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の間の固定された関係を確立するように他の端部においてクランクアームに枢動可能に連結されるケーブルを備える。
【００１４】
［0013］また、この方法は、クランク付ロッド圧送装置に交換される前のウォーキングビームポンプの生産速度よりも低い生産速度でクランク付ロッド圧送装置を動作させる工程を備えていてもよい。
【００１５】
［0014］また、辺鄙な場所に位置する流体源から流体を圧送するための方法が提供される。この方法は、クランク付ロッド圧送装置を流体源に動作可能に取り付ける工程を備える。この方法において、クランク付ロッド圧送装置は、クランク付機械式アクチュエータ構成を備える。この構成は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御するための、サッカーロッドポンプのロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を備える。クランク付ロッド圧送装置は、さらに、クランクアームに連結されるモータを備える。クランクアームは、モータの一端においてモータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りを回転するように構成される。クランク付機械式アクチュエータ構成は、ケーブルを備える。このケーブルは、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結され、クランクアームの回転位置と、鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の間の固定された関係を確立するように、他端において、クランクアームに枢動可能に連結される。
【００１６】
［0015］さらに、辺鄙な場所に位置する流体源から流体を圧送するための方法が提供される。この方法は、クランク付ロッド圧送装置を流体源に動作可能に取り付ける工程を備える。クランク付ロッド圧送装置は、クランク付機械式アクチュエータ構成を備える。この構成は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御するための、サッカーロッドポンプのロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を備える。クランク付ロッド圧送装置は、さらに、クランクアームに連結されるモータを備える。クランクアームは、モータの一端においてモータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りを回転するように構成される。クランク付機械式アクチュエータ構成は、ケーブルを備える。このケーブルは、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結され、クランクアームの回転位置と、鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の間の固定された関係を確立するように、他端において、クランクアームに枢動可能に連結される。
【００１７】
［0016］さらに、出力シャフトを有するモータによって駆動されるクランク付ロッド圧送装置を起動するための方法が提供される。この方法は、モータを回転させて、出力シャフトに対して回転速度および回転方向を提供する工程を備える。回転速度が閾値速度よりも遅くなると、モータの回転方向の反転が行われる。回転速度が閾値速度よりも遅くなくなるまで、第２の工程にしたがって、回転方向の反転が継続される。
【００１８】
［0017］上述の方法におけるクランク付ロッド圧送装置は、クランク付機械式アクチュエータ構成を備える。この構成は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に動作させ、この動作を制御するための、サッカーロッドポンプのロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を備える。クランク付ロッド圧送装置は、さらに、クランクアームに連結されるモータを備える。クランクアームは、モータの一端においてモータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りを回転するように構成される。クランク付機械式アクチュエータ構成は、ケーブルを備える。このケーブルは、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結され、クランクアームの回転位置と、鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の間の固定された関係を確立するように、他端において、クランクアームに枢動可能に連結される。
【００１９】
［0018］クランク付機械式アクチュエータ構成は、坑井のウェルヘッドに取り付けるように構成されたベースを有するフレームを備えていてもよい。このフレームは、さらに、ベースがウェルヘッドに取り付けられたときにベースから鉛直方向上方に向けて延在する少なくとも２つの線形ガイドレールを備える。鉛直方向に移動可能な部材は、ガイドに沿って鉛直方向に実質的に線形の往復運動を行うために、線形ガイドに摺動可能に取り付けられ、このガイドによって拘束される。
【００２０】
［0019］本発明のいくつかの形態では、クランク付機械式アクチュエータ構成は、さらに、クランク要素と関節リンク要素とを備えていてもよい。クランク要素は、モータの回転可能な要素と一定の（固定された）駆動比で回転するために、その第１の取り付け点においてモータの回転可能な要素に動作可能に連結される。本発明のいくつかの形態では、機械式アクチュエータ構成は、また、クランク要素の第１の取り付け点においてモータの回転可能な要素との間に動作可能に接続される駆動構成を備えていてもよい。その結果、クランク要素は、一定の駆動比でモータの回転可能な要素とは異なる速度で回転する。クランク付機械式アクチュエータ構成の関節リンクは、関節リンク要素に沿って相互に離間した位置関係で配置された第１および第２の取り付け点（attachments）を有していてもよい。関節リンク要素の第１の取り付け点は、クランク要素の第２の取り付け点においてクランク要素に枢動可能に連結されてもよい。クランク要素の第２の取り付け点は、半径方向外側に向けて偏心してクランク要素の第１取り付け点から離れている。関節リンク要素の第２の取り付け点は、鉛直方向に移動可能な部材に枢動可能に取り付けられてもよい。
【００２１】
［0020］本発明のいくつかの形態では、クランク要素および／または関節リンク要素のうちの少なくとも一方は、さらに、鉛直方向に移動可能な部材の複数のガイドに沿ったストロークを変えるために、追加的な取り付け点を備えていてもよい。それによって、ポンプストロークが変更される。モータおよび／または駆動装置は、フレームのベースに取り付けられてもよい。
【００２２】
［0021］本発明のいくつかの形態では、クランク付ロッド機械式アクチュエータは、さらに、フレームと鉛直方向に移動可能な部材との間に動作可能に接続された空気圧式釣合構成を備えていてもよい。空気圧式釣合構成は、鉛直方向に移動可能な部材の下降ストロークの一部分の間にエネルギーを蓄積するため、および、鉛直方向に移動可能な部材の後続の上昇ストロークの一部分の間に、蓄積されたエネルギーを解放するために、少なくとも１つの空気圧シリンダを備えていてもよい。この空気圧シリンダは、ベースと鉛直方向に移動可能な部材との間に動作可能に接続される。本発明のいくつかの形態では、少なくとも１つの空気圧シリンダは、鉛直方向に移動可能な部材とベースとの間に配置されていてもよい。それによって、物理的にコンパクトな装置が提供されるとともに、空気圧シリンダがより有利に位置合わせされて、鉛直方向に移動可能な部材とベースとの間にオフセットされた態様ではなく直接的に力が加えられる。
【００２３】
［0022］本発明のいくつかの形態では、関節リンク要素は、そのオフセット部位を備えるように構成されていてもよい。それによって、クランク付ロッド圧送装置の様々な可動部品の相互の位置合わせが改善される。
【００２４】
［0023］本発明によるクランク付ロッド圧送装置のいくつかの形態では、モータおよび／またはギアボックスは、フレームのベースから鉛直方向上方に向けて延在する１つ以上の線形ガイドレールの一方側に配置される。鉛直方向に移動可能な部材は、１つ以上の線形ガイドレールの反対側に摺動可能に配置される。クランク要素および関節リンク要素は、それぞれ、その長さを有しており、フレームのベースの上方のクランク要素の第１の取り付け点の鉛直方向の位置は、協働的に選択される。その結果、鉛直方向に移動可能な部材は、クランク付ロッド圧送装置の動作中において、モータが制御されて鉛直方向に移動可能な部材を１つ以上の線形ガイドレールに沿って往復運動させるときに、重力によって鉛直方向に移動可能な部材が１つ以上の線形ガイドレールと接触した状態で摺動可能に保持されるような態様で拘束されて、クランク要素の任意の角度位置に、関節リンクの第１の取り付け点の下方に常に吊り下げられる。
【００２５】
［0024］本発明は、また、本発明によるクランク付ロッド圧送装置の構築、据え付け、操作（動作）、取り替え、および／または、維持管理の方法の形態をとることができる。本発明の１つの形態では、坑井内に配置されるストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドに実質的に鉛直方向の往復運動をさせるために、動作可能に接続されたウォーキングビーム装置を有する炭化水素坑井の延命化のための方法が提供される。このことは、ウォーキングビーム装置からロッドを接続解除し、当該ロッドを本発明によるクランク付ロッド圧送装置に動作可能に接続することによって行われる。
【００２６】
［0025］ウォーキングビーム装置を本発明によるクランク付ロッド圧送装置に取り替える方法は、さらに、クランク付ロッド圧送装置に取り替える前のウォーキングビームポンプのストローク速度よりも遅いストローク速度でクランク付ロッド圧送装置を動作させる工程を備えていてもよい。本発明による方法は、クランク付ロッド圧送装置を坑井のウェルヘッドに直接的に取り付ける工程を備えていてもよい。それによって、クランク付ロッド圧送装置のための別体の取り付け構成の必要がなくなる。本発明による方法は、また、クランク付ロッド圧送装置を据え付けた後に、坑井に隣接する所定の場所にウォーキングビーム装置を残す工程を備えていてもよい。
【００２７】
［0026］本発明によるクランク付ロッド圧送装置は、また、入力が実質的に一定の動作モードでモータを動作させるためのモータ駆動装置および制御装置を備えていてもよい。クランク付ロッド圧送装置は、蓄電要素を実質的に備えていないように構成されてもよい。いくつかの場合では、モータの回転可能な要素の慣性が過度の速度変化を伴うことなく一定の入力を維持するためには不十分である場合には、追加的な慣性がモータの回転可能な要素に加えられてもよい。
【００２８】
［0027］本発明によるクランク付ロッド圧送装置または方法は、モータを駆動するための一部または全ての電力を供給するために、本発明によるクランク付ロッド圧送装置に太陽エネルギー電源を動作可能に接続する工程を備えていてもよい。本発明のいくつかの形態では、クランク付ロッドポンプの太陽エネルギー電源は、モータを駆動するための唯一の電源である。その結果、クランク付ロッド圧送装置は、太陽エネルギー電源がモータを駆動するのに十分な動力を作り出す場合のみに圧送を行う。当業者によれば、本発明は、いかなる蓄電要素も必要とすることなく、太陽エネルギー電源のみで実施でき、それによって、本発明による装置および方法は、送電線やメンテナンス道路へのアクセスがほとんどないか全くない辺鄙な場所で使用することが特に望ましいことが理解されるであろう。
【００２９】
［0028］本発明は、また、本発明によるクランク付ロッド圧送装置を流体源に動作可能に取り付けることによって、辺鄙な場所に位置する流体源から流体を圧送する方法の形態をとることができる。この方法は、さらに、クランク付ロッド圧送装置を独立型電源に接続する工程を備えていてもよい。このような電源は、例えば、エンジン駆動式発電機、バッテリまたは太陽電池である。本発明のいくつかの形態では、独立型電源は、太陽エネルギー電源である。
【００３０】
［0029］さらに、所定のポンプストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドに実質的に鉛直方向の往復運動をさせるためのクランク付ロッド圧送装置が提供される。この装置は、クランク付機械式アクチュエータ構成を備える。クランク付機械式アクチュエータ構成は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に移動させ、その移動を制御するために、サッカーロッドポンプのロッドに取り付けられた実質的に鉛直方向に移動可能な部材を有する。モータが、クランクアームに連結され、クランクアームは、モータの一端においてモータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りで回転するように構成される。ケーブルが、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に接続され、他端において、クランクアームに枢動可能に接続される。かかる他端での接続は、クランクアームの回転位置と、鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の間の固定された関係が確立されるように行われる。モータ駆動装置および制御装置が、モータに連結されて、入力が実質的に一定の動作モードを提供してもよい。クランク付機械式アクチュエータ構成は、フレームを備える。フレームは、坑井のウェルヘッドに取り付けられるように構成されたベースと、ベースから鉛直方向上方に向けて延在する少なくとも１つの支持柱と、を有する。ケーブルは、支持柱に回転可能に連結されるプーリに摺動可能に取り付けられ、実質的に線形に往復運動するためにプーリによって拘束される。
【００３１】
［0030］他の実施形態では、クランク付ロッド機械式アクチュエータは、また、追加的なクランクアームを備える。このクランクアームは、モータに連結され、モータは、モータの他端においてモータの回転軸線と同軸に整合する第２のピボット軸受を備えている。第２のケーブルが、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に接続され、他端において、追加的なクランクアームに枢動可能に接続される。第２のプーリが、支持柱に回転可能に連結される。第２のケーブルが、第２のプーリに摺動可能に取り付けられ、他のケーブルと調和して実質的に線形に往復運動するために第２のプーリによって拘束される。
【００３２】
［0031］坑井に配置されたポンプストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドを実質的に鉛直方向に往復運動させるために動作可能に接続されるウォーキングビーム装置を有する炭化水素坑井の稼働を延命化する方法が提供される。この方法は、ロッドをウォーキングビーム装置から取り外し、当該ロッドをクランク付ロッド圧送装置に動作可能に接続する工程を備える。クランク付ロッド圧送装置は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に移動させ、この移動を制御するように構成されたクランク付機械式アクチュエータ構成を備える。モータが、クランクアームに連結され、クランクアームは、モータの一端においてモータの回転軸線と同軸に整合されたピボット軸受の周りで回転するように構成される。アクチュエータ部材が、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に連結されるとともに、他端において、クランクアームの回転位置と、鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の固定された関係を確立する態様で、クランクアームに枢動可能に連結される。
【００３３】
［0032］本発明による方法のいくつかの形態は、さらに、辺鄙な場所で流体源を用意する工程を備えていてもよい。辺鄙な場所での流体源が流体坑井である場合には、本発明による方法は、さらに、坑井を掘削する工程および／または既存の放棄された坑井を再開発する工程などの工程を通じて、流体坑井を用意する工程を備えていてもよい。
【００３４】
［0033］さらに、所定のポンプストロークを有するサッカーロッドポンプのロッドを実質的に鉛直方向に往復運動させるためのクランク付ロッド圧送装置が提供される。この装置は、サッカーロッドポンプのロッドを鉛直方向に移動させ、この移動を制御するために、サッカーロッドポンプのロッドに取り付けられる実質的に鉛直方向に移動可能な部材を有するクランク付機械式アクチュエータ構成を備える。モータが、クランクアームに連結され、クランクアームは、モータの一端においてモータの回転軸線と同軸に整合するピボット軸受の周りで回転するように構成される。剛性を有するロッドが、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に枢動可能に連結されるとともに、他端において、クランクアームの回転位置と、鉛直方向に移動可能な部材の鉛直方向の往復運動と、の固定された関係を確立する態様で、クランクアームに枢動可能に連結される。モータ駆動装置および制御装置がモータに連結されて、入力が実質的に一定の動作モードが提供されてもよい。クランク付機械式アクチュエータ構成は、ベースを有するフレームを備える。ベースは、坑井のウェルヘッドに取り付けられるように構成されるとともに、ベースから鉛直方向上方に向けて延在する少なくとも１つの支持柱を有するように構成される。
【００３５】
［0034］他の実施形態では、クランク付ロッド機械式アクチュエータは、また、モータに連結される追加的なクランクアームを備える。このモータは、モータの他端においてモータの回転軸線と同軸に整合された第２のピボット軸受を有する。剛性を有する第２のロッドが、一端において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材に枢動可能に連結されるとともに、他端において、追加的なクランクアームに枢動可能に連結される。
【００３６】
［0035］本発明の他の態様、目的および利点が、次に示す添付図面の詳細な説明、写真および他の添付物から明らかになるであろう。
【００３７】
［0036］本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付図面および添付物は、本発明のいくつかの態様を例示し、その説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】［0037］本発明によるクランクロッド圧送装置の例示的な第１の実施形態の概略図であり、炭化水素坑井のウェルヘッドに取り付けられている。
【図２】［0038］本発明によるクランク付ロッド圧送装置の例示的な第１の実施形態の概略図であり、図１に示す坑井のウェルヘッドに取り付けられており、坑井から流体を圧送するために、ウォーキングビーム装置に代えて、クランク付ロッド圧送装置に動作可能に接続されている。ウォーキングビーム圧送装置は、同様のポンプ出力を提供するウォーキングビーム装置と比べて本発明によるクランク付ロッド圧送装置の大きさおよび複雑さが著しく低減されることを示すために、同じ縮尺で描かれている。
【図３】［0039］本発明によるクランク付ロッド圧送装置の例示的な第２の実施形態の斜視図である。
【図４】本発明によるクランク付ロッド圧送装置の例示的な第２の実施形態の斜視図である。
【図５】［0040］本発明による空気圧式釣合構成のいくつかの代替的な実施形態の構造を示す概略図である。
【図６】本発明による空気圧式釣合構成のいくつかの代替的な実施形態の構造を示す概略図である。
【図７】本発明による空気圧式釣合構成のいくつかの代替的な実施形態の構造を示す概略図である。
【図８】［0041］本発明による空気圧式釣合構成のいくつかの代替的な実施形態の追加的な構造の詳細と動作方法とを示す概略図である。
【図９】本発明による空気圧式釣合構成のいくつかの代替的な実施形態の追加的な構造の詳細と動作方法とを示す概略図である。
【図１０】本発明による空気圧式釣合構成のいくつかの代替的な実施形態の追加的な構造の詳細と動作方法とを示す概略図である。
【図１１】［0042］本発明によるクランク付ロッドポンプ装置の例示的な第３の実施形態の斜視図である。
【図１２】本発明によるクランク付ロッドポンプ装置の例示的な第３の実施形態の斜視図である。
【図１３】本発明によるクランク付ロッドポンプ装置の例示的な第３の実施形態の斜視図である。
【図１４】［0043］本発明によるクランク付ロッド圧送装置の例示的な第４の実施形態の斜視図である。
【図１５】本発明によるクランク付ロッド圧送装置の例示的な第４の実施形態の斜視図である。
【図１６】本発明によるクランク付ロッド圧送装置の例示的な第４の実施形態の斜視図である。
【図１７】［0044］本発明によるクランク付ロッド圧送装置の例示的な第５の実施形態の斜視図である。
【図１８】［0045］図１７に示すクランク付ロッド圧送装置の例示的な第５の実施形態の側面図であり、本発明によるクランク付ロッドポンプのクランクサイクルでの２つの異なる位置にあるクランク付ロッドポンプの構成要素を図１９とともに示す。
【図１９】図１７に示すクランク付ロッド圧送装置の例示的な第５の実施形態の側面図であり、本発明によるクランク付ロッドポンプのクランクサイクルでの２つの異なる位置にあるクランク付ロッドポンプの構成要素を図１８とともに示す。
【図２０】［0046］一端において実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結され、他端においてクランクアームに枢動可能に連結されたケーブルとして構成されたアクチュエータ部材を有するクランク付ロッド圧送装置の斜視図である。
【図２１】［0047］図２０に示すクランク付ロッド圧送装置の上面図である。
【図２２】［0048］図２０に示すクランク付ロッド圧送装置の端面図である。
【図２３】［0049］図２０に示すクランク付ロッド圧送装置の側面図である。
【図２４】［0050］一端において実質的に鉛直方向に移動可能な部材に固定的に連結され、他端においてクランクアームに枢動可能に連結された剛性を有するロッドとして構成されたアクチュエータ部材を有するクランク付ロッド圧送装置の斜視図である。
【図２５】［0051］図２４に示すクランク付ロッド圧送装置の上面図である。
【図２６】［0052］図２４に示すクランク付ロッド圧送装置の端面図である。
【図２７】［0053］図２４に示すクランク付ロッド圧送装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
［0054］特定の好ましい実施形態に関して本発明を説明するが、本発明をこれらの実施形態に限定する意図はない。逆に、全ての代替形態、変形形態および均等物を本発明の趣旨および範囲内として包含することを意図している。
【００４０】
［0055］図１は、炭化水素坑井のウェルヘッドに取り付けられたクランク付ロッドポンプ装置（クランク付ロッド圧送装置）１００の実施形態を示す概略図である。図１に示すように、本発明は、太陽電池１０１を含む、または、従来の電力網１０３に接続される種々の電源を使用して実施することができる。
【００４１】
［0056］図２は、従来のウォーキングビーム圧送装置５０と交換する大きな利点が得られるように本発明によるクランク付ロッド圧送装置１００を利用可能な態様を示す。図２において、クランク付ロッド圧送装置１００は、炭化水素坑井５６のウェルヘッド５４に取り付けられている。
【００４２】
［0057］図１の説明に戻ると、坑井は、ケーシング６０を備えている。ケーシング６０は、地下層６２を通って油貯留層６４に達するのに十分な深さまで地盤内に下方に向けて延在している。ケーシング６０は、一連の穿孔６６を有し、穿孔６６を通って炭化水素貯留層からの流体がケーシング６０内に流入し、それによって、坑井穴圧送装置６８のための流体源が提供される。坑井穴圧送装置６８は、管７０の全長の底部に示されている。管７０は、地面７４よりも上方の場所にある流体出口７２で終端している。ケーシング６０は、地面７４よりも上方のガス出口７６で終端している。
【００４３】
［0058］坑井穴圧送装置６８は、固定バルブ７８と移動バルブ８０とを備えている。移動バルブ８０は、ロッドストリング８２に取り付けられている。ロッドストリング８２は、管７０を通って上方に向けて延在するとともに、研磨ロッド５２のところでウェルヘッド５４から出る。当業者であれば、本発明の例示的な実施形態における坑井穴圧送装置６８が、研磨ロッド５２がロッドストリング８２を往復運動させ、それによってロッドストリング８２がポンプストローク８４にわたって移動バルブ８０を往復運動させるときに、坑井５６の底部から流体を引き上げるための従来のサッカーロッドポンプ構成を形成することが理解されるであろう。典型的な炭化水素坑井では、ロッドストリング８２は、その長さが数千フィートにも及び、ポンプストローク８４は、その長さが数フィートにも及ぶであろう。
【００４４】
［0059］図１に示すように、本発明による第１の例示的な実施形態としてのクランク付ロッドポンプ装置１００は、クランク付機械式アクチュエータ構成１０２と、モータ１０４と、制御構成１０６と、を備える。制御構成１０６は、制御装置１０８とモータ駆動装置１１０とを備える。本発明による制御装置および／またはモータ駆動装置は、様々な形態をとることができ、本願出願人に譲渡された、「パラメータ推定装置を有するロッドポンプ制御システム」という標題の、Beckらの米国特許７，１６８，９２４号、および、「繰り返し負荷用電力変化制御システム」という標題の、係属中のPetersonの米国特許出願１１／３８０，８６１号に開示された装置および方法の一部または全てが含まれてもよい。Beckの米国特許７，１６８，９２４号およびPetersonの米国特許出願１１／３８０，８６１号の開示、教示および示唆は、参照によってそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【００４５】
［0060］本発明の全ての形態において、モータの速度およびトルクは、モータの電圧および電流の測定値から計算される。クランクの速度およびトルクが計算され、それによって、ギアボックスの比が得られる。クランクの位置は、クランク速度を既知の基準位置から積分することによって決定される。この基準は、基準スイッチから決定されてもよく、あるいは、クランクの回転に亘るクランクのトルクのパターンを分析することによって決定されてもよい。基準点を推定することにより、ストロークの上死点および下死点においてクランクに作用する負荷がほぼゼロであり、これらの２つの点が１８０°離れていることを活かすことができる。したがって、負荷がほぼゼロであるが、同様の点から１８０°離れていない、クランクの回転における点は無視することができる。ロッドの位置は、クランクの位置とクランク付ロッド圧送装置の形状とによって決定される。
【００４６】
［0061］図３および図４は、図１に符号１００で示すクランク付ロッド圧送装置などのサッカーロッドポンプのロッド２０４に、矢印２０２で示すように、ポンプストローク２０６を有する実質的に鉛直方向の往復動をさせるための、第２の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置２００を示す。例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置２００は、クランク付機械式アクチュエータ構成２０８を備える。クランク付機械式アクチュエータ構成２０８は、サッカーロッドポンプのロッド２０４を鉛直方向に移動させ、この移動を制御するために、サッカーロッドポンプのロッド２０４に取り付けられた実質的に鉛直方向に移動可能な部材２１０を有する。具体的には、例示的な実施形態２００において、ロッド２０４は、鉛直方向に移動可能な部材２１０の上部クロスバー２１２に形成された貫通穴（図示せず）を通過し、鉛直方向に移動可能な部材２１０の上方でロッド２０４を把持するクランプ２１４によって、鉛直方向に移動可能な部材２１０に固定される。
【００４７】
［0062］第１の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置２００は、また、モータ２１６を備える。モータ２１６は、回転可能な要素（図示せず）を有し、この要素は、以下に更に詳細に説明する態様で、線形アクチュエータ構成２０８の実質的に鉛直方向に移動可能な部材２１０に動作可能に連結される。
【００４８】
［0063］図３および図４に示すように、本発明の例示的な実施形態２００におけるクランク機械式アクチュエータ構成２０８は、坑井のウェルヘッドに取り付けられるように構成されたベース２２０を有するフレーム２１８と、ベース２２０がウェルヘッドに取り付けられたときに、ベース２２０から鉛直方向上方に向けて延在する２つの線形ガイドレール２２２，２２４と、を備える。鉛直方向に移動可能な部材２１０は、図３および図４に示す態様でガイド２２２，２２４に沿って実質的に線形に鉛直方向に往復動するために、線形ベアリング（図示せず）によって線形ガイド２２２，２２４に摺動可能に取り付けられるとともに、ガイド２２２，２２４によって拘束されている。
【００４９】
［0064］図３および図４に示すように、例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置２００における例示的な実施形態としてのクランク機械式アクチュエータ構成２０８は、ベース２２０に取り付けられた直角ギアボックス２２６の形態の駆動構成を備える。モータ２１６の回転可能な要素は、ギアボックス２２６の鉛直方向に向けられた入力部（図示せず）に取り付けられており、ギアボックス２２６内の歯車列（図示せず）によって、ギアボックス２２６の水平方向に向けられた出力シャフト２２８の移動に変換される。このようにして、モータ２１６の回転可能な要素は、一定比の駆動構成においてギアボックスの出力シャフト２２８に動作可能に連結されている。さらに、図３および図４から分かるように、ガイド２２２，２２４の上端は、上部フレームクロス部材２３０によって接合されており、フレーム２１８は、さらに、ギアボックス２２６の上方でモータ２１６を鉛直方向に向けられた位置に支持するために、上部フレームクロス部材２３０から下方に延在するモータ取付ブラケット２３２を備える。
【００５０】
［0065］さらに図３および図４に示すように、第１の例示的な実施形態２００のクランク機械式アクチュエータ構成２０８は、クランク要素２３４と関節リンク要素２３６とを備える。図３および図４から分かるように、クランク要素２３４は、その第１取り付け点においてモータ２１６の回転可能な要素に動作可能に連結されている。この連結は、上述したようにモータ２１６をギアボックス２２６に取り付け、クランク要素２３４の第１の取り付け点をギアボックス２２６の出力シャフト２２８に取り付けることによって行われる。その結果、クランク要素２３４は、モータ２１６の回転可能な要素と一定の駆動比で回転する。
【００５１】
［0066］関節リンク要素２３６は、第１および第２の取り付け点を有しており、これらの取り付け点は、関節リンク要素２３６に沿って互いに離間された関係で配置されている。関節リンク要素２３６の第１の取り付け点は、クランク要素２３４の第２の取り付け点においてクランク要素２３４に枢動可能に連結されている。この第２の取り付け点は、半径方向外方に偏心してクランク要素２３４の第１の取り付け点から間隔が隔てられている。関節リンク要素の第２の取り付け点は、鉛直方向に移動可能な部材２１０に枢動可能に取り付けられている。
【００５２】
［0067］当業者によれば、上述の構成によって、モータ２１６がギアボックス２２６の出力シャフトを駆動した際に、クランク要素が、ギアボックスの出力シャフトとともに回転し、各ストロークの一部分においてベース２２０のスロットを通過し、これによって、関節リンク要素２３６が鉛直方向に移動可能な部材２１０をガイド２２２，２２４に沿って上下に駆動させ、ロッド２０４に往復ポンプストロークが提供されることが理解されるであろう。
【００５３】
［0068］図４の例から分かるように、例示的な実施形態２００におけるクランク要素２３４は、本質的には、関節リンク要素２３６用の追加的な取り付け点２３５を有するレバーであり、その結果、クランク要素２３４への取り付け点を変えることによってストローク長２０６を変化させることができる。さらに、当業者によれば、例示的な実施形態２００で使用するために簡単なレバー状の構成が選択されたが、本発明の他の実施形態では、クランク要素２３４は、三角形、正方形、円形等の他の形状を有していてもよく、ストローク長をより広範に選択できるように追加的な取り付け点を備えていてもよいことが分かるであろう。さらに、本発明の他の実施形態では、関節リンク要素２３６は、ストローク長の調節に使用するための追加的な取り付け点を備えていてもよいことが分かるであろう。
【００５４】
［0069］図３および図４に示すように、例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置２００のクランク付ロッド機械式アクチュエータ２０８は、また、空気圧式釣合構成２３８を備える。空気圧式釣合構成２３８は、本明細書でより詳細に後述するような適当な態様で動作可能に連結された他の構成要素に加えて、フレーム２１８と鉛直方向に移動可能な部材２１０との間に動作可能に連結された４つの空気圧シリンダ２３９を備える。本明細書での図面および説明を検討することによって分かるように、クランク付ロッド圧送装置２００における例示的な実施形態としての空気圧式釣合構成２３８は、鉛直方向に移動可能な部材２１０の下降ストロークの一部中にエネルギーを蓄えるために、また、蓄えられたエネルギーを、鉛直方向に移動可能な部材２１０の後続の上昇ストロークの一部中に解放するために、ベース２２０と鉛直方向に移動可能な部材２１０との間に動作可能に連結された幾つかの空気圧シリンダ２３９を備える。空気圧式釣合構成２３８を追加することによって、クランク付ロッド圧送装置から得られるリフト力が、空気圧式釣合構成２３８を有していない本発明によるクランク付ロッド圧送装置のリフト能力を大幅に越えて増大する。
【００５５】
［0070］幾つかの場合では、電源における制限、装置の電気的駆動定格または機械的制限に起因して、利用可能な電力が、クランクが完全に下降した静止位置から完全に一回転するには不十分な場合がある。こうした場合には、モータの回転速度が負荷によって所定の閾値を下回るまでクランクが第１の方向に回転される。このとき、回転方向が逆転されて、第２の方向すなわち逆方向のトルクが指令される。この揺動動作の各繰り返し中に、ロッドストリング、ポンプおよび流体コラムの持ち上げられた質量にエネルギーが蓄えられる。次いで、持ち上げられた質量の下降時に、このエネルギーがポンプ機構の運動エネルギー、または、空気圧式釣合システムの圧力上昇に戻される。このようにして、完全に下降した位置を通過するたびに、合成された慣性、釣合いおよび利用可能な動力が、機構を完全に１サイクルに亘って回転させるのに十分になるまで、クランクポンプ機構は、速度および慣性を益々増大させ、および／または、釣合錘が、流体コラム、ロッドストリングおよび坑井穴ポンプ機構の重量の益々大部分を支持する。この時点以降、機構は単一の回転方向を継続させる。
【００５６】
［0071］図５は、クランク付ロッド圧送装置２００の一部分の概略図であり、図３および図４に関して図示し説明したように構成された空気圧式釣合構成２３８の一対の空気圧シリンダ２３９の配置を示す。具体的には、図３〜５に示す構成では、シリンダ２３９のロッド２４０は、上部クロスバー２１２に動作可能に取り付けられており、シリンダ２３９のベースは、フレーム２１８のベース２２０に取り付けられている。しかしながら、当業者によれば、本発明による空気圧式釣合構成は、図６および図７に概略的に示す形態等の様々な他の形態をとってもよいことが理解されよう。図７では、シリンダ２３９は、上部フレームクロスバー２３０に取り付けられており、シリンダ２３９のロッド２４０は、下方に延在して、上部クロスバー２１２と動作可能に接触している。図７は、上部フレームクロス部材と、移動可能な上部クロスバー２１２と、の間のシリンダ２３９の代替的な配置を示している。
【００５７】
［0072］空気圧シリンダ２３９の代替的な取り付け配置に加えて、本発明の様々な実施形態において、任意の所与の用途で使用されるシリンダの数は、図３〜７に示す数よりも多くてもよいし、少なくてもよいであろう。また、一般的には、シリンダ２３９の動作軸線を研磨ロッド２０４にできるだけ厳密に整合させることが有利であろう。その結果、シリンダによって発生される釣合い力が研磨ロッド２０４にできるだけ直接的に動作可能に伝達される。
【００５８】
［0073］図８〜１０は、本発明による空気圧式釣合構成２３８の幾つかの代替的な実施形態の概略図である。図８〜１０に示す実施形態は、本発明による空気圧式釣合構成の構造および動作の一般的原理の例示であるが、決して限定を意図するものではないことが理解されよう。当業者によれば、本発明の予期される範囲内において、空気圧式釣合構成の多くの他の構築方法および動作方法があることが理解されよう。さらに、図８〜１０に示す実施形態は、全て「ブートストラップ(bootstrap、独力昇圧)」の原理で動作することが分かるであろう。ブートストラップの原理では、空気がシリンダ２３９に引き込まれ、シリンダ２３９のピストン２４２の下方の容積に捕捉される。これは、上部クロスバー２１２の上昇移動によってシリンダ２３９のロッド２４０に提供された往復運動が入口チェックバルブ２４４の動作と組み合わされることによって行われる。ピストン２４２の上下への繰り返しサイクルによって、ピストンの下方のシリンダ２３９に釣り合い圧力が発生し、この圧力がピストン２４２に上昇力を与え、この上昇力が、ロッド２４０を通して、上部クロスバー２１２の下降移動に抗う上向き釣合い力として伝達される。このようにして発生した釣合い力は、ロッドおよび圧送機構の重量に抗ってポンプの下降ストロークに作用し、さらに、後続のストロークでクランク付ロッド圧送装置がロッド２０４を上方に引っ張るのを補助するように作用する。
【００５９】
［0074］図８に示す実施形態では、クランク付ロッド圧送装置２００の上昇ストロークでロッド２４０がピストン２４２を引き上げたときに、入口チェックバルブ２４４が開き、下部チャンバのシリンダ２３９への空気の流入が可能になる。下部チャンバは、ピストン２４２と入口チェックバルブ２４４との間の空間によって形成された所定の容積を有する。ピストン２４２がそのストロークの上死点に達し、その下降ストロークにおいて下方への移動を開始するときに、チェックバルブ２４４が閉じ、取り込まれた空気がピストン２４２と入口チェックバルブ２４４との間に捕捉される。ピストン２４２が下方への移動を続行するときに、ピストン２４２と入口チェックバルブ２４４との間の空間は、小さくなり、それによって、ピストン２４２と入口チェックバルブ２４４との間に捕捉された空気の圧力が上昇する。この圧力上昇によってエネルギーが蓄えられ、次いで、蓄えられたエネルギーが、ピストン２４２が上方に移動する際の後続の上昇ストローク時に解放され、これにより、クランク付ロッド圧送装置が、その上昇ストローク時にロッド２０４を持ち上げるのを補助する釣合い力が発生する。実際には、図８に示す構成によって、上述したような揺動動作が発生し、ポンプストローク２０６の下死点でのピストン２４２とチェックバルブ２４４との間の圧力を最大動作値まで「ブートストラップ」することが可能になる。入口チェックバルブ２４４は、連続的に開いて、クランク付ロッド圧送装置の動作中にピストン２４２を通って漏れる空気を補充するであろう。図８の実施形態では、シリンダ２３９は、単動式シリンダまたは複動式シリンダのいずれであってもよい。
【００６０】
［0075］図９に示す空気圧式釣合構成２３８の例示的な実施形態は、図９の実施形態では、空気圧式釣合構成２３８が出口チェックバルブ２４６を備えている点と、シリンダ２３９が複動式シリンダである点とを除いて、図８に示し上述した実施形態と基本的に同一である。図９に示す実施形態の動作は、出口チェックバルブ２４６の動作を除いて、上述した図８の実施形態の動作と基本的に同一である。図９を検討することにより理解されるように、入口チェックバルブ２４４は、ピストンが上方に移動する際に空気をシリンダ２３９に引き込むことができるとともに、ピストンの下降ストローク時に閉じてピストン２４２と入口チェックバルブ２４４との間に空気を捕捉することができるように構成されているのに対し、出口チェックバルブ２４６は、ピストン２４２が上方に移動する際にピストン２４２と出口チェックバルブ２４６との間の空間から空気を出すことができるとともに、ピストン２４２が下方に移動する際にピストン２４２と出口チェックバルブ２４６との間の空間に空気が逆流することを防止するように構成されている。この構成によって、ピストン２４２がシリンダ２３９内で往復運動されるときに、ピストン２４２の下方の空間に圧力が発生することに加え、上部クロスバー２１２のピストンロッド２４０への作用によってピストン２４２が下方に力を加えられるときに、ピストン２４２の上方の圧力が大気圧以下に減圧される。かかる構成によれば、図９の実施形態は、図８に示す実施形態と比べて、より大きな圧力差およびそれによって生じる釣合い力がピストン２４２の前後に発生するという利点が得られる。
【００６１】
［0076］図１０は、本発明による空気圧式釣合構成２３８のさらに別の実施形態を示す。簡単に説明すると、図１０に示す実施形態は、図９の実施形態に関して上述したように動作するように構成された入口チェックバルブ２４４および出口チェックバルブ２４６を有するシリンダ２３９と、図８の実施形態に関して上述したのと同様の構成および動作を有する追加的な圧送シリンダ２４８と、の組み合わせである。
【００６２】
［0077］圧送シリンダ２４８は、ピストンロッド２５２によって駆動されるピストン２５０を備える。ピストンロッド２５２は、上部クロスバー２１２に動作可能に連結され、ピストン２３９のピストンロッド２４０と実質的に平行に動作する。クランク付ロッド圧送装置２００の第１の上昇ストローク時に、ピストン２５０，２４２のそれぞれの下方のシリンダ２４８およびシリンダ２３９の両方に空気を引き込むことができるように、第２の入口チェックバルブ２５４が設けられている。後続の上昇ストローク時に、リザーバキャビティ２５６内の圧力が圧送キャビティ２５８内の圧力を越え、それによって、チェックバルブ２４４が閉状態に維持されるであろう。クランク付ロッド圧送装置２００の下降ストローク時に、ピストン２４２，２５０は、圧送キャビティ２５８およびリザーバキャビティ２５６内の空気を圧縮する。ポンプキャビティ２５８内の空気は、圧縮されると大気圧を越え、それによって、入口チェックバルブ２５４が閉じられる。圧送キャビティ２５８内の空気は、その容積が比較的小さいために圧縮され続け、リザーバキャビティ２５６内の空気よりも高い圧力まで圧縮される。これが生じたとき、チェックバルブ２４４が開き、より高い圧力の空気がリザーバキャビティ２５６に入ることが可能になる。クランク付ロッド圧送装置２００が往復運動するときに、ピストン２４２，２５０の往復運動によって、リザーバキャビティ２５６内に大気圧よりも高い圧力が発生する。第１の入口チェックバルブ２４４への入口での圧力が、大気圧よりも高い圧力に上昇することによって、図１０に示す実施形態のリザーバキャビティ２５６内に、入口チェックバルブ２４４の上流の圧力が大気圧に制限される図８および図９の実施形態で達成できるよりも高い釣合い圧力を発生させることができる。また、圧送キャビティ２５８内に発生した圧力は、釣合い効果に寄与し、圧送シリンダ２４８のロッド２５２を介して上部クロスバー２１２に伝達されることが理解されよう。実際には、図１０に示す構成では、ポンプストローク２０６の下死点でのピストン２４２とチェックバルブ２４４との間の圧力を最大動作値まで「ブートストラップ」することを可能にするために、クランク付ロッド圧送装置２００の数回のストロークまたは上述した揺動動作を要する。
【００６３】
［0078］図１０に示すように、動作を改善するために、本発明による空気圧式釣合構成内の適当な位置に空気タンク２６０を追加することが望ましいであろう。また、リザーバキャビティ２５６、圧送キャビティ２５８、および、ピストン２４２と出口チェックバルブ２４６との間のキャビティの動作圧力を、制御装置２６４を使用して監視し制御するために、何らかの形態の圧力ゲージすなわち圧力センサ２６２を適当な場所に設けることが有利である。制御装置２６４は、手動式制御または自動式制御を含む任意の適当な形態をとってもよいことが理解されよう。
【００６４】
［0079］図１１〜１３は、本発明による第３の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置３００を示す。第３の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置３００は、第３の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置３００は、空気圧式釣合構成を備えていない点を除いて、上述した第２の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置２００と実質的に同一である。図１１〜１３は、第３の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置３００の上部クロスバー３１２、関節リンク要素３３６およびクランク要素３３４を、ポンプストローク３０６における様々な位置で示す。
【００６５】
［0080］図１４〜１６は、本発明による第４の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置４００を示す。第４の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置４００の構造は、多くの点に関して、上述した実施形態と同様である。第４の例示的な実施形態４００と上述の例示的な実施形態との主な相違点は、モータ４１６および直角ギアボックス４２０がフレーム４１８の上部フレームクロス部材４３０の頂部に取り付けられている点である。第２および第３の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置２００，３００では、モータ２１６およびギアボックス２２６は、フレーム２１８のベース２２０に取り付けられている。図１４〜１６は、クランク付ロッド圧送装置４００の鉛直方向に移動可能な部材４１０、クランク要素４３４および関節リンク要素４３６を、ポンプストローク４０６における幾つかの異なる位置で示す。
【００６６】
［0081］図１７〜１９は、本発明による第５の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置５００を示す。第５の例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置５００の構造は、多くの点に関して、上述した他の実施形態と同様である。第５の例示的な実施形態５００と上述の例示的な実施形態との主な相違点は、モータ５１６および直角ギアボックス５２６がフレーム５１８の鉛直ガイドレール部材５１９の一方の側に取り付けられている点である。鉛直ガイドレール部材５１９は、１つ以上の線形ガイドレール５２２，５２４を有する。線形ガイドレール５２２，５２４は、鉛直方向に移動可能な部材５１０を線形ガイドレール５２２，５２４に沿って案内するために、ガイドレール部材５１９におけるモータ５１６およびギアボックス５２６とは反対の側に設けられている。鉛直方向に移動可能な部材５１０は、クランク要素５３４および関節リンク要素５３６ならびに直角ギアボックス５２０によって、モータ出力シャフト（図示せず）の形態の、モータ５１６の回転可能な要素に動作可能に連結されている。関節リンク要素５３６の１つの端部は、鉛直方向に移動可能な部材５１０に枢動可能に連結されており、関節リンク要素５３６の他の端部は、クランク要素５３４に枢動可能に連結されている。かかる構成によって、モータ５１６の回転可能な要素と鉛直方向に移動可能な部材５１０とは、互いに一定の関係で動作可能に接続される。
【００６７】
［0082］図１８および図１９は、それぞれ、クランク付ロッド圧送装置５００のポンプストローク５０６の下死点および上死点での鉛直方向に移動可能な部材５１０を示す。クランク付ロッド圧送装置のクランク要素５３４および関節リンク要素５３６のそれぞれの長さと、フレーム５１８のベース５２０の上方の直角ギアボックス５２６の鉛直方向位置とは、クランク付ロッド圧送装置５００の動作中に、クランク要素５３４の任意の角度位置で、鉛直方向に移動可能な部材５１０が常に関節リンク要素５３６の上端の下方に吊り下げられるように協働的に選択される。鉛直方向に移動可能な部材５１０がクランク要素５３４の任意の角度位置で常に関節リンク５３６の上端の下方に吊り下げられる結果、ギアボックス５２６および鉛直方向に移動可能な部材５１０が鉛直ガイドレール部材５１９の両側に位置決めされることと相まって、モータ５１６が制御されて、鉛直方向に移動可能な部材５１０を線形ガイドレール５２２，５２４に沿って往復運動させるときに、重力によって、鉛直方向に移動可能な部材５１０が鉛直ガイドレール部材５１９の線形ガイドレール５２２，５２４と接触した状態で摺動可能に保持される。
【００６８】
［0083］図１７において最もよく分かるように、ポンプロッド５０４は、例示的な実施形態としてのクランク付ロッド圧送装置における鉛直方向に移動可能な部材５１０を通って摺動可能に延在するとともに、鉛直方向に移動可能な部材５１０の上方に配置されたクランプ５１４によって、鉛直方向に移動可能な部材５１０に連結されている。ポンプロッド５０４は、鉛直方向に移動可能な部材５１０に形成されたオリフィス内で自由に移動でき、クランプ５１４は、ポンプロッド５０４と鉛直方向に移動可能な部材５１０とを動作可能な係合状態に維持する。さらに図１７に示すように、クランク付ロッド圧送装置５００の鉛直方向に移動可能な部材５１０は、鉛直方向に移動可能な部材５１０と線形ガイドレール５２２，５２４との摩擦接触を低減するために、軸受構成、すなわちローラーベアリング構成５１１を備える。
【００６９】
［0084］他のクランク付ロッド圧送装置の実施形態が図２０〜２３に示されている。クランク付ロッド圧送装置６００は、サッカーロッドポンプ６８に連結される。サッカーロッドポンプ６８は、ロッド５２を備え、クランク付ロッド圧送装置６００は、ロッド５２を実質的に鉛直方向に往復運動させる。ロッド５２のポンプストローク８４は、炭化水素坑井５６の坑井穴である、サッカーロッドポンプ６８の弁部材を移動させる。本願に示される他の実施形態と同様に、ウォーキングビームポンプ５０は、図１および図２に示すウェルヘッド５４およびポンプロッド（研磨ロッドとも称される）５２から取り外されて、本願のクランク付ロッド圧送装置６００に取り替えられる。クランク付ロッド圧送装置６００の幾つかの他の実施形態では、太陽エネルギー電源１０１がクランク付ロッド圧送装置６００に接続されて、その動作に必要なエネルギーが供給されることを理解すべきである。
【００７０】
［0085］クランク付ロッド圧送装置６００は、クランク付機械式アクチュエータ構成６０２と、モータ６１０と、アクチュエータ部材６４４とを備える。アクチュエータ部材６４４は、図２０〜２３の図示では、ケーブル６２６である。他の実施形態では、アクチュエータ部材６４４は、剛性を有するロッド６４８であり、これは、図２４〜２７に図示されている。
【００７１】
［0086］クランク付機械式アクチュエータ構成６０２は、サッカーロッドポンプ６８のロッド５２を鉛直方向に移動させ、この移動を制御するために、サッカーロッドポンプ６８のロッド５２に取り付けられた実質的に鉛直方向に移動可能な部材６３８を備えている。
【００７２】
［0087］モータ６１０は、クランクアーム６１８に連結され、クランクアーム６１８は、モータ６１２の一端においてモータの回転軸線６１６と同軸に整合されたピボット軸受６２０の回りを回転するように構成される。このモータは、クランク付ロッド圧送装置６００およびサッカーロッドポンプ６８を動作させるのに十分な動力およびトルクを有する電動モータまたは液圧モータとすることができる。このモータは、典型的には、入力が実質的に一定の動作モードでモータを動作させるための、モータ駆動装置１１０および制御装置１０８に接続される。他の実施形態では、クランク付ロッド圧送装置は、電力貯蔵要素を実質的に備えておらず、また、動力貯蔵要素を実質的に備えていない。クランク付ロッド圧送装置６００が太陽エネルギー電源１０１に接続される実施形態では、モータを駆動するための電力の一部または全てを供給するために、太陽エネルギー電源が動作可能に接続される。太陽エネルギー電源１０１は、太陽エネルギー電源がモータを駆動するのに十分な電力を作り出す場合にのみクランク付ロッド圧送装置が圧送を行うように構成され得る。液圧モータの場合には、液圧モータは、ギアボックスを介さずにクランクアームに直接的に連結される。
【００７３】
［0088］クランク付機械式アクチュエータ構成６０２は、フレーム６０４を備える。フレーム６０４は、炭化水素坑井５６のウェルヘッド５４に取り付けるように構成されたベース６０６を有する（図１参照）。少なくとも１つの支持柱６０８がベース６０６から鉛直方向上方に向けて延在している。ケーブル６２６は、支持柱６０８に回転可能に取り付けられたプーリ６４０に摺動可能に取り付けられ、実質的に線形に往復運動するためにプーリによって拘束されている。
【００７４】
［0089］アクチュエータ部材６４４は、１つの端部６２８と他の端部６３０とを備える。ケーブル６２８を有する実施形態では、ケーブル６２８の一端は、鉛直方向に移動可能な部材６３８に固定的に連結され、ケーブル６３０の他端は、クランクアーム６１８に枢動可能に連結される。モータ６１０によって駆動されたときに、クランクアームが円運動で移動すると、ケーブル６２６は、プーリ６４０上を前後に引っ張られる。プーリ６４０は、ポンプロッド５２に連結された鉛直方向に移動な部材６３８に鉛直方向の上下運動をさせる（図２０および図２３参照）。他の実施形態では、クランク付ロッド機械式アクチュエータ構成６０２は、さらに、追加的なクランクアーム６２２を備える。クランクアーム６２２は、モータ６１４の他端においてモータの回転軸線６１６と同軸に整合された第２のピボット軸受６２４によって、モータ６１０に連結される。第２のケーブル６３２は、１つの端部６３４において、実質的に鉛直方向に移動可能な部材６３８に固定的に連結され、ケーブル６３６の他の端部において、追加的なクランクアーム６２２に枢動可能に連結される。第２のプーリ６４２は、支持柱６０８に回転可能に連結され、第２のケーブル６３２は、第２のプーリ６４２に摺動可能に取り付けられて、他のケーブル６２６と調和して実質的に線形の往復運動を行うために、第２のプーリによって拘束される。
【００７５】
［0090］剛性を有するロッド６４８を有する実施形態（図２４〜２７参照）では、剛性を有するロッド６４８の両端は、クランクアーム６１８に連結された１つの端部６２８と、実質的に鉛直方向に移動可能な部材６３８に連結された他の端部６３０と、に枢動可能に連結される。図２０〜２３に示す実施形態と同様に、剛性を有する第２のロッド６５０は、第２のクランクアーム６２２および実質的に鉛直方向に移動可能な部材６３８に連結されて、上述したように動作する。
【００７６】
［0091］本明細書に開示されるようなクランク付ロッド圧送装置６００を使用することによって、ウォーキングビームポンプ５０を使用する炭化水素坑井５６の稼働寿命が延命化される。これは、ウォーキングビーム装置からロッドを取り外し、当該ロッドを、本明細書で開示され特許請求の範囲に記載されるようなクランク付ロッド圧送装置に動作可能に連結することによって行われる。
【００７７】
［0092］本発明による他の実施形態では、本発明による空気圧式釣合構成は、また、本発明の第５の例示的な実施形態と同様のクランク付ロッド圧送装置に使用することができることが理解されよう。空気圧式釣合構成の概略は、少なくとも図５に概略的に示されている。
【００７８】
［0093］本開示の目的のために、「連結された（coupled）」との用語は、（電気的または機械的な）２つの構成要素を直接的または間接的に相互に結合することを意味する。このような結合は、事実上、固定的であってもよいし、事実上、移動可能であってもよい。このような結合は、（電気的または機械的な）２つの構成要素と、単一の分解できない物体として相互に一体的に形成された追加的な任意の中間部材と、の間で成し遂げられてもよいし、２つの構成要素と、相互に取り付けられた追加的な任意の中間部材と、の間で成し遂げられてもよい。このような結合は、事実上、永久的であってもよいし、あるいは、事実上、取り外し可能または解放可能であってもよい。
【００７９】
［0094］本明細書中で引用した刊行物、特許出願および特許を含む全ての文献の内容は、各文献が個々に具体的に参照によって本明細書に組み入れられ、その全ての内容が本明細書中に説明されているのと同程度に、参照によって本明細書に組み入れられる。
【００８０】
［0095］本発明の説明と関連して（特に以下の特許請求の範囲と関連して）用いられるの使用は、本明細書中で特に明示したり明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方を包含するものと解釈されるべきである。本発明を説明する文脈（特に、次の特許請求の範囲の文脈）における「a」「an」、「the」および類似の指示語の使用は、本明細書中で特に明示したり明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方を包含するものと解釈されるべきである。「備える（comprising）」、「有する（having）」、「備える（including）」、および「包含する（containing）」といった用語は、特段の記載のない限り、無制限の用語(open-ended terms)（すなわち、「含むがこれに限定されない」ということを意味する）である。本明細書中での値の範囲の記載は、本明細書中に特段の明示のない限り、単に、当該範囲内の個々の値の各々に個々に言及する簡単な方法として役立つことを意図しており、これらの個々の値の各々は、本明細書中に個々に記載したのと同様に本明細書中に組み込まれる。本明細書中に説明した全ての方法は、本明細書中に特段の記載のない限り、または、本明細書中の記載と明らかに矛盾しない限り、任意の適当な順序で実施できる。本明細書に記載したあらゆる例または例示的な表現（例えば「など」）は、特段の記載のない限り、単に、本発明を良好に示すことを意図したものであって、本発明の範囲を限定しない。本明細書中のいかなる用語も、特許請求の範囲に記載されていない構成要素を、本発明を実施する上で必須なものとして表示していると解釈されるべきではない。
【００８１】
［0096］本発明者が本発明を実施する上で最良の態様と考える態様を含んで本発明の好ましい実施形態を本明細書に説明した。これらの好ましい実施形態の変形形態は、前述の記載を読むことによって、当業者に明らかになるであろう。本発明者は、当業者がこのような変形態様を適宜採用することを予期しており、本発明者は、本明細書中に詳細に説明した以外の態様でも本発明が実施されることを意図している。したがって、本発明には、適用される法律が許容する、本明細書に添付した特許請求の範囲に記載された要旨の全ての変更および均等物が含まれる。さらに、本発明には、特段の記載のない限り、または、本明細書中の記載と明らかに矛盾しない限り、本発明の全ての可能な変形態様において上述した構成要素の任意の組み合わせが含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
５０…ウォーキングビーム圧送装置
５２…ロッド
５４…ウェルヘッド
５６…炭化水素坑井
６０…ケーシング
６２…地下層
６４…油貯留層
６６…穿孔
６８…サッカーロッドポンプ
７０…管
７２…流体出口
７４…地面
７６…ガス出口
７８…固定バルブ
８０…移動バルブ
８２…ロッドストリング
８４…ポンプストローク
１００…クランク付ロッド圧送装置
１０１…太陽エネルギー電源
１０２…クランク付機械式アクチュエータ構成
１０３…電力網
１０４…モータ
１０６…制御構成
１０８…制御装置
１１０…モータ駆動装置
２００…クランク付ロッド圧送装置
２０４…ロッド
２０６…ポンプストローク
２０８…機械式クランクアクチュエータ構成
２１０…部材
２１２…上部クロスバー
２１４…クランプ
２１６…モータ
２１８…フレーム
２２０…ベース
２２２…線形ガイドレール
２２６…直角ギアボックス
２２８…出力シャフト
２３０…上部フレームクロスバー
２３２…モータ取付ブラケット
２３４…クランク要素
２３５…取り付け点
２３６…関節リンク要素
２３８…空気圧式釣合構成
２３９…空気圧シリンダ
２４０…ロッド
２４２…ピストン
２４４…入口チェックバルブ
２４６…出口チェックバルブ
２４８…シリンダ
２５２…ピストンロッド
２５４…第２の入口チェックバルブ
２５６…リザーバキャビティ
２５８…圧送キャビティ
２６０…空気タンク
２６２…圧力センサ
２６４…制御装置
３００…クランク付ロッド圧送装置
３０６…ポンプストローク
３１２…上部クロスバー
３３４…クランク要素
３３６…関節リンク要素
４００…クランク付ロッド圧送装置
４０６…ポンプストローク
４１０…鉛直方向に移動可能な部材
４１６…モータ
４１８…フレーム
４２０…直角ギアボックス
４３０…上部フレームクロス部材
４３４…クランク要素
４３６…関節リンク要素
５００…クランク付ロッド圧送装置
５０４…ポンプロッド
５０６…ポンプストローク
５１０…鉛直方向に移動可能な部材
５１１…ローラーベアリング構成
５１４…クランプ
５１６…モータ
５１８…フレーム
５１９…ガイドレール部材
５２０…ベース
５２２…線形ガイドレール
５２６…直角ギアボックス
５３４…クランク要素
５３６…関節リンク要素
６００…クランク付ロッド圧送装置
６０２…クランク付機械式アクチュエータ構成
６０４…フレーム
６０６…ベース
６０８…支持柱
６１０，６１２，６１４…モータ
６１６…回転軸線
６１８…クランクアーム
６２０…ピボット軸受
６２２…第２のクランクアーム
６２４…第２のピボット軸受
６２６，６２８…ケーブル
６２８，６３０…端部
６３２…第２のケーブル
６３４…端部
６３６…ケーブル
６３８…鉛直方向に移動可能な部材
６４０…プーリ
６４２…第２のプーリ
６４４…アクチュエータ部材
６４８…ロッド
６５０…第２のロッド
【図１】
2015021493.tif 000003
【図２】
2015021493.tif 000004
【図３】
2015021493.tif 000005
【図４】
2015021493.tif 000006
【図５】
2015021493.tif 000007
【図６】
2015021493.tif 000008
【図７】
2015021493.tif 000009
【図８】
2015021493.tif 000010
【図９】
2015021493.tif 000011
【図１０】
2015021493.tif 000012
【図１１】
2015021493.tif 000013
【図１２】
2015021493.tif 000014
【図１３】
2015021493.tif 000015
【図１４】
2015021493.tif 000016
【図１５】
2015021493.tif 000017
【図１６】
2015021493.tif 000018
【図１７】
2015021493.tif 000019
【図１８】
2015021493.tif 000020
【図１９】
2015021493.tif 000021
【図２０】
2015021493.tif 000022
【図２１】
2015021493.tif 000023
【図２２】
2015021493.tif 000024
【図２３】
2015021493.tif 000025
【図２４】
2015021493.tif 000026
【図２５】
2015021493.tif 000027
【図２６】
2015021493.tif 000028
【図２７】
2015021493.tif 000029
【外国語明細書】
2015021493000001.pdf