第四章有桿泵采油

有桿泵采油的優(yōu)點(diǎn)：（1）設(shè)備簡單（2）結(jié)構(gòu)牢固（3）性能可靠（4）管理經(jīng)驗(yàn)比較完善第四章有桿泵采油有桿泵采油的缺點(diǎn)：（1）設(shè)備笨重（2）僅適用于淺井、中深井（3）對特殊井（斜井、彎井、海上油井）有困難（4）對砂、蠟、鹽、水、稠的適應(yīng)性差第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）

1.抽油機(jī)（1）分類：游梁式和無游梁式（2）組成：四大部分游粱－連桿－曲柄機(jī)構(gòu)、減速裝置、動(dòng)力設(shè)備和輔助裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

曲柄連桿機(jī)構(gòu)和驢頭均位于支架的前邊，曲柄連桿機(jī)構(gòu)存在一定的相位夾角（15度左右）和平衡相位角（20度左右）。前置型游梁式抽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)：

動(dòng)載較??；懸點(diǎn)最大載荷較小；減速箱峰值扭矩降低；扭矩變化均勻；電動(dòng)機(jī)動(dòng)力降低，有明顯的節(jié)能效果。主要適用于懸點(diǎn)載荷大于120kN、沖程大于3.6m的油井。前置型游梁式抽油機(jī)缺點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)不平衡大大增加；工作時(shí)間前沖力較大，影響基架的穩(wěn)定性。因此，在我國前置型游梁式抽油機(jī)應(yīng)用尚不廣泛。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

實(shí)際上是一種前置型游梁式抽油機(jī)，不同之處在于曲柄上無平衡塊。優(yōu)點(diǎn)：

無平衡塊，整機(jī)重量減輕約1/3；可根據(jù)油井工況的變化來調(diào)整平衡，操作方便；具有氣體的軟特性，平衡效果好缺點(diǎn)：

平衡缸加工制造費(fèi)用增加，又附加了一套補(bǔ)氣裝置，使生產(chǎn)成本增加；平衡氣缸系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中易出故障，維修費(fèi)用高，對操作和維修人員的技術(shù)要求高。

異相型游梁式抽油機(jī)是近二十年來發(fā)展起來的一種性能較好的抽油機(jī)。從外形上看，它與常規(guī)型游梁式抽油機(jī)沒有顯著的差別。其特點(diǎn)是：1）上沖程曲柄轉(zhuǎn)角（約192）大于下沖程的曲柄轉(zhuǎn)角（約168），因此上沖程懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)較下沖程緩慢，降低了上沖程懸點(diǎn)的加速度，從而降低了上沖程懸點(diǎn)的慣性載荷，提高了抽油機(jī)的承載能力。2）曲柄中心線與平衡重力臂中心線之間設(shè)置了一特殊的相位角，可降低凈扭矩峰值，改善了減速箱的工作條件；同時(shí)可降低電機(jī)功率。據(jù)美國同類產(chǎn)品的資料報(bào)道，與常規(guī)式抽油機(jī)相比，可節(jié)省電機(jī)功率15~35%。

隨著下泵深度和排液量的不斷增加，同時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)稠油、高粘、多砂、水淹和強(qiáng)腐蝕等情況，因此采油工藝對抽油機(jī)提出了長沖程、低沖次、大泵深抽的要求，游梁式抽油機(jī)受其結(jié)構(gòu)的限制，不能滿足上述要求。為此，國內(nèi)外研制了許多不同類型的無游梁式抽油機(jī)。目前，國內(nèi)正在使用的無游梁式抽油機(jī)主要有鏈條式抽油機(jī)、增距式長沖程抽油機(jī)、寬帶式抽油機(jī)幾種。

為了節(jié)能,目前開發(fā)了直線電機(jī)抽油機(jī)、皮帶式抽油機(jī)。鏈條式抽油機(jī)

鏈條式抽油機(jī)的特點(diǎn)：1）沖程長，有利于稠油井開采；2）采用氣動(dòng)平衡，因而電機(jī)工作平穩(wěn)，且平衡效果好；3）鋼絲繩使用壽命短，易造成斷鏈條事故。

增距式長沖程抽油機(jī)的特點(diǎn)：特征在于驢頭能相對于游梁轉(zhuǎn)動(dòng)。在驢頭和機(jī)架之間設(shè)有搖桿，從而使整機(jī)構(gòu)成串聯(lián)式平面六桿機(jī)構(gòu)。這樣，當(dāng)游梁上下擺動(dòng)時(shí)，驢頭在隨游梁繞支座轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)增加沖程的目的。1）沖程長度調(diào)節(jié)方便，適應(yīng)于深井、大排量抽油的需要；2）懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律近似簡諧運(yùn)動(dòng)，變速加速度小，動(dòng)載小，整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；3）平衡效果好，節(jié)電；4）重量輕，占地面積小。

寬帶式抽油機(jī)的特點(diǎn)：1）沖程長、沖次低、尤其適用于深井、稠油開采；2）結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，體積小，重量輕，尤其運(yùn)用于海洋采油；3）可不停機(jī)六級調(diào)節(jié)沖程；4）運(yùn)動(dòng)特性好，與常規(guī)型抽油機(jī)相比，扭矩減少50%，動(dòng)載減少1/2-1/3，實(shí)際承載能力增加；5）采用同頻自動(dòng)控制，整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，節(jié)電達(dá)10-35%。直線電機(jī)抽油機(jī)

直線電機(jī)抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷最大達(dá)到200千牛，電動(dòng)機(jī)推力達(dá)到50千牛，最大沖程已達(dá)到8米，只要其他工藝設(shè)備配套，沖程長度可以趕上美國的24.4米。

直線電機(jī)抽油機(jī)的特點(diǎn)：改變了過去各種抽油機(jī)都是先將電能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過機(jī)械方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換模式，克服了過去抽油機(jī)機(jī)械效率低的弱點(diǎn)。直線電機(jī)抽油機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不但提高了效率，而且能實(shí)現(xiàn)抽汲參數(shù)無級調(diào)整，進(jìn)而能根據(jù)采油需要調(diào)整懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為智能化創(chuàng)造了很好的條件；有效降低啟動(dòng)載荷，降低機(jī)型重量，克服了“大馬拉小車”現(xiàn)象。

直線電機(jī)抽油機(jī)的特點(diǎn)：直線電機(jī)抽油機(jī)具有作業(yè)方便、整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、啟動(dòng)電流低、高運(yùn)行穩(wěn)定、占地小、噪聲低、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、節(jié)能良好(比舊抽油機(jī)節(jié)電47.47%)、運(yùn)動(dòng)軌跡合理等優(yōu)點(diǎn)。抽油機(jī)還具有“上快下慢”、“上慢下快”、“上下同速

”和“換向時(shí)停滯間抽”四種運(yùn)動(dòng)模式

皮帶式抽油機(jī)

皮帶式抽油機(jī)的原理：由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)部分減速后，驅(qū)動(dòng)下鏈輪旋轉(zhuǎn)，使垂直布置的環(huán)形閉合軌跡鏈條在上、下鏈、鏈輪之間運(yùn)轉(zhuǎn)。裝在軌跡鏈條的特殊鏈節(jié)與往返架上滑塊中的主軸銷相連，使往返架隨軌跡鏈條周而復(fù)始的上下運(yùn)動(dòng)。由往返架上的上橫梁連接著繞過頂部皮帶滾筒的負(fù)荷皮帶來帶動(dòng)光桿（抽油桿、抽油泵）往復(fù)運(yùn)動(dòng)抽油。井下配套工具可根據(jù)井筒的環(huán)境和設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行桿、管的合理組合和井下工具的配套，并根據(jù)油井的供液能力合理選擇抽吸參數(shù)。

皮帶式抽油機(jī)的特點(diǎn)：

1）、可進(jìn)行大泵深下、小泵深抽、稠油開采由于該機(jī)型最大負(fù)荷16.31t（目前生產(chǎn)國外還有1100型（22t）、1200型（28t）），設(shè)計(jì)中受扭矩影響因素小，力臂短（0.46m），負(fù)荷利用率可達(dá)95%，可進(jìn)行大泵深下、小泵深抽，與其它抽油機(jī)配同直徑的泵相比可多下深10%-15%。2）、泵效高該機(jī)沖程長，沖程相對損失小、沖次小，泵的充滿系數(shù)高，可達(dá)到80%。3）、工況好因皮帶具有吸收振動(dòng)的作用，又為均速運(yùn)轉(zhuǎn)，換向時(shí)瞬間加速，沖次又慢，所以機(jī)、桿、泵的慣性載荷、動(dòng)載荷減小，可減小抽油桿、油管的磨損，延長油井免修期。

皮帶式抽油機(jī)的特點(diǎn)：4）、節(jié)能節(jié)電由于該機(jī)扭矩臂小，對抽油機(jī)扭矩要求較小，又因?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，瞬間加速，平衡效果好，所以所需電機(jī)功率小，省電30%-50%，節(jié)能節(jié)電效果好。與普通游梁式抽油機(jī)相比節(jié)電效果明顯。5）、總機(jī)效益高因?yàn)槌橛蜋C(jī)節(jié)能節(jié)電，泵效高，機(jī)器磨損小等特點(diǎn)，所以總機(jī)效率高。6）、與電泵對比，用電量小（是電泵井用電量的1/3）、維護(hù)作業(yè)費(fèi)用低、施工方便（不需專業(yè)化作業(yè)隊(duì)伍）。7）、維護(hù)工作量少，調(diào)整平衡方便（每塊15公斤），整體運(yùn)輸，安裝方便。

皮帶式抽油機(jī)的特點(diǎn)：

8）、整箱式減速箱運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小，使用壽命長。9）、100%機(jī)械傳動(dòng)，可靠性高、耐用，整機(jī)受力均勻，潤滑系統(tǒng)完善，維護(hù)要求低。后續(xù)投入少。一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）

1.抽油機(jī)（3）平衡方式：機(jī)械平衡和氣動(dòng)平衡機(jī)械平衡又分為曲柄平衡、游粱平衡和復(fù)合平衡第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）

1.抽油機(jī)（4）型號說明：（CYJ10--3--48(H)B）CYJ－游粱式抽油機(jī)系列代號；10－懸點(diǎn)最大載荷(10KN)；3－光桿最大沖程(m)；48－減速箱輸出軸最大扭矩(KN?m)；H－減速箱齒輪齒形代號；B－平衡方式代號(B－曲柄平衡；Y－游梁平衡；F－復(fù)合平衡；Q－氣動(dòng)平衡)第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）

2.抽油桿（1）分類：常用的主要有鋼制抽油桿、玻璃纖維抽油桿、空心抽油桿三種類型。此外，還有連續(xù)抽油桿、鋼絲繩抽油桿、不銹鋼抽油桿、非金屬帶狀抽油桿等特殊用途的抽油桿。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）普通桿特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低；直徑小，有利于在油管中運(yùn)行玻璃鋼桿特點(diǎn)：耐腐蝕、有利于延長壽命；重量輕、有利于降低抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷和節(jié)約能量；彈性模量小，可實(shí)現(xiàn)超行程，有利于提高泵效?？招臈U特點(diǎn)：成本高，可用于熱油循環(huán)和熱電纜加熱，也可通過空心通道向井內(nèi)添加化學(xué)劑，適用于高含蠟、高凝固點(diǎn)的稠油井。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）

2.抽油桿（2）符號說明：CYG25/120C(B)CYG－抽油桿代號；25－抽油桿直徑(mm)；120－短抽油桿長度(mm)；C－桿材強(qiáng)度代號(C－40號、45號鋼正火處理；B－20CrMo鋼調(diào)質(zhì)處理)

常用的桿體直徑有13mm、16mm、19mm、22mm、25mm和29mm第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）2.抽油桿新型抽油桿的發(fā)展：為滿足大泵強(qiáng)采、小泵深抽、稠油井、高含蠟井、腐蝕井和斜井采油的需要，以增加桿的承載、耐腐蝕、耐磨損，提高桿的使用可靠性與壽命，已開發(fā)出多種特殊抽油桿，如加高強(qiáng)度抽油桿、玻璃鋼抽油桿、鋁合金抽油桿、不銹鋼抽油桿、噴涂保護(hù)處理抽油桿、空心抽油桿、連續(xù)抽油桿、鋼絲繩抽油桿等。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）

3.抽油泵第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一般要求：a.結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度高，質(zhì)量好，連接部分密封可靠；b.制造材料耐磨和抗腐蝕性好，使用壽命長；c.規(guī)格類型能滿足油井排液量的需要，適應(yīng)性強(qiáng)；d.便于起下；e.結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮防砂、防氣，并帶有必要的輔助設(shè)備。一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）

3.抽油泵（1）分類：管式泵和桿式泵管式泵特點(diǎn)：泵徑較大、排量大，適用于產(chǎn)量高、油井較淺、含砂較少的井使用。桿式泵特點(diǎn)：泵徑較小、排量低、適用于產(chǎn)量低的深井使用。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機(jī)、桿、泵）

3.抽油泵（2）型號說明：CYB/56/T/H/A/C/5/1.8/0.7CYB－抽油泵代號；56－泵徑(mm)；T－泵型式；H－泵筒型式；A－定位部位；C－定位部件型式；5－泵筒長度(m)，1.8－柱塞長度(m)；0.7－加長短節(jié)長度(m)第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理二、泵的工作原理和理論排量（一）泵的工作原理（1）上沖程（2）下沖程（二）泵的理論排量第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理工作原理：深井泵是依靠抽油機(jī)帶動(dòng)抽油桿使活塞在襯套內(nèi)部做往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)抽油的。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理工作原理：

上沖程下沖程凡爾狀態(tài)游動(dòng)凡爾關(guān)閉打開固定凡爾打開關(guān)閉泵吸（排）液吸液排液抽油桿工況加載（伸長）卸載（縮短）油管工況卸載（縮短）加載（伸長）井口排液排S(Ap-Ar)排SAr

第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理二、泵的工作原理和理論排量（二）泵的理論排量第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理第二節(jié)抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡化模型：1、簡諧運(yùn)動(dòng)2、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一、簡化為簡諧運(yùn)動(dòng)簡化條件：保證B點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)=C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)（D點(diǎn)作圓園運(yùn)動(dòng)時(shí)在垂向上的投影）

懸點(diǎn)A的位移：求上式求導(dǎo)得：懸點(diǎn)速度：懸點(diǎn)加速度：分析：

①在一個(gè)沖程中，懸點(diǎn)的速度和加速度不僅大小在變化，而且方向也要發(fā)生改變②上沖程前半沖程為加速運(yùn)動(dòng)（aA>0，aA方向（向上）與運(yùn)動(dòng)方向（向上）相同）；上沖程后半沖程為減速運(yùn)動(dòng)（aA<0，aA