第四章有杆泵

1、第四章第四章 有杆泵采油有杆泵采油 有杆泵采油的优点：有杆泵采油的优点： （1）设备简单）设备简单 （2）结构牢固）结构牢固 （3）性能可靠）性能可靠 （4）管理经验比较完善）管理经验比较完善第四章第四章 有杆泵采油有杆泵采油有杆泵采油的缺点：有杆泵采油的缺点：（1）设备笨重）设备笨重（2）仅适用于浅井、中深井）仅适用于浅井、中深井（3）对特殊井（斜井、弯井、海上油井）对特殊井（斜井、弯井、海上油井）有困难有困难（4）对砂、蜡、盐、水、稠的适应性差）对砂、蜡、盐、水、稠的适应性差第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵） 1.抽

2、油机抽油机（1）分类分类：游梁式和无游梁式：游梁式和无游梁式（2）组成组成：四大部分：四大部分 游粱连杆曲柄机构、减速装游粱连杆曲柄机构、减速装置、动力设备和辅助装置置、动力设备和辅助装置结构特点结构特点： 曲柄连杆机构和驴头均位于支架的前边，曲柄连曲柄连杆机构和驴头均位于支架的前边，曲柄连杆机构存在一定的相位夹角（杆机构存在一定的相位夹角（1515度左右）和平衡相位度左右）和平衡相位角（角（2020度左右）。度左右）。前置型游梁式抽油机优点前置型游梁式抽油机优点： 动载较小；悬点最大载荷较小；减速箱峰值扭矩动载较小；悬点最大载荷较小；减速箱峰值扭矩降低；扭矩变化均匀；电动机动力降低，有明显的

3、节降低；扭矩变化均匀；电动机动力降低，有明显的节能效果。主要适用于悬点载荷大于能效果。主要适用于悬点载荷大于120120kNkN、冲程大于、冲程大于3.6m3.6m的油井。的油井。前置型游梁式抽油机缺点前置型游梁式抽油机缺点： 结构不平衡大大增加；工作时间前冲力较大，影结构不平衡大大增加；工作时间前冲力较大，影响基架的稳定性。因此，在我国前置型游梁式抽油机响基架的稳定性。因此，在我国前置型游梁式抽油机应用尚不广泛。应用尚不广泛。结构特点结构特点： 实际上是一种前置型游梁式抽油机，不同之处在实际上是一种前置型游梁式抽油机，不同之处在于曲柄上无平衡块。于曲柄上无平衡块。优点优点： 无无平衡块，整机

4、重量减轻约平衡块，整机重量减轻约1/3；可根据油井工况；可根据油井工况的变化来调整平衡，操作方便；具有气体的软特性，的变化来调整平衡，操作方便；具有气体的软特性，平衡效果好平衡效果好缺点缺点： 平衡缸加工制造费用增加，又附加了一套补气装平衡缸加工制造费用增加，又附加了一套补气装置，使生产成本增加；平衡气缸系统在运转中易出故置，使生产成本增加；平衡气缸系统在运转中易出故障，维修费用高，对操作和维修人员的技术要求高。障，维修费用高，对操作和维修人员的技术要求高。 异相型游梁式抽油机是近二十年异相型游梁式抽油机是近二十年 来发展起来的来发展起来的一种性能较好的抽油机。从外形上看，它与常规型游一种性能

5、较好的抽油机。从外形上看，它与常规型游梁式抽油机没有显著的差别。其梁式抽油机没有显著的差别。其特点特点是：是：1）上冲程曲柄转角（约上冲程曲柄转角（约192）大于下冲程的曲柄转角）大于下冲程的曲柄转角（约（约168），因此上冲程悬点运动较下冲程缓慢，降），因此上冲程悬点运动较下冲程缓慢，降低了上冲程悬点的加速度，从而降低了上冲程悬点的低了上冲程悬点的加速度，从而降低了上冲程悬点的惯性载荷，提高了抽油机的承载能力。惯性载荷，提高了抽油机的承载能力。2）曲柄中心线与平衡重力臂中心线之间设置了一特曲柄中心线与平衡重力臂中心线之间设置了一特殊的相位角，可降低净扭矩峰值，改善了减速箱的工殊的相位角，可降

6、低净扭矩峰值，改善了减速箱的工作条件；同时可降低电机功率。据美国同类产品的资作条件；同时可降低电机功率。据美国同类产品的资料报道，与常规式抽油机相比，可节省电机功率料报道，与常规式抽油机相比，可节省电机功率1535%。 随着下泵深度和排液量的不断增加，同时随着下泵深度和排液量的不断增加，同时经常出现稠油、高粘、多砂、水淹和强腐蚀经常出现稠油、高粘、多砂、水淹和强腐蚀等情况，因此采油工艺对抽油机提出了长冲等情况，因此采油工艺对抽油机提出了长冲程、低冲次、大泵深抽的要求，游梁式抽油程、低冲次、大泵深抽的要求，游梁式抽油机受其结构的限制，不能满足上述要求。为机受其结构的限制，不能满足上述要求。为此，

7、国内外研制了许多不同类型的无游梁式此，国内外研制了许多不同类型的无游梁式抽油机。目前，国内正在使用的无游梁式抽抽油机。目前，国内正在使用的无游梁式抽油机主要有油机主要有链条式抽油机链条式抽油机、增距式长冲程抽增距式长冲程抽油机油机、宽带式抽油机宽带式抽油机几种。几种。 为了节能为了节能, ,目前开发了目前开发了直线电机抽油机直线电机抽油机、皮带式抽油机皮带式抽油机。链条式抽油机 链条式抽油机的链条式抽油机的特点特点：1 1）冲程长，有利于稠油井开采；）冲程长，有利于稠油井开采；2 2）采用气动平衡，因而电机工作平稳，且平）采用气动平衡，因而电机工作平稳，且平衡效果好；衡效果好；3 3）钢丝绳使

8、用寿命短，易造成断链条事故。）钢丝绳使用寿命短，易造成断链条事故。 增距式长冲程抽油机的增距式长冲程抽油机的特点特点：特征在于驴头能相对于游梁转动。在驴头和机架特征在于驴头能相对于游梁转动。在驴头和机架之间设有摇杆，从而使整机构成串联式平面六杆之间设有摇杆，从而使整机构成串联式平面六杆机构。这样，当游梁上下摆动时，驴头在随游梁机构。这样，当游梁上下摆动时，驴头在随游梁绕支座转动的同时，还绕铰链转动，从而实现增绕支座转动的同时，还绕铰链转动，从而实现增加冲程的目的。加冲程的目的。1 1）冲程长度调节方便，适应于深井、大排量抽）冲程长度调节方便，适应于深井、大排量抽油的需要；油的需要；2 2）悬点

9、运动规律近似简谐运动，变速加速度小，）悬点运动规律近似简谐运动，变速加速度小，动载小，整机运转平稳；动载小，整机运转平稳；3 3）平衡效果好，节电；）平衡效果好，节电；4 4）重量轻，占地面积小。）重量轻，占地面积小。 宽带式抽油机的宽带式抽油机的特点特点：1 1）冲程长、冲次低、尤其适用于深井、稠油开采；）冲程长、冲次低、尤其适用于深井、稠油开采；2 2）结构紧凑，布局合理，体积小，重量轻，尤其运用）结构紧凑，布局合理，体积小，重量轻，尤其运用于海洋采油；于海洋采油；3 3）可不停机六级调节冲程；）可不停机六级调节冲程；4 4）运动特性好，与常规型抽油机相比，扭矩减少）运动特性好，与常规型抽

10、油机相比，扭矩减少50%50%，动载减少动载减少1/2-1/31/2-1/3，实际承载能力增加；，实际承载能力增加；5 5） 采用同频自动控制，整机运行平稳，噪音低，节采用同频自动控制，整机运行平稳，噪音低，节电达电达10-35%10-35%。 直线电机抽油机直线电机抽油机 直线电机抽油机直线电机抽油机 悬点载荷最大达到悬点载荷最大达到200千牛，电动机推力达到千牛，电动机推力达到50千牛，最大冲程已达到千牛，最大冲程已达到8 米，只要其他工艺设备配套，米，只要其他工艺设备配套，冲程长度可以赶上美国的冲程长度可以赶上美国的24.4米。米。 直线电机抽油机直线电机抽油机的特点：的特点： 改变了过

11、去各种抽油机都是先将电能改变了过去各种抽油机都是先将电能转变为旋转运动，再通过机械方式转变为直转变为旋转运动，再通过机械方式转变为直线往复运动的能量转换模式，克服了过去抽线往复运动的能量转换模式，克服了过去抽油机机械效率低的弱点。直线电机抽油机将油机机械效率低的弱点。直线电机抽油机将电能直接转变为直线往复运动，不但提高了电能直接转变为直线往复运动，不但提高了效率，而且能实现抽汲参数效率，而且能实现抽汲参数无级调整无级调整，进而，进而能根据采油需要调整悬点运动规律，为智能能根据采油需要调整悬点运动规律，为智能化创造了很好的条件；有效降低启动载荷，化创造了很好的条件；有效降低启动载荷，降低机型重量

12、，克服了降低机型重量，克服了“大马拉小车大马拉小车”现象。现象。 直线电机抽油机直线电机抽油机的特点：的特点： 直线电机抽油机具有作业方便、整机结构简单、直线电机抽油机具有作业方便、整机结构简单、启动电流低、高运行稳定、占地小、噪声低、运行维启动电流低、高运行稳定、占地小、噪声低、运行维护费用低、节能良好护费用低、节能良好(比旧抽油机节电比旧抽油机节电47.47%)、运、运动轨迹合理等优点。抽油机还具有动轨迹合理等优点。抽油机还具有“上快下慢上快下慢”、“上慢下快上慢下快”、“上下同速上下同速 ”和和“换向时停滞间抽换向时停滞间抽”四种运动模式四种运动模式 皮带式抽油机皮带式抽油机 皮带式抽油

13、机皮带式抽油机的原理：的原理： 由电机驱动，经传动部分减速后，驱动下链轮旋转，由电机驱动，经传动部分减速后，驱动下链轮旋转，使垂直布置的环形闭合轨迹链条在上、下链、链轮之使垂直布置的环形闭合轨迹链条在上、下链、链轮之间运转。装在轨迹链条的特殊链节与往返架上滑块中间运转。装在轨迹链条的特殊链节与往返架上滑块中的主轴销相连，使往返架随轨迹链条周而复始的上下的主轴销相连，使往返架随轨迹链条周而复始的上下运动。由往返架上的上横梁连接着绕过顶部皮带滚筒运动。由往返架上的上横梁连接着绕过顶部皮带滚筒的负荷皮带来带动光杆（抽油杆、抽油泵）往复运动的负荷皮带来带动光杆（抽油杆、抽油泵）往复运动抽油。井下配套工

14、具可根据井筒的环境和设计的要求，抽油。井下配套工具可根据井筒的环境和设计的要求，进行杆、管的合理组合和井下工具的配套，并根据油进行杆、管的合理组合和井下工具的配套，并根据油井的供液能力合理选择抽吸参数。井的供液能力合理选择抽吸参数。 皮带式抽油机皮带式抽油机的特点：的特点： 1 1）、可进行大泵深下、小泵深抽、稠油开采）、可进行大泵深下、小泵深抽、稠油开采由于该机型最大负荷由于该机型最大负荷16.31t16.31t（目前生产国外还有（目前生产国外还有1100 1100 型型（22t22t）、）、1200 1200 型（型（28t28t），设计中受扭矩影响因素小，），设计中受扭矩影响因素小，力臂

15、短（力臂短（0.46m0.46m），负荷利用率可达），负荷利用率可达95%95%，可进行大泵深，可进行大泵深下、小泵深抽，与其它抽油机配同直径的泵相比可多下下、小泵深抽，与其它抽油机配同直径的泵相比可多下深深10%-15%10%-15%。2 2）、泵效高）、泵效高该机冲程长，冲程相对损失小、冲次小，泵的充满系数该机冲程长，冲程相对损失小、冲次小，泵的充满系数高，可达到高，可达到80%80%。3 3）、工况好）、工况好因皮带具有吸收振动的作用，又为均速运转，换向时瞬因皮带具有吸收振动的作用，又为均速运转，换向时瞬间加速，冲次又慢，所以机、杆、泵的惯性载荷、动载间加速，冲次又慢，所以机、杆、泵的惯

16、性载荷、动载荷减小，可减小抽油杆、油管的磨损，延长油井免修期。荷减小，可减小抽油杆、油管的磨损，延长油井免修期。 皮带式抽油机皮带式抽油机的特点：的特点：4 4）、节能节电）、节能节电由于该机扭矩臂小，对抽油机扭矩要求较小，又因为由于该机扭矩臂小，对抽油机扭矩要求较小，又因为匀速运动，瞬间加速，平衡效果好，所以所需电机功匀速运动，瞬间加速，平衡效果好，所以所需电机功率小，省电率小，省电30%-50%30%-50%，节能节电效果好。与普通游梁式，节能节电效果好。与普通游梁式抽油机相比节电效果明显。抽油机相比节电效果明显。5 5）、总机效益高）、总机效益高因为抽油机节能节电，泵效高，机器磨损小等特

17、点，因为抽油机节能节电，泵效高，机器磨损小等特点，所以总机效率高。所以总机效率高。6 6）、与电泵对比，用电量小（是电泵井用电量的）、与电泵对比，用电量小（是电泵井用电量的1/31/3）、维护作业费用低、施工方便（不需专业化作业）、维护作业费用低、施工方便（不需专业化作业队伍）。队伍）。7 7 ）、维护工作量少，调整平衡方便（每块）、维护工作量少，调整平衡方便（每块1515公斤），公斤），整体运输，安装方便。整体运输，安装方便。 皮带式抽油机皮带式抽油机的特点：的特点： 8 8）、整箱式减速箱运行平稳，噪音小，使用寿命长）、整箱式减速箱运行平稳，噪音小，使用寿命长。9）、）、100%机械传动，

18、可靠性高、耐用，整机受力均机械传动，可靠性高、耐用，整机受力均匀，润滑系统完善，维护要求低。后续投入少。匀，润滑系统完善，维护要求低。后续投入少。 一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵） 1.抽油机抽油机（3）平衡方式平衡方式：机械平衡和气动平衡：机械平衡和气动平衡 机械平衡又分为曲柄平衡、游粱平机械平衡又分为曲柄平衡、游粱平衡和复合平衡衡和复合平衡第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵） 1.抽油机抽油机（4）型号说明型号说明：（：（CYJ10-3-48(H)B）CYJ游粱式抽油机系列代号；游粱式抽油机系列代号；

19、10悬点最大悬点最大载荷载荷(10KN)；3光杆最大冲程光杆最大冲程(m)；48减速箱减速箱输出轴最大扭矩输出轴最大扭矩(KNm)；H减速箱齿轮齿形减速箱齿轮齿形代号；代号；B平衡方式代号平衡方式代号(B曲柄平衡；曲柄平衡；Y游游梁平衡；梁平衡；F复合平衡；复合平衡；Q气动平衡气动平衡)第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵） 2.抽油杆抽油杆（1）分类分类：常用的主要有钢制抽油杆、：常用的主要有钢制抽油杆、玻璃纤维抽油杆、空心抽油杆三种类玻璃纤维抽油杆、空心抽油杆三种类型。此外，还有连续抽油杆、钢丝绳型。此外，还有连续抽油杆

20、、钢丝绳抽油杆、不锈钢抽油杆、非金属带状抽油杆、不锈钢抽油杆、非金属带状抽油杆等特殊用途的抽油杆。抽油杆等特殊用途的抽油杆。第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵）普通杆特点普通杆特点：结构简单、制造容易、成本低；：结构简单、制造容易、成本低；直径小，有利于在油管中运行直径小，有利于在油管中运行玻璃钢杆特点玻璃钢杆特点：耐腐蚀、有利于延长寿命；重：耐腐蚀、有利于延长寿命；重量轻、有利于降低抽油机悬点载荷和节约能量；量轻、有利于降低抽油机悬点载荷和节约能量；弹性模量小，可实现超行程，有利于提高泵效。弹性模量小，可实现超行程，有利

21、于提高泵效。空心杆特点空心杆特点：成本高，可用于热油循环和热电：成本高，可用于热油循环和热电缆加热，也可通过空心通道向井内添加化学剂，缆加热，也可通过空心通道向井内添加化学剂，适用于高含蜡、高凝固点的稠油井。适用于高含蜡、高凝固点的稠油井。第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵） 2.抽油杆抽油杆（2）符号说明符号说明：CYG 25 / 120 C(B)CYG抽油杆代号；抽油杆代号；25抽油杆直径抽油杆直径(mm)；120短抽油杆长度短抽油杆长度(mm)；C杆材强度代号杆材强度代号(C40号、号、45号钢正火号钢正火处理；处理

22、；B20CrMo钢调质处理钢调质处理) 常用的杆体直径有常用的杆体直径有13mm、16mm、19mm、22mm、25mm和和29mm第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵）2.抽油杆抽油杆新型抽油杆的发展新型抽油杆的发展： 为满足大泵强采、小泵深抽、稠油井、高为满足大泵强采、小泵深抽、稠油井、高含蜡井、腐蚀井和斜井采油的需要，以增加杆含蜡井、腐蚀井和斜井采油的需要，以增加杆的承载、耐腐蚀、耐磨损，提高杆的使用可靠的承载、耐腐蚀、耐磨损，提高杆的使用可靠性与寿命，已开发出多种特殊抽油杆，如加高性与寿命，已开发出多种特殊抽油杆，如

23、加高强度抽油杆、玻璃钢抽油杆、铝合金抽油杆、强度抽油杆、玻璃钢抽油杆、铝合金抽油杆、不锈钢抽油杆、喷涂保护处理抽油杆、空心抽不锈钢抽油杆、喷涂保护处理抽油杆、空心抽油杆、连续抽油杆、钢丝绳抽油杆等。油杆、连续抽油杆、钢丝绳抽油杆等。第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵） 3.抽油泵抽油泵第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一般要求：a.结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠；b.制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长；c.规格类型能满足油井排液量的需要，适应性强；d.便于起下；e.结构上应考虑防砂、防

24、气，并带有必要的辅助设备。一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵） 3.抽油泵抽油泵（1）分类分类：管式泵和杆式泵：管式泵和杆式泵 管式泵特点：泵径较大、排量大，适管式泵特点：泵径较大、排量大，适用于产量高、油井较浅、含砂较少的井用于产量高、油井较浅、含砂较少的井使用。使用。 杆式泵特点：泵径较小、排量低、适杆式泵特点：泵径较小、排量低、适用于产量低的深井使用。用于产量低的深井使用。第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵） 3.抽油泵抽油泵（2）型号说明型号说明：CYB/56/T/H/A/C/5/1.8/0.7CYB

25、抽油泵代号；抽油泵代号；56泵径泵径(mm)；T泵型式；泵型式； H 泵筒型式；泵筒型式； A 定位部位；定位部位；C定位部件型式；定位部件型式；5泵筒长度泵筒长度(m)，1.8柱塞长度柱塞长度(m)；0.7加长短节长度加长短节长度(m)第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理二、泵的工作原理和理论排量二、泵的工作原理和理论排量（一）（一）泵的工作原理泵的工作原理（1）上冲程上冲程（2）下冲程下冲程（二）（二）泵的理论排量泵的理论排量第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理工作原理工作原理： 深井泵是依靠抽油深井泵是依靠抽油机带动抽油杆使活塞机带动抽油杆使活

26、塞在衬套内部做往复运在衬套内部做往复运动来实现抽油的。动来实现抽油的。第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理工作原理工作原理：上冲程上冲程下冲程下冲程凡尔状凡尔状态态游动凡尔游动凡尔关闭关闭打开打开固定凡尔固定凡尔打开打开关闭关闭泵吸（排）液泵吸（排）液吸液吸液排液排液抽油杆工况抽油杆工况加载（伸长）加载（伸长）卸载（缩短）卸载（缩短）油管工况油管工况卸载（缩短）卸载（缩短）加载（伸长）加载（伸长）井口排液井口排液排排S(Ap-Ar)排排S Ar 第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理二、泵的工作原理和理论排量二、泵的工作原理和理论排量（二）（二）泵的理论排量泵的理论排量第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理第二节第二节 抽油机悬点运动规律抽油机悬点运动规律简化模型：1 1、简谐运动、简谐运动2 2、曲柄滑块机构、曲柄滑块机构一、简化为简