第2章-采油工具

第二章抽油机基础知识目录一、抽油机结构及工作原理二、抽油杆和抽油泵三、抽油机控制系统四、抽油机日常检查与技术管理五、抽油机常见故障判断及处理方法1、抽油装置抽油机抽油杆抽油泵其它附件设备组成1－吸入阀；suctionvalve2－泵筒；pumpcylinder3－柱塞；plunger4－排出阀；dischargevalve5－抽油杆；suckerrod6－油管；tubing7－套管；casing8－三通；T-Cock9－盘根盒；stuffingbox10－驴头；horsehead11－游梁；mainwalkingbeam12－连杆；link13－曲柄；crank14－减速箱；reducer15－动力机motor2、抽油机有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能，包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。新型抽油机：节能、加大冲程。异相型游梁式抽油机异形游梁式抽油机双驴头游梁式抽油机链条式抽油机宽带传动抽油机液压抽油机节能加大冲程工作原理工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动。游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄机构、减速装置、动力设备和辅助设备四大部分组成。游梁式抽油机系列型号表示方法CYJ12—3.3—70（H）F(Y，B，Q)游梁式抽油机系列代号CYJ-常规型CYJQ-前置型CYJY-异相型悬点最大载荷，120kN光杆最大冲程，m减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN·m平衡方式代号F：复合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：气动平衡减速箱齿轮形代号，H为点啮合双圆弧齿轮，省略渐开线人字齿轮

双驴头抽油机通过改变抽油机扭矩因数的变化规律来加强平衡效果，达到节能目的。它是以常规机为基础模型，对其四杆机构进行了关键性的技术变革，采用了特殊曲线型的游梁后臂、游梁与横梁之间采用柔性连接结构，以得到摇杆（游梁后臂）长度、连杆长度随曲柄转角的变化而变化的特殊四杆机构，即"变参数四杆机构"，形成了一种能适应采油实际工况的新型动力传动的抽油机主结构。该机工作时，依靠其游梁后臂有效长度的有规律变化实现负载大时平衡力矩大，负载小时平衡力矩小的工作状态，从而加强抽油机的平衡效果，实现节能意图。目录一、抽油机结构及工作原理二、抽油杆和抽油泵三、抽油机控制系统四、抽油机日常检查与技术管理五、抽油机常见故障判断及处理方法1、抽油泵：机械能转化为流体压能的设备一般要求：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、防气，并带有必要的辅助设备主要组成:工作筒(外筒和衬套)、柱塞及游动阀(排出阀)和固定阀(吸入阀)分类:

按照抽油泵在油管中的固定方式可分为：管式泵和杆式泵A-管式泵B-杆式泵管式泵：外筒和衬套在地面组装好接在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后再把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。杆式泵：整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油管预定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，检泵时不需要起油管。特点：结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。管式泵杆式泵2、泵的工作原理：抽汲过程抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。泵吸入的条件：

泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。A-上冲程①上冲程泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱压力(沉没压力)与泵内压力之差的作用下被打开。泵内吸入液体、井口排出液体。B-下冲程②下冲程柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵排出的条件：泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱压力。

柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一个冲程内完成进油与排油的过程。光杆冲程：光杆从上死点到下死点的距离。泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开。柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。抽油泵理论排量

理论排量是抽油泵在理想的情况下，活塞一个冲程可排出的液量叫泵的理论排量，在数值上等于活塞上移一个冲程时所让出的体积。其公式为：

Q理=1440*S*n*（∏*D2/4）式中Q理——抽油泵理论排量，m3/d;S——抽油机井冲程，m；n——抽油机井冲次,min-1D——稠油泵泵径，mm;Q理=系数*冲程*冲次系数=1440*（∏*D2/4）抽油泵机泵效

抽油机井的实际产液量与抽油泵的理论排量的比值：

式中——抽油机井实际产液量；——采出液相对密度；——抽油机井泵效，%。3、抽油杆：抽油杆钢制抽油杆是油田的重要装备之一。可提供的抽油杆级别包括C、K、D、KD、HL、HY和KH等七种。C、K、D级抽油杆按APISpec11B规范设计制造，KD、HL、HY级抽油杆按SY/T5029-2006标准设计制造，KH级抽油杆按公司内部标准制造。

C级抽油杆系-主要用于轻、中负荷无腐蚀或缓蚀浅井或中深井抽油，材料为碳钢或锰钢。

D级抽油杆系采用优质合金钢制造而成，在热处理后具有强度高、塑性好、使用寿命长等特点，它适用于在无腐蚀或轻腐蚀介质环境下较深的油井中使用。

HL、HY级抽油杆采用优质合金钢制造，具有超高强度特点，适用于超深井、大泵强采油井中使用。

K、KD和KH级抽油杆分别采用不同含Ni量的Cr-Ni-Mo优质合金钢制造，具有防腐、抗腐蚀功能，分别适用于具有较强腐蚀的浅、中、深油井中使用。1-外螺纹接头；2-卸荷槽；3-推承面台肩；4-扳手方径；5-凸缘；6-圆弧过渡区实心抽油杆空心抽油杆抽油杆的杆体直径分别为5/8"、3/4"、7/8"、1"、1-1/8"，抽油杆的长度一般为8000mm或7620mm，另外，为了调节抽油杆柱的长度，还有长度不等的抽油杆短节。接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。按其结构特征可分为：普通接箍、异径接箍和特种接箍。普通接箍：连接等直径的抽油杆异径接箍：用于连接不同直径的抽油杆特种接箍：主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍，用于斜井或普通油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力，减少对油管的磨损扶正器抽油杆的强度：C级杆(570MPa)、D级杆(810MPa)抽油杆尺寸机械性能、节箍规格图1滚轮扶正器图2旋卡扶正器图3多功能防偏磨扶正器图4同曲率扶正器4、抽油泵井配套工具图5双向保护接箍图3、油管音标在井筒内油管上安装的声音波反射装置（测试液面）泄油器修井时打开泄油器可以将油管里面的油泄掉气锚、筛管、喇叭口进液口测液面的原理是利用回声仪测量声波从井口传播到液面再返回到井口所用的时间t，再求出声波在环形空间中传播的速度，则液面深度为：●液面测试为了求出声波在环形空间中传播的速度，在距离井口一定深度处安装音标，在用回声仪测得的声波曲线纸带上能显示出井口波、音标波和液面波，得出液面深度为：

泵下入动液面以下的深度，即泵深与动液面的差值。

●沉没度沉没度=泵挂深度-动液面深度动液面深度泵挂深度沉没度目录一、抽油机结构及工作原理二、抽油杆和抽油泵三、抽油机控制系统四、抽油机日常检查与技术管理五、抽油机常见故障判断及处理方法控制系统一、产品特点1、智能抽油。选择智能抽油控制模式，变频器根据井下供液能力变化自动调整抽油机冲次。变频器具有自学习功能，通过检测不同冲次对应的电机能耗，自动搜寻抽油泵最佳充满度对应的最佳单位冲次能耗。自动搜寻的数学模型充分考虑了抽油机各部分能耗对单位冲次能耗的影响。变频器实时跟踪油井单位冲次能耗的变化，对输出频率作出相应调整，实现油井的自动调参。变频器具有定时自学习功能，使油井在不同开采阶段均能保持供排能力协调。2、智能间抽。选择智能间抽控制模式，变频器通过自学习了解油井工况，根据井下供液能力自动调整停抽时间和抽油时间，抽油时采用由高到低的变冲次控制模式。智能间抽控制对油井生产实现精细化管理，可提高产液量、降低能耗，同时实现了电机的软起动和冲次的自动调节。3、抑制发电。变频器具有独特的直流侧电压稳压功能，可有效避免倒发电现象的发生，无需制动装置和回馈装置即可保证变频器正常运行，同时提高用电效率、降低电能回馈对电网的负面影响。4、动态平衡。通过动态变速控制使电机负荷达到动态平衡，降低电机的峰值电流和电能损耗。5、通讯功能。预留串口，通讯协议开放，可满足群控或数字化油田需求。6、硬件结构。检测、控制和调速单元一体化设计，无需外加任何传感器、控制器和制动、回馈装置。7、自动旁路。变频器故障时会自动切换到旁路运行，不影响油井生产。根据现场测试，泵效提高到50～70%，对工频运行时油泵充满度低于10%的油井，可以增加液量5%～25%；平均降低能耗10%～35%。

二、技术参数1、额定电压：三相380V、50Hz；480V、60Hz。2、额定功率：4KW～90KW3、运行频率：15~65Hz。5、适用电机：三相异步电动机。

三、适用条件

1、海拔高度：不超过2000米，超过时应选更大一档功率的变频器。

2、温度范围：-35℃～+50℃。温度过低时柜内需加装加热装置。

3、相对湿度：20%～90%RH不凝露。

4、防护等级：IP23（户外），也可根据用户要求定制。

5、周围介质无爆炸及易燃危险品，无损坏绝缘与金属的气体、

无导

电尘埃。

6、电网电压波动≤±10%。抽油机变频控制柜目录一、抽油机结构及工作原理二、抽油杆和抽油泵三、抽油机控制系统四、抽油机日常检查与技术管理五、抽油机常见故障判断及处理方法1、检查井口看流程是否正确，各连接部位有无渗漏，仪表显示是否正常，是否在有效期内，各闸门是否灵活好用，摸光杆有无发烫，闻盘根盒处有无异味，用启子放到盘根盒处听有无碰泵及上挂现象。2、检查抽油机的运行情况①检查方卡子的紧固情况，毛辫子有无断股、打纽，驴头销子有无脱出现象，驴头有无裂缝、变形、摆动现象；②检查水泥基础有无裂缝、变形，与抽油机底座接触是否良好，缝隙是否均匀，螺丝是否紧固；③检查支架各连接螺丝的紧固情况，有无裂缝变形现象；④看游梁有无变形，中轴承四个顶丝是否到位，各连接部位螺丝紧固无松动，听有无异响；⑤尾轴承各固定螺丝紧固无松动，听有无异响；⑥看横梁连杆销子有无脱出，开口销螺丝紧固无松动，横梁连杆机构有无摆动现象；皮带轮护罩是否牢固可靠，皮带是否有甩摆、打滑现象；⑦看曲柄的开口拉紧螺丝紧固无松动，听无异常响声；⑧检查减速箱各连接部位螺丝是否紧固，各连接部分有无渗漏现象，听减速内有无异响。3、检查电器设备①检查电机接地线是否牢固可靠；②嗅电机和开关箱在运转中有无异味，用试电笔试电机有无带电，看电机有无跳动现象，电机温度是否在规定范围，电机运转声音有无异常，各固定螺丝有无松动，滑轨固定螺丝紧固情况，滑轨水平垫铁是否水平垫实；③

用试电笔试配电柜有无带电，闻有无异味，看线头有无裸露，虚接打火现象。④用钳形电流表测抽油机上下电流峰值，计算其是否在平衡情况下运转。目录一、抽油机结构及工作原理二、抽油杆和抽油泵三、抽油机控制系统四、抽油机日常检查与技术管理五、抽油机常见故障判断及处理方法

抽油机井诊断的技术是及时、准确地了解抽油机井的工作状况，弄清存在的问题的重要方法。常用的方法有：示功图诊断法、试泵法和井口憋压法。◆抽油机井诊断技术

抽油机井示功图实际上就是抽油机井在一个完整冲程内的光杆负荷图，横轴代表光杆位移，纵轴代表负荷。（W=F·S，示功）示功图可以直接反映出光杆的最大负荷、最小负荷和冲程损失等。根据对实测示功图与理论示功图相比较分析，结合液面、油套压等其他生产数据，可以判断泵的工作是否正常、油井的供液能力，判断各种载荷的组成情况，判断油井产量，判断砂、蜡、气等对抽油泵的影响和泵漏失、油管漏失、抽油杆断脱等故障。●利用示功图诊断

在抽油过程中，仪器将光杆上负荷的变化转变为仪器测力系统内液体的压力的变化，并通过形成的变换系统确保变化的压力与光杆的行程有一一对应关系。在光杆往复运动一周后，就可以得到一个封闭的曲线，此曲线表示光杆在每一个位置上负荷的大小，封闭曲线的面积表示泵在一个行程中所作的功的多少。

这种方法是往油管中注入液体，根据泵压的变化来判断抽油泵故障