第四章有桿泵

第四章有桿泵采油

有桿泵采油的優(yōu)點：（1）設備簡單（2）結構牢固（3）性能可靠（4）管理經(jīng)驗比較完善第四章有桿泵采油有桿泵采油的缺點：（1）設備笨重（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、稠的適應性差第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、桿、泵）

1.抽油機（1）分類：游梁式和無游梁式（2）組成：四大部分游粱－連桿－曲柄機構、減速裝置、動力設備和輔助裝置結構特點：

曲柄連桿機構和驢頭均位于支架的前邊，曲柄連桿機構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優(yōu)點：

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

結構不平衡大大增加；工作時間前沖力較大，影響基架的穩(wěn)定性。因此，在我國前置型游梁式抽油機應用尚不廣泛。結構特點：

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

無平衡塊，整機重量減輕約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：

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

異相型游梁式抽油機是近二十年來發(fā)展起來的一種性能較好的抽油機。從外形上看，它與常規(guī)型游梁式抽油機沒有顯著的差別。其特點是：1）上沖程曲柄轉角（約192）大于下沖程的曲柄轉角（約168），因此上沖程懸點運動較下沖程緩慢，降低了上沖程懸點的加速度，從而降低了上沖程懸點的慣性載荷，提高了抽油機的承載能力。2）曲柄中心線與平衡重力臂中心線之間設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；同時可降低電機功率。據(jù)美國同類產(chǎn)品的資料報道，與常規(guī)式抽油機相比，可節(jié)省電機功率15~35%。

隨著下泵深度和排液量的不斷增加，同時經(jīng)常出現(xiàn)稠油、高粘、多砂、水淹和強腐蝕等情況，因此采油工藝對抽油機提出了長沖程、低沖次、大泵深抽的要求，游梁式抽油機受其結構的限制，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。目前，國內(nèi)正在使用的無游梁式抽油機主要有鏈條式抽油機、增距式長沖程抽油機、寬帶式抽油機幾種。

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

鏈條式抽油機的特點：1）沖程長，有利于稠油井開采；2）采用氣動平衡，因而電機工作平穩(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的特點：特征在于驢頭能相對于游梁轉動。在驢頭和機架之間設有搖桿，從而使整機構成串聯(lián)式平面六桿機構。這樣，當游梁上下擺動時，驢頭在隨游梁繞支座轉動的同時，還繞鉸鏈轉動，從而實現(xiàn)增加沖程的目的。1）沖程長度調(diào)節(jié)方便，適應于深井、大排量抽油的需要；2）懸點運動規(guī)律近似簡諧運動，變速加速度小，動載小，整機運轉平穩(wěn)；3）平衡效果好，節(jié)電；4）重量輕，占地面積小。

寬帶式抽油機的特點：1）沖程長、沖次低、尤其適用于深井、稠油開采；2）結構緊湊，布局合理，體積小，重量輕，尤其運用于海洋采油；3）可不停機六級調(diào)節(jié)沖程；4）運動特性好，與常規(guī)型抽油機相比，扭矩減少50%，動載減少1/2-1/3，實際承載能力增加；5）采用同頻自動控制，整機運行平穩(wěn)，噪音低，節(jié)電達10-35%。直線電機抽油機

直線電機抽油機懸點載荷最大達到200千牛，電動機推力達到50千牛，最大沖程已達到8米，只要其他工藝設備配套，沖程長度可以趕上美國的24.4米。

直線電機抽油機的特點：改變了過去各種抽油機都是先將電能轉變?yōu)樾D運動，再通過機械方式轉變?yōu)橹本€往復運動的能量轉換模式，克服了過去抽油機機械效率低的弱點。直線電機抽油機將電能直接轉變?yōu)橹本€往復運動，不但提高了效率，而且能實現(xiàn)抽汲參數(shù)無級調(diào)整，進而能根據(jù)采油需要調(diào)整懸點運動規(guī)律，為智能化創(chuàng)造了很好的條件；有效降低啟動載荷，降低機型重量，克服了“大馬拉小車”現(xiàn)象。

直線電機抽油機的特點：直線電機抽油機具有作業(yè)方便、整機結構簡單、啟動電流低、高運行穩(wěn)定、占地小、噪聲低、運行維護費用低、節(jié)能良好(比舊抽油機節(jié)電47.47%)、運動軌跡合理等優(yōu)點。抽油機還具有“上快下慢”、“上慢下快”、“上下同速

”和“換向時停滯間抽”四種運動模式

皮帶式抽油機

皮帶式抽油機的原理：由電機驅動，經(jīng)傳動部分減速后，驅動下鏈輪旋轉，使垂直布置的環(huán)形閉合軌跡鏈條在上、下鏈、鏈輪之間運轉。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始的上下運動。由往返架上的上橫梁連接著繞過頂部皮帶滾筒的負荷皮帶來帶動光桿（抽油桿、抽油泵）往復運動抽油。井下配套工具可根據(jù)井筒的環(huán)境和設計的要求，進行桿、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)。

皮帶式抽油機的特點：

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

皮帶式抽油機的特點：4）、節(jié)能節(jié)電由于該機扭矩臂小，對抽油機扭矩要求較小，又因為勻速運動，瞬間加速，平衡效果好，所以所需電機功率小，省電30%-50%，節(jié)能節(jié)電效果好。與普通游梁式抽油機相比節(jié)電效果明顯。5）、總機效益高因為抽油機節(jié)能節(jié)電，泵效高，機器磨損小等特點，所以總機效率高。6）、與電泵對比，用電量小（是電泵井用電量的1/3）、維護作業(yè)費用低、施工方便（不需專業(yè)化作業(yè)隊伍）。7）、維護工作量少，調(diào)整平衡方便（每塊15公斤），整體運輸，安裝方便。

皮帶式抽油機的特點：

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

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

1.抽油機（4）型號說明：（CYJ10--3--48(H)B）CYJ－游粱式抽油機系列代號；10－懸點最大載荷(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－復合平衡；Q－氣動平衡)第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、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、桿、泵）普通桿特點：結構簡單、制造容易、成本低；直徑小，有利于在油管中運行玻璃鋼桿特點：耐腐蝕、有利于延長壽命；重量輕、有利于降低抽油機懸點載荷和節(jié)約能量；彈性模量小，可實現(xiàn)超行程，有利于提高泵效?？招臈U特點：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)添加化學劑，適用于高含蠟、高凝固點的稠油井。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、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－桿材強度代號(C－40號、45號鋼正火處理；B－20CrMo鋼調(diào)質處理)

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、桿、泵）2.抽油桿新型抽油桿的發(fā)展：為滿足大泵強采、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、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.結構簡單，強度高，質量好，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，適應性強；d.便于起下；e.結構上應考慮防砂、防氣，并帶有必要的輔助設備。一、抽油裝置（機、桿、泵）

3.抽油泵（1）分類：管式泵和桿式泵管式泵特點：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：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、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帶動抽油桿使活塞在襯套內(nèi)部做往復運動來實現(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)游動凡爾關閉打開固定凡爾打開關閉泵吸（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)抽油機懸點運動規(guī)律簡化模型：1、簡諧運動2、曲柄滑塊機構一、簡化為簡諧運動簡化條件：保證B點作直線運動B點運動=C點運動（D點作圓園運動時在垂向上的投影）

懸點A的位移：求上式求導得：懸點速度：懸點加速度：分析：

①在一個沖程中，懸點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動（aA>0，aA方向（向上）與運動方向（向上）相同）；上沖程后半沖程為減速運動（aA<0，aA