采油机械综述

1、采油机械综述 摘要：当油层的能量不足以维护自喷时，则必须人为地从地面补充能量，才能把原油举升出井口。如果补充能量的方式是用机械能量把油采出地面，就称为机械采油。在机械采油中所用到的主要机械设备称为采油机械。本文综合地介绍了采油设备的种类、特点、优缺点等。 目前，国内外机械采油装置主要分有杆泵和无杆泵两大类。有杆泵地面动力设备带动抽油机，并通过抽油杆带动深井泵。无杆泵不借助抽油杆来传递动力的抽油设备。目前无杆泵的种类很多，如水力 HYPERLINK /view/259809.htm t /view/_blank 活塞泵、电动潜油离心泵、射流泵、振动泵、螺杆泵等。目前应用最广泛的还是游梁式抽油机深

2、井泵装置。因为此装置结构合理、经久耐用、管理方便、适用范围广。 有杆泵采油设备综述 游梁式抽油机，也称梁式抽油机、游梁式曲柄平衡抽油机，指含有游梁，通过连杆机构换向，曲柄重块平衡的抽油机，俗称磕头机。游梁式抽油机按结构主要分为普通型或常规型、前置型、异相型等类。 游梁式抽油机主要由游梁连杆曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备等四大部分组成。工作时，电动机的传动经 HYPERLINK /doc/5401034.html t /doc/_blank 变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下深井泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。 游梁式抽油机具有性能可靠、

3、结构简单、操作维修方便等特点。主要特点有整机结构合理、工作平稳、噪音小、操作维护方便；游梁选用箱式或工字钢结构，强度高、刚性好、承载能力大；减速器采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮，加工精度高、承载能力强，使用寿命长；驴头可采用上翻、上挂或侧转三种形式之一；刹车采用外抱式结构，配有保险装置，操作灵活、制动迅速、安全可靠；底座采用地脚螺栓连接或压杠连接两种方式之一。 常用的游梁式抽油机结构分为四种，分别为游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡。游梁平衡是在游梁的尾部装设一定重量的平衡板，这是一种简单的平衡方式，适用于3吨以下的轻型抽油机。曲柄平衡是一种在油田上常用的平衡方式，顾名思义是将平衡块装在

4、曲柄上，适用于重型抽油机。这种平衡方式减少了游梁平衡引起的抽油机摆动，调整比较方便，但是，曲柄上有很大的负荷和离心力。复合平衡则是在一台抽油机上同时使用游梁平衡和曲柄平衡。其特点是小范围调整时，可以调整游梁平衡；大范围调整时，则调整曲柄平衡。这种平衡方式适用于中深井。气动平衡利用气体的可压缩性来储存和释放能量达到平衡的目的，可用于10吨以上重型抽油机。这种平衡方式减少了抽油机的动负荷及震动，但其装置精度要求高，加工复杂。 常规游梁式抽油机 驴头制成弧形是为了抽油时保证光杆始终对准井口中心，同时承担井下各种载荷的作用。游梁装在支架轴上，前端安装驴头承受井下载荷，后端连接横梁、连杆、曲柄。作用是绕

5、支架轴承上下摆动来传递动力。曲柄连杆结构作用是将电动机的旋转运动转变为驴头的上下往复运动。曲柄上有4-8个孔，是调节冲程时用的。减速箱的作用是将电动机的高速转动，通过三轴二级减速转变成曲柄轴的低速运动，同时支撑平衡块。平衡块的作用是抽油机上冲程时平衡块向下运动，帮助电动机做功；下行程时平衡块向上运动，储存能量以便在下行程时释放。减小电动机上下行程的载荷差。悬绳器是连接光杆和驴头的柔韧性连接件，可供动力仪测示功图。电动机是抽油机运转的动力来源，它将电能转变成机械能。一般采用感应式三相交流电动机。刹车装置有内帐式和外抱式两种，是靠刹车片和车轮接触时发生摩擦而起到制动作用。 前置式游梁式抽油机 前置

6、式游梁式抽油机的特点是横梁仅靠驴头，支架与游梁连接处紧靠尾部，减速器和平衡块等至于支架的前方。前置式抽油机除同样具有工作可靠、坚实及维修简便等优点外，还有一些独特之处：平衡效果好；光杆最大载荷减小；节能效果好。 异相曲柄抽油机 异相曲柄抽油机全名称为后置式异相曲柄平衡I类杆系抽油机。它与常规抽油机的主要区别在于：曲柄销孔轴线与曲柄自身轴线之间有偏离角度，反映在外观上，曲柄有一个明显的凸起；减速器明显后移，其输出轴中心线至游梁支承架中心线的水平距离加大，曲柄远离井口；曲柄上标有箭头，指明曲柄只能朝井口方向旋转；当游梁处于水平位置时，曲柄也基本上处于水平状态，连杆与二者接近垂直，且在整个上行程中几

7、乎始终保持90。 其他新型抽油机 1.低冲次抽油机：低冲次抽油机主要应用于现有国产低产油井的开采，在耗能较小的前提下使大量低产井得到充分开采。该机以常规机为基础模型，应用抽油机专用大传动比三级减速器来减低抽油机冲次，除具有常规型游梁式抽油机优点外，还具有次低，达到1-2次/分钟；配套电机功率低，与同型号常规机相比电机功率降低2到3个档次，达到节能效果；基础与同型号普通常规抽油机相同，方便维修的优点。其特点是冲次降低，更适用于低产井，适合复杂地理环境，降低管理成本，提高抽油机的运转效率。 2.双头驴抽油机：通过改变抽油机扭矩因素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

8、四杆机构经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了柔性连接结构，以得到摇杆长度、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。 3.下偏杠铃抽油机：其主要特点是利用下偏杠铃来平衡和消减抽油机峰值扭矩，可以根据井况合理匹配下偏杠铃的位置和重量，继承了常规游梁式抽油机的全部优点，平衡效果好，性能可靠。衡性好，针对载荷峰值位置精确调整平衡。 4.摆杆式游梁抽油机：摆杆式游梁抽油机是一种新型节能产品，现已形成系列。该形式节能抽油机是采用曲柄-摆杆带动摇杆机构坐往复直线运动的新结构抽油机，摆杆针

9、对悬点上下冲程载荷大小的变化自行调整力矩，使减速器工作扭矩始终处于最佳状态，达到较游梁抽油机节能约50%的效果，是一种具有广阔发展前景的抽油机。 5.偏轮游梁式抽油机：该抽油机是异相游梁抽油机上发展起来的，在游梁尾部配置一偏轮，以偏轮为中心形成一六连杆机构，通过改变悬点载荷的变化规律、等效后臂的长度和曲柄偏置角度使减速器扭矩平缓。该机适用于一般油井，也可适用于特殊油井。与常规机型相比较具有悬点动负荷小，最大线速度小的特点。 6.液压抽油机：液压抽油机是在常规式抽油机的基础上发展生产的新一代抽油设备，它不仅保持了常规机的特点，还具有运行参数可调，节能，系统效率高等特点，是一种新型节能抽油机。 无

10、游梁式抽油机 链传动无游梁抽油机：我国70年代研制成功的链条抽油机是采用轨迹链条换向机构把动力机的旋转运动变成往复运动。电动机的高速转动经减速后驱动主动链轮来带动轨迹链条。轨迹链条上有一特殊链节与往返架相连。当轨迹链条做垂直的环形运动时,驱动往返架在机架导轨中做上下往复运动,其上的钢丝绳经过天车轮后带动下入井内的抽油杆柱亦做往复运动。往返架的另一端带动气动平衡系统的柱塞,在下冲程中压缩平衡缸内的气体来储存能量,上冲程中气体膨胀推动柱塞帮助抽油。它适于做成长冲程抽油机,质量轻、结构紧凑、金属耗量少。 链条抽油机 链条抽油机是我国科技人员独创的一种无游梁式抽油机，具有惯性载荷小、冲程长度大、重量轻

11、、节省电能等优点，已经在许多油田应用。链条抽油机的主要特点是采用了轨迹链条的换向机构。链条抽油机采用气动平衡法，即在往返架的下横梁上连接着一根平衡链条，链条绕过固定于气缸柱塞杆上的平衡链轮，再固定到机架上。目前使用的各种长冲程抽油机中，链条式抽油机的工作效率最高，而且行程越长，效率越高。 长环形齿条抽油机 长环形齿条抽油机是2008年11月有中国工程院顾心怿院士主持研发的一种新型抽油机。其机构原理是一项发明创造，结构新颖，设计巧妙。实现了小齿轮在长环形齿条两边的连续啮合运动和动力传递。简化了传动系统对减速器的要求。 直线电机抽油机 直线电机是一种利用电能产生直线运动的电机，它可以直接驱动机械负

12、载作直线运动，取消了从电机到工作台之间的一切中间环节，将工作台进给传动链的长度缩短为零，即“零传动”或“直线传动”。直线电机可实现无接触传递力，没有机械损耗，结构简单，工作稳定，寿命长，容易密封，不怕污染，适应性强，推力体积比大，可达到位移的高精度控制，起灵敏度高，随动性好，有精密定位和自锁能力。 1.直线电机智能抽油机 世界上第一台直线电机智能抽油机在大港油田完成研发和性能测试工作。该抽油机以直线电机为动力，直接带动抽油杆柱作上下往复运动，实现原油举升，没有中间减速、换向环节。 2.DSP控制系统直线电机抽油机 其为大庆油田研制的一种直线电机驱动抽油机，该机采用平板形直线电机驱动。 3.ZX

13、CY20-8型直线电机抽油机 该机由华北石油大卡热能技术开发有限公司研发，汉江石油机械有限公司生产的ZXCY14-6型直线电机抽油机于2003年在汉江采油厂试用。与游梁式抽油机相比，它具有平均节电20%、地面抽汲参数方便调整、可降低电网冲击负荷等优点。 液压驱动抽油机 液压驱动抽油机具有传能密集、整机结构紧凑、重量轻、适应井况范围广、冲程长度和冲程次数调节方便等特点。因此液压抽油机在我国可望得到较快发展。 1.长冲程链式液压抽油机 黑龙江科技学院设计的长冲程链式液压抽油机采用双平衡方式和液压支柱方式，使平衡机构和直线往复机构极为简单，增加了整机的可靠性。 2.全状态调控液压抽油机 该抽油机能够

14、方便地调节抽油杆在上下冲程的运动速度，实现抽油杆上行速度快、下行速度慢，降低抽油杆所受法向力和下行阻力。从而减少杆管偏磨现象。 3.液压驱动无游梁无塔身抽油机 由中国石油大学，辽河油田等研制的新型液压抽油机技术已获国家专利。它的主要特点是采用液压驱动方式，通过液缸活塞直接带动井下抽油杆、抽油泵柱塞上下往复运动，将井液抽汲到地面。 4.以蓄能器平衡载荷的变频液压闭式节能抽油机 抽油泵和抽油杆综述 抽油杆是抽油机和抽油泵之间承受载荷、传递运动的重要部件。基本型抽油泵主要有两大类：管式泵（油管泵）和杆式泵（插入泵）。它们都由工作筒、柱塞、固定（吸入）阀、游动（排出）阀等组成，三种抽油泵的基本区别在于

15、工作筒的安装方式。管式泵的工作筒连接在油管的底部，作为油管整体的一部分下入井中；杆式泵的工作筒则是整个井下泵装置的一部分，作为一个整体，用抽油杆柱下入油管或套管内。下入套管内的抽油泵又称为套管泵。 管式泵 管式泵的泵筒与油管直接连接，并与油管具有大致相同的内径。它的主要优点是可以采用较大直径的工作筒和柱塞，可以活得较大的产液量。管式泵的游动阀和柱塞可以安装在一起，通过抽油杆去除。固定阀有固定式和活动式两种。而管式泵的去电视检修比较困难。 杆式泵 杆式泵有外工作筒和内工作筒两个泵筒。这种杆式泵的主要优点是：只要提起抽油杆，就可以提起内工作筒及其内的柱塞和两种阀，便于检修。由于内泵筒是通过油管下入

16、井中的，所以直径必然比管式泵小，产量也相对比较小。工作筒固定而柱塞作往复运动的泵称之为定筒杆式泵，而内工作筒与抽油杆相连并在固定柱塞上作往复运动，则成为动筒式杆式泵。 套管泵 用套管代替油管出油时所用的抽油泵都属于套管泵，它实际上是一种较大型的杆式泵。与一般杆式泵的安装和操作方式基本相同。套管泵是一种排量大、适用于浅井的抽油泵，特别适用于高产井。 其他类型抽油泵 1.双作用抽油泵 为了克服杆式抽油泵产液量较小的缺点，研制了一种柱塞上、下行都向地面排液的双作用抽油泵。胜利油田研制的双作用式抽油泵能使油井产液量大幅度提升。但是其缺点是下行阻力大，抽油杆易弯曲，易造成抽油杆断裂或脱扣。 2.防气锁抽

17、油泵 为了提高泵效和防止“气锁”，除了尽可能减小余隙容积外，还设计出适合抽含气原油的抽油泵。这种泵实质上就是在常规抽油泵上端装上一个承载阀，目的是消除“气锁”。 3.抽油抽油泵 高黏性原油流动性差、阻力大，若采用常规抽油泵开采，经常会发生驴头下行速度超前于抽油泵下行速度以及阀球迟开和迟闭的现象，并使抽油杆上行程时拉应力增加，下行程时受压缩。这些情况，轻则使泵效降低，重则不能正常工作，甚至引起卡泵和抽油杆断脱事故，因此必须采用合适的稠油抽油泵。 4.防砂抽油泵 长柱塞式防砂抽油泵是在双筒式防砂卡抽油泵的基础上发展起来的新型防砂抽油泵。该泵采用长柱塞、短泵筒及泵下沉砂、侧向进油结构。 常规抽油杆

18、抽油杆分为常规型和特种型两大类。此外，为了组成抽油杆柱及保证正常的稠油，还配备有一些配套部件或辅助装置。常规型抽油杆可分为C级抽油杆、D级抽油杆和K级抽油杆。 特种抽油杆 1.超高强度抽油杆 与D级抽油杆相比，这种抽油杆达到了一个新的强度等级，性能指标更高，具有更高的承载能力，最小应力0102MPa时许用应力值超出D级抽油杆35%以上。 2.玻璃钢抽油杆 用玻璃钢代替钢材制造抽油杆的主要优点是重量轻、耐腐蚀性强，主要缺点是不能承受轴向压缩载荷，使用温度一般不得超过163。 3.空心抽油杆 起主要特点是其内孔可以输油，油液在较高的流速下通过，提高了携带砂粒和机械杂质的能力，可以降低光杆最大载荷，减少修井次数等。空心抽油杆特别适用于稠油井、含砂井和需要连续注入介质的抽油井。 井下抽油设备简述 水力活塞泵机组 水力活塞泵采油装置中的井下机组简称水力活塞泵。按照结构和性能，水力活塞泵可分为单作用、双作用、双泵端、双液马达和油气分采