采油机械-有杆泵采油3-1

第三章有杆泵采油第一节有杆泵抽油装置

第二节抽油机悬点运动规律与载荷分析

第三节游梁式抽油机的平衡

第四节泵效分析与计算

第五节有杆抽油系统工况分析

第三章有杆泵采油机械采油法的概念：

通过给井中原油补充机械能将油采到地面的方法称为机械采油法。机械采油法分类：

机械采油法分为有杆泵采油和无杆泵采油第一节有杆泵抽油装置有杆泵抽油是用油管（或抽油杆）把深井泵泵筒下入到井内液面以下，在泵筒下部装有，吸入阀（固定阀），用抽油杆柱把柱塞下入泵筒，柱塞上装有，排出阀（游动阀）。通过抽油杆柱把抽油机驴头悬点产生的上下往复直线运动传递给抽油泵向上抽油。抽油装置示意图抽油泵有杆泵抽油装置抽油机抽油杆一、抽油机带动动力设备减速机构经皮带产生高速旋转运动变为曲柄轴的低速旋转运动换向机构（四摇杆机构）抽油杆柱将旋转运动变为驴头的上下摆动经悬绳器上下往复直线运动普通式抽油机结构简图

(一)游梁式抽油机1.游梁式抽油机的分类：变型抽油机为适应长冲程做成前臂长，驴头端重基本型游梁的前臂和后臂接近等长驴头的安装形式：

驴头是装在游梁近井口端的一个带弧面构件，由钢板或三角铁焊接制成。

驴头的作用：

在游梁摆动的情况下保证光杆始终对准井口中心位置。2.游梁式抽油机的结构：

(1)驴头驴头的类型:

根据移开井口的方式可分为:

上翻式(图a)：修井时可把驴头上翻到游梁上。这种驴头由于修井作业时可以用大钩提放，较为方便迅速，但缺点是笨重、不安全；

可拆卸的驴头(图b)：一般只用于小型抽油机；

侧转式驴头(图c)：俗称歪脖子，由于移开井口操作时不需爬上游梁，故安全可靠，但缺点是不灵活,侧转费力。(2)游梁游梁的作用：游梁安装在支架轴承上，作用是绕支点轴承作摇摆运动来传递动力，同时也是承受负荷的主要构件。游梁安装的要求：为了校准驴头中心与井口中心一致,往往在游梁上焊上2—4个顶丝，并且将游梁上的“U”型卡子的孔开成长方形的。亦有在抽油机支架上焊上2—4个顶丝，用来调节小轴的轴承位置。(3)横梁横梁的作用：是连接连杆与游梁之间的桥梁，动力经过横梁才能带动游梁作摇摆运动横梁的形式:

一般有三种,一种是直形横梁，另一种是船形横梁，还有一种是翼形横梁。横梁结构：多采用型钢焊接结构，如船形横梁(图a)，也有少数铸造横梁，如翼形横梁(图b)(4)连杆连杆与横梁连接(如图所示)：在连杆的上部焊有接头，连杆与横梁用销轴铰接，下接头靠曲柄销4与曲柄连接，曲柄销与连杆连接的一端装有双列自位滚珠轴承，另一端与锥形套配合固定在曲柄销孔内，用冕形螺帽6固紧，并加开口销锁住。第4堂开始(4)连杆用弹性锥形套的目的是为了便于拆卸和防止曲柄孔磨损与挤坏，同时也为了能够得到良好的配合。安装时要注意曲柄孔、曲柄孔键槽、锥形套和键等应有良好的配合，否则易滚键或断曲柄销。

(5)曲柄曲柄的位置：曲柄安装在减速器输出轴两端共两个。曲柄的结构：曲柄上有4—8个圆孔，调节冲程时可将曲柄销子固定在任何一个适当的孔里。图为曲柄和平衡块的安装图。(5)曲柄曲柄的安装:曲柄一端有开口的大孔,是用它把曲柄安装在减速器的输出轴上。安装时键槽孔要对正,然后将键打入键槽,再将孔旁的差动螺丝或T型螺丝上紧。曲柄两侧的两个大铁块叫平衡块，平衡块是用T型螺丝与曲柄紧固在一起。平衡块上面标的箭头处是平衡块的中心线，它是供调平衡时应用的。(3)游梁式抽油机型号表示的意义CYJ

12-3.3-70(H)B(Y;F;Q)平衡方式F:复合平衡Y:游梁平衡B:曲柄平衡Q:气动平衡减速箱曲柄轴最大允许扭矩(kN.m)

悬点最大负荷,10KN光杆最大冲程,m游梁式抽油机系列代号CYJ－常规型CYJQ－前置型CYJY－异相型减速箱齿轮形状代号：H表示点啮合双圆弧齿；渐开线人字型齿省略；(二)链条式抽油机链条式抽油机结构示意图

润滑系统链条式抽油机动力传动系统换向系统平衡系统悬重系统电控系统1.链条式抽油机结构:主要由六大系统组成冲程长、冲数低、适用于深井和稠油开采动载荷小、平衡程度好节电、系统效率高节约钢材2.链条式抽油机的特点二、抽油泵对抽油泵的要求：

抽油泵是有杆泵抽油设备的井下部分，是有杆泵抽油装置的最重要的部分。下入深度从几百米到几千米，所抽汲的液体中常含有砂、蜡、水、气及有腐蚀性的物质，其工作环境恶劣，所以要求抽油泵结构简单，便于起下，制造泵的材料耐磨，抗腐蚀性能好，使用寿命长，加工安装质量高，降低使用故障率。（一）抽油泵的结构

1.抽油泵的基本组成：抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、排出阀四大部分组成。

2.抽油泵的分类：按照抽油泵在井下的固定方式，可分为管式泵和杆式泵。组合泵筒式管式泵结构图

管式泵是把外筒、衬套和吸入阀在地面组装好并接在油管下部先下入井中，然后把装有排出阀的活塞用抽油杆柱通过油管下入泵中。管式泵的特点是结构简单，成本低，在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量大。但检泵时必须起下管柱，修井工作量大，故适用于下泵深度不大，产量较高的井。3.管式泵的结构特点

杆式泵有内外两个工作筒，外工作筒上端装有锥体座及卡簧，下泵时把外工作筒随油管先下入井中，然后把装有衬套、活塞的内工作筒接在抽油杆的下端下入到外工作筒中并由卡簧固定。杆式泵的特点是检泵时不需要起下油管，检泵方便，但结构复杂，制造成本高，允许下入的泵径小，适用于下泵深度大，产量较小的油井。定筒式顶部固定杆式泵结构图

4.杆式泵的结构特点(二)新系列抽油泵标准代号CYB

□/□

G

L

Z

软柱塞密封,整体泵筒(无此代号为金属柱塞,多节缸套)

管式泵(无此代号为杆式泵)

泵公称直径,mm冲程长度,m抽油泵系列代号固定阀可打捞式（无此代号为固定阀不可打捞，带泄油器）（三）泵的工作原理泵的工作原理－上冲程图

1.上冲程：抽油杆柱带着活塞向上运动，活塞上的游动阀受阀球自重和管内压力作用而关闭。泵内由于容积增大而压力降低，固定阀在环形空间液柱压力与泵内压力之差的作用下被打开。井中原油进泵，同时在井口排出液体。（三）泵的工作原理2.下冲程：抽油杆柱带着活塞向下运动，固定阀关闭，活塞挤压泵中液体使泵内压力升高到高于活塞上方压力时，游动阀被顶开，泵中液体排到活塞上方的油管中去。泵的工作原理－下冲程图

抽油泵工作原理动画冲程——光杆从上死点到下死点的距离称为光杆冲程长度，简称光杆冲程或悬点冲程。冲次——曲柄转一周中，悬点完成一个上冲程和一个下冲程，活塞上下抽汲一次，称为一个冲次。冲速——每分钟的冲次数称为冲数或冲速。（三）泵的工作原理－泵的质量理论排量，t/d；式中:柱塞上下往复运动一次，即一冲抽汲或排出的液体体积为:每分钟排量为:每日体积排量为:每日质量排量为:－泵的体积理论排量，m3/d；（四）泵的理论排量fP—柱塞的截面积或泵筒的过流面积，m2；S—冲程长度，m；n—冲数，min-1；三、抽油杆抽油杆的作用：在抽油装置中抽油杆是中间部分，起连接抽油机与抽油泵，并把抽油机的动力传递给抽油泵的作用。

抽油杆的类型：

(1)根据化学成份，抽油杆可分为碳钢抽油杆、合金钢抽油杆及玻璃钢抽油杆等类型。

(2)根据抽油杆在杆柱中起的作用，抽油杆又可分为光杆、普通抽油杆和加重杆。

1.光杆光杆是抽油杆柱中最上端的一根抽油杆，其表面光滑，通过井口密封盘根，上端通过悬绳器和绳辫子与抽油机驴头相连。驴头在下死点时，光杆伸入盘根盒以下的长度称为方入，盘根盒以上到悬绳器之间光杆的长度称为方余，光杆的方入要大于光杆冲程。2.抽油杆（1）抽油杆的结构类型及规格

抽油杆主要有钢制实心抽油杆、玻璃纤维抽油杆、空心抽油杆和连续抽油杆几种类型；钢制抽油杆是常规有杆泵抽油系统常用的类型；目前分三级：即C级、D级和K级，其中D级强度最大，K级防腐性最好。

抽油杆规格(以本体直径划分)有6种，分别为Φ12,Φ16,Φ19,Φ22,Φ25,Φ28mm，其中红色表示的4种为常用规格。标准长度皆为8m。

抽油杆示意图

(2)抽油杆新系列标准代号CYG

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□抽油杆直径,mm短抽油杆长度,mm（若无此项皆为标准长度8m）抽油杆系列代号材料强度代号（B或C）。B-合金钢，调制处理；C-碳钢，正火处理。(3)抽油杆普通接箍标准代号PJG

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□-□所连接的抽油杆直径,mm材料强度代号（B或C），（同抽油杆代号含义）普通接箍代号接箍样式（I或II）；I-接箍外表有打扳手的凹槽；II-接箍外表为圆柱面。第5次课开始(4)抽油杆异径接箍标准代号YJG

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□-□接箍两端所连接的抽油杆直径,mm材料强度代号(B或C),(同抽油杆代号含义)异径接箍代号接箍样式（I或II）；I-接箍外表有打扳手的凹槽；II-接箍外表为圆柱面。（5）组合抽油杆柱

抽油杆柱的承载特点：不仅承受液柱载荷，而且还要承受在液体中的重量。

抽油杆长度上的载荷分布图

前者沿杆柱长度方向均匀分布，但后者（自重）前沿杆柱长度而变化（由底部至井口逐渐增大），如右图所示。因此，为了使抽油杆柱上的应力分布尽量均匀，并降低成本，采取上粗下细的按等强度设计原则设计的组合抽油杆柱。等强度设计原则设计组合抽油杆柱

组合抽油杆示意图

等强度设计原则：

保持各级抽油杆柱顶部所受的应力相等，即1级2级3级（1）加重杆柱的结构（如上图所示）（2）采用下部加重杆柱的原因当油田以较高冲次速度实现大排量采油或当原油的粘度较高时，在下冲程过程中下部抽油杆柱的受力条件大大恶化。下冲程过程中整个抽油杆柱上的受力分析如下：3.加重杆加重杆示意图中和点中和点以上杆柱受拉中和点以下杆柱受压中和点以下杆柱受压示意图下冲程杆柱受力图方向皆向上方向向下

由此可见，抽油杆柱在向下运动时，由于中和点以下至泵连接处的几根抽油杆处受压状态，会发生纵向弯曲。这样在上下往复多次冲程的过程中，会加速这部分抽油杆的疲劳破坏。因此，为延长抽油杆柱的工作寿命，采用在泵以上几十米的杆柱进行直径加粗，称为加重杆。故下部加重杆是具有较大重量和刚度的特殊抽油杆

。杆身直径有Φ35、Φ38、Φ51mm。4.悬绳器

悬绳器是连接光杆与绳辫子的工具，由上下两块扼板组成，光杆穿过下扼板由楔形卡瓦固定在上扼板上，两股钢丝绳穿过上扼板，由楔形卡瓦固定在下扼板上。悬绳器