3.1 有杆泵采油装置.ppt

1、第三章 有杆泵采油,有杆泵抽油装置由抽油机、抽油杆、抽油泵（三抽设备）组成,第一节 有杆泵抽油装置,如图，有杆泵抽油装置的工作原理为： 用油管把深井泵泵筒下入到井内液面以下，在泵筒下部装有只能向上打开的吸入阀（固定阀）。用抽油杆柱把柱塞下入泵筒，柱塞上装有只能向上打开的排出阀（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。,一、抽油机,（一）游梁式抽油机 1、游梁式抽油机的结构和工作原理 游梁式抽油机主要由动力设备、减速机构、换向机构、和辅助装置四大部分组成。动力设备一般用电动机产生动力（特殊情况下也有用内燃机产生动力的），由皮带轮、皮带、减速器构成的减速机

2、构，把动力机的高速旋转，转变成曲柄轴（即减速器输出轴）的低速旋转，由曲柄、连杆、游梁、机架构成的四连杆机构把曲柄轴的旋转运动转变为驴头的上下摆动。挂在驴头上的钢丝绳（也称绳辫子或毛辫子）通过悬绳器与抽油杆柱连接，把驴头的弧形摆动变成抽油杆柱的上下往复直线运动。 2、游梁式抽油机分类：普通式、前置式，而普通式又分基本型和变型,基本型抽油机,基本型抽油机游梁的前臂和后臂接近等长， 驴头在左曲柄顺时针旋转为正传，但正转和反转效果相同。,变型抽油机,前长变型抽油机为适应长冲程做成前臂长，驴头端重。 异相变型抽油机又称曲柄偏置抽油机，它的平衡重中心线与曲柄中心线有一个相位夹角，曲柄轴不在尾轴的正下方，因

3、而存在极位夹角，可使峰值扭矩降低。正转方向为当驴头在右，曲柄顺时针转动时，上冲程比下冲程慢，改善了悬点的承载性能。,前置式游梁抽油机,基本结构与普通式相同，只是支架轴和连接连杆与游梁的横梁轴互换了位置。大型的长冲程前置式抽油机一般采用气动平衡方式，上冲程曲柄转角为195，下冲程曲柄转角为165。转向为当驴头在右时，曲柄顺时针旋转，上冲程比下冲程慢，使抽油机承载能力大。,双驴头抽油机,该抽油机结构特点是去掉了普通游梁式抽油机横梁尾轴，依靠一个后驴头装置通过驱动钢丝绳（后绳辫子）横梁与连杆相连接。该抽油机冲程长，可达5m，节能好，适用于中、低粘度原油和高含水期采油，动载荷小，工作稳定，易启动。缺点

4、是驱动绳辫子易磨损。,矮型异相曲柄平衡抽油机,结构特点是以一个异形驴头取代了游梁的功能，四连杆机构非对称循环，平衡重中心线与曲柄中心线存在10的相位夹角。整机重量轻，高度矮，成本低，能耗低，效率高。悬点在右顺时针转动时，上冲程比下冲程慢，因而可降低上冲程动载荷，减小曲柄轴峰值扭矩。但该机由于上行慢下行快的特点，不适用于稠油井生产。,另外还有下偏杠铃游梁复合平衡抽油机,分为内插式和后翘式，对净扭矩有削峰填谷作用，减小电动机功率，起到节能作用。,调径变矩抽油机,调径变矩抽油机如图，在游梁尾部采用可变角度加长吊臂和配重箱，可以减小最大扭矩。,悬挂偏置式游梁抽油机,悬挂偏置式游梁抽油机，该机具有偏置平

5、衡、悬挂易调平衡和抬头变矩平衡三种平衡机理。,塔架式抽油机,结构特点是以一个复合天车轮取代了普通游梁式抽油机的游梁和驴头。连杆通过横梁、钢丝绳（后绳辫子）与小轮缘（类似于后驴头）相接，而抽油杆柱则通过悬绳器、前绳辫子与大轮缘连接。由于大小轮转速相同而线速度不同，使抽油机冲程长，可达8m，配合大泵生产可加强提液能力。但该机结构复杂，整机重量和高度都大，安装、调参、维护保养难度大，绳辫子易磨损和受挤压遭到破坏，更换比较困难。,游梁式抽油机型号代号,（二）链条式抽油机,链条式抽油机的结构主要由 （1）动力传动系统 ，（2）换向系统 ， （3）平衡系统 ， （4）悬重系统 ， （5）润滑系统 ， （6

6、）电控系统等六大系统组成 。,（三）宽带式抽油机,宽带抽油机的特点类似于链条式抽油机，冲程长，冲数低，尤其适用于深井、稠油开采及海上采油。采用柔性宽带和特殊滚筒传动方式，使体积减小，重量减轻；不停机便能无级调节冲程；扭矩可减小50%，动载减小30%50%，使实际承载能力增加；采用同步自动控制换向，整机运行稳定，噪音小，节电达10%35%。,（四）直线往复式抽油机,直线往复式抽油机 另外还有胜利高原公司生产的皮带机 换向原理类似于链条式抽油机。,二、抽油泵,（一）抽油泵的结构 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、

7、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。 抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、排出阀四大部分组成。按照抽油泵在井下的固定方式，可分为管式泵和杆式泵。,图3-5 抽油泵示意图 a 管式泵 b杆式泵 1油管；2游动阀； 3卡簧；4活塞； 5内泵筒；6固定阀,二、抽油泵,1.管式泵 (1)管式泵的结构及下井方式 (2)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，含气量较小，含砂量较大的

8、浅井。,图3-5 抽油泵示意图 a 管式泵 b杆式泵 1油管；2游动阀； 3卡簧；4活塞； 5内泵筒；6固定阀,管式泵 杆式泵,2杆式泵杆式抽油泵，又称为插入泵，,其特点是有内外两个工作筒，外工作筒上端装有锥体座及卡簧（卡簧的位置为下泵的深度），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。检泵时不需要起出油管，而是通过抽油杆柱把内工作筒拔出。 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，在相同的油管直径下允许下入的泵径较管式泵要小，因而杆式泵适用于下泵深度大，产量较小的油井。,（二）泵的工作原理,在泵的

9、工作过程中，活塞是主动件，作用是通过改变泵内容积改变泵内的压力。泵阀是从动件，仅当满足阀球下方压力大于其上方压力时阀打开，让液体通过阀座孔向上流，否则阀关闭阻止液体向下流。具体抽汲过程为： 1上冲程 抽油杆柱带着活塞向上运动，如图（a）所示，活塞上的游动阀受阀球自重和管内压力作用而关闭。泵内（活塞下方）由于容积增大而压力降低，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。井中原油进泵，同时在井口排出液体。,（二）泵的工作原理,2下冲程 抽油杆柱带着活塞向下运动如图(b)，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

10、中去。同时由于光杆进入井筒，在井口挤出相当于光杆体积的液体。 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，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，每分钟的冲次数称为冲数或冲速。,（三）泵的理论排量,假设活塞冲程等于光杆冲程，上冲程吸入泵内的全是液体，并且其体积等于活塞让出容积，而这些液体全部都能排到地面没有漏失，在这种理想条件下，活塞上下一次，向上抽汲的液体体积为：,每日体积排量为,每日质量排量为,每分钟排量为,三、抽油杆、井口装置,（一）抽油杆 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

11、。 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 3 加重杆,图3-6-2 抽油杆示意图,3.悬绳器悬点,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（或下扳），由楔形卡瓦固定在上扼板（或上扳）上，两股钢丝绳穿过上扼板，由楔形卡瓦固定在下扼板上。悬绳器在抽油机工作时，承担整个工作载荷，在测示功图时安装测试传感器。悬绳器结构如图3-6-4所示。,图3-6-4 悬绳器结构示意图

12、1光杆；2钢丝绳； 3，9楔形卡； 4夹紧套;5上扳；6锥形座； 7千斤螺丝；8下扳；,四、井口装置,抽油井井口装置由套管头、油管头，抽油三通和光杆密封器组成如图3-6-6所示，其中套管头和油管头与其它井口装置相同，光杆密封器也称为盘根盒，主要由上部的盘根盒和下部的胶皮闸门组成。正常抽油时，胶皮闸门打开，上部盘根盒里的胶皮盘根抱住光杆，起密封井口和防喷的作用。当更换上部密封盘根时，关闭下部的胶皮闸门，起临时密封井口的作用。光杆密封装置如图3-6-5所示。,图3-6-5 光杆密封装置结构示意图 1密封盒压帽；2密封圈压盖；3胶皮密封圈4垫圈；5胶皮闸门；6密封胶皮；7主体,图3-6-6 抽油井口装置示意图 1光杆；2光杆密封器； 3生产闸门；4套管闸门,掺输井口及井口流程,对于开