第三章有杆泵采油.docVIP

第三章 有杆泵采油 有杆泵一般是指利用抽油杆上下往复运动所驱动的柱塞式抽油泵。有杆泵采油具有结构简单、适应性强和寿命长的特点，是目前国内外应用最广泛的机械采油方式。本章将系统地介绍游梁式抽油机有杆抽油装置、采油原理、工艺设计及油井工况分析方法。 第一节 有杆抽油装置 典型的有杆抽油装置主要由三部分组成，如图3-1所示。一是地面驱动设备即抽油机；二是安装在油管柱下部的抽油泵；三是抽油杆柱，它把地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵柱塞使其上下往复运动，使油管柱中的液体增压，将油层产液抽汲至地面。就整个有杆抽油生产系统而言，还包括供给流体的油层、用于悬挂抽油泵并作为举升流体通道的油管柱、井下器具（油管锚、气锚、砂锚等）、油套管环形空间及井口装置等。 图3-1 典型的有杆抽油生产系统 1-吸入阀；2-泵筒；3-排出阀；4-柱塞；5-抽油杆；6-动液面；7-油管；8-套管；9-三通；10-盘根盒；11-光杆；12-驴头；13-游梁；14-连杆；15-曲柄；16-减速器；17-动力机（电动机） 一、抽油机 抽油机（pumping unit）是有杆抽油的地面驱动设备。按其基本结构抽油机可分为游梁式和无游梁式两大类，目前国内外应用最为广泛的是游梁式抽油机（俗称磕头机）。游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄（四连杆）机构、减速机构（减速器）、动力设备（电动机）和辅助装置等四部分组成，如图3-2所示。游梁式抽油机工作时，传动皮带将电机的高速旋转运动传递给减速器的输入轴，经减速后由低速旋转的曲柄通过四连杆机构带动游梁作上下往复摆动。游梁前端圆弧状的驴头经悬绳器带动抽油杆柱作上下往复直线运动。 根据结构形式不同游梁式抽油机分为常规型（普通型），异相型、前置型和异型等类型。常规型和前置型是游梁式抽油机的两种基本型式。 1.常规型抽油机 常规型游梁抽油机如图3-2所示。它是目前油田使用最广的一种抽油机。其结构特点是：支架位于游梁的中部，驴头和曲柄连杆分别位于游梁的两端，曲柄轴中心基本位于游梁尾轴承的正下方，上下冲程运行时间相等。 图3-2 常规型游梁式抽油机结构 1-刹车装置； 2-电动机； 3-减速器皮带轮； 4-减速器； 5-输入轴； 6-中间轴； 7-输出轴； 8-曲柄；9-连杆轴；10-支架；11-曲柄平衡块；12-连杆； 13-横船轴； 14-横船； 15-游梁平衡块；16-游梁； 17-支架轴； 18-驴头； 19-悬绳器；20-底座 2. 异相型抽油机 异相型抽油机是上世纪七十年代发展起来的一种性能较好的抽油机，如图3-3所示。从外形上看，它与常规型抽油机并无显著差别，故常规型与异相型也称后置型抽油机。其结构特点是：曲柄轴中心与游梁尾轴承存在一定的水平距离；曲柄平衡重臂中心线与曲柄中心线存在偏移角（曲柄平衡相位角）。使得上冲程的曲柄转角明显大于下冲程，从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷，达到减小抽油机载荷、延长抽油杆寿命和节能的目的。 图3-3 异相型游梁式抽油机结构 1-刹车装置；2-电动机； 3-减速器皮带轮；4-减速器；5-曲柄； 6-曲柄平衡块；7-支架； 8-曲柄平衡重臂；9-连杆；10-游梁； 11-驴头； 12-悬绳器；13-底座 3．前置型抽油机 前置型抽油机（mark II pumping unit）如图3-4所示。其结构特点是：支架位于游梁的一端，驴头和曲柄连杆同位于另一端。在相同曲柄半径下，前置型的冲程长度明显大于常规型，抽油机的规格尺寸较常规型小巧。这种抽油机上冲程运行时间长于下冲程运行时间，从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷。前置型多为重型长冲程抽油机，除采用机械平衡方式外，还有采用气动平衡方式。 图3-4 前置型游梁式抽油机结构 1-驴头；2-游梁；3-横梁；4-连杆；5-减速器；6-悬挂器； 7-曲柄销；8-支架；9-曲柄；10-底座；11-电动机；12-刹车装置 我国游梁式抽油机型号表示法如下： 例如：规格代号为8-3-37的常规型游梁式抽油机，减速器采用点啮合双圆弧齿轮，平衡方式为曲柄平衡，型号为CYJ8-3-37HB。表示抽油机的额定悬点载荷为80kN，光杆悬点最大冲程为3m，减速器额定扭矩为37kN·m。 为了增大冲程、节能及改善抽油机的结构特性和受力状态，国内外还发展了许多变形游梁式抽油机，如双驴头、旋转驴头、调径变矩、下偏杠铃以及斜井游梁式抽油机等。 为了扩大有杆抽油方式的适用范围，改善其技术经济指标，国内外还发展了许多不同类型的无游梁抽油机（特别超长冲程抽油机），如链条式、增距式和宽带式抽油机等，多为长冲程和慢冲次，以适应深井和稠油的特殊需要。 二、抽油泵 抽油泵（有杆泵sucker rod pump）是有杆抽油系统的井下关键设备，安装在油管柱的下部，沉没在井液中，