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1、目錄第1章 前 言11.1 設(shè)計目的及意義11.2 目前國內(nèi)、外發(fā)展趨勢11.3 設(shè)計的主要內(nèi)容5第2章 抽油泵的選擇62.1 油井產(chǎn)能計算122.2 沖程及沖次的選擇原則152.3 泵徑的計算162.4 泵型的選擇條件162.5 活塞和襯套間配合間隙的確定16第3章 抽油桿的選擇173.1 抽油桿柱長度的確定183.2 懸點載荷的計算193.3 抽油桿強度的確定193.4 抽油桿組合的確定20第4章 抽油機的選擇224.1 抽油機的作用及選擇原則284.2減速箱作用及計算校核減速箱扭矩284.3 電動機作用及計算出電動機功率29第5章 實例分析3032哈爾濱石油學(xué)院課程設(shè)計第1章 前 言1.

2、1 設(shè)計目的及意義抽油機以其結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強和壽命長等特點，成為目前最主要的機械采油方法。對游梁式有桿泵進行系統(tǒng)設(shè)計，不僅可以讓學(xué)生掌握所學(xué)過的理論知識，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。對于剛投產(chǎn)的新井，確定使用游梁式有桿泵采油方式進行生產(chǎn)時，首先要對抽油泵、抽油桿和抽油機“三抽”設(shè)備進行合理的選擇；當(dāng)油井投產(chǎn)后，還必須檢驗抽油設(shè)備是否達到了設(shè)計要求。同時，當(dāng)設(shè)備的工作性能及油層工作狀況發(fā)生變化時，還要對原有的系統(tǒng)設(shè)備進行重新選擇和調(diào)整。因此，對抽油井各設(shè)備的選擇或工作狀況判斷是抽油井生產(chǎn)過程中需要經(jīng)常進行的重要工作。抽油井中的“三抽”設(shè)備彼此不是孤立的，而是相互聯(lián)系和制約的。某一設(shè)備的工作狀況

3、發(fā)生的變化，必將影響其他設(shè)備的正常工作。同時，抽油設(shè)備的選擇又受地層條件、井筒條件、流體性質(zhì)等多因素的制約。因此，要對抽油井進行合理的設(shè)計，應(yīng)將油層到地面看作統(tǒng)一的整體來進行。抽油井的系統(tǒng)設(shè)計，就是根據(jù)油井條件，選擇合適的抽油設(shè)備，即選擇抽油泵、抽油桿、抽油機及減速箱和電動機。油井產(chǎn)量和下泵深度是選擇抽油設(shè)備的基本依據(jù)，而油井產(chǎn)量和下泵深度又是由油井產(chǎn)能所決定的。因此，抽油井的系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)從油層入手。抽油井系統(tǒng)設(shè)計是將油層到地面看作一個完整的系統(tǒng)。通過相關(guān)理論知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，掌握抽油井系統(tǒng)設(shè)計方法。具體將就是學(xué)習(xí)和掌握油井產(chǎn)能計算方法、油井溫度分布計算方法、原油粘關(guān)系數(shù)據(jù)的回歸分析方法、抽油

4、設(shè)備的選擇方法及抽油桿柱設(shè)計方法。該專題是針對有桿泵采油井，從油層、井筒到地面進行系統(tǒng)地選擇設(shè)計。它涉及到油層、井筒以及地面設(shè)備之間的匹配關(guān)系，需要根據(jù)油層條件、油井條件以及設(shè)備條件首先設(shè)計出井底流壓，然后確定出下泵深度，從而進一步選擇出抽油泵、抽油桿及其組合，以及抽油機、減速箱和電動機等設(shè)備。通過該專題課程設(shè)計的訓(xùn)練，將使學(xué)生熟悉抽油井系統(tǒng)設(shè)計過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識來解決實際問題的能力，為進行畢業(yè)設(shè)計、今后走向工作崗位以及從事科研工作打好堅實的基礎(chǔ)。1.2 目前國內(nèi)、外發(fā)展趨勢1.2.1國內(nèi)抽油機研發(fā)現(xiàn)狀 油機是有桿抽油系統(tǒng)中最主要舉升設(shè)備。根據(jù)是否有游梁，可分為游梁式抽油機和無游梁

5、式抽油機。經(jīng)過一百多年的實踐和不斷的改進創(chuàng)新，抽油機不管是結(jié)構(gòu)形式還是在使用功能上，都產(chǎn)生了很大的變化。特別是近幾十年來，世界對原油的需求量不斷加大，對油田深度開采的能力有了更進一步的要求，在很大程度上加快了抽油機技術(shù)發(fā)展的速度，催生出多種類型。目前, 國內(nèi)抽油機制造廠有數(shù)十家, 產(chǎn)品類型已多樣化, 但游梁式抽油機仍處于主導(dǎo)地位。根據(jù)公開發(fā)表的資料統(tǒng)計, 我國現(xiàn)有6 大類共45 種新型抽油機, 并且每年約有30 種新型抽油機專利, 十多種新試制抽油機, 已形成了系列, 基本滿足了陸地油田開采的需要。各種新型節(jié)能游梁式抽油機如雙驢頭式抽油機、前置式抽油機、異相曲柄平衡抽油機、前置式氣平衡抽油機、

6、下偏杠鈴系列節(jié)能抽油機和用窄V 形帶傳動的常規(guī)抽油機等均已在全國各個油田推廣應(yīng)用, 并取得了顯著的經(jīng)濟效益。長沖程、低沖次的無游梁式抽油機的研制也取得了一些進展, 如由勝利油田研制的無游梁鏈條抽油機, 經(jīng)過國內(nèi)十幾個油田稠油及叢式井的推廣使用4, 在低沖次抽油和抽稠油方面已初見成效。此外, 桁架結(jié)構(gòu)的滑輪組增距式抽油機、滾筒式長沖程抽油機已在某些油田進行了工業(yè)試驗5; 齒輪增距式長沖程抽油機的研制工作也取得了新的進展; 質(zhì)量輕、成本低、便于調(diào)速和調(diào)整沖程的液壓抽油機經(jīng)過幾年的研制和工業(yè)性試采油, 也積累了一定的經(jīng)驗6。其他型式新穎的抽油機如數(shù)控抽油機、連續(xù)抽油桿抽油機、車載抽油機、磨擦式抽油機

7、、六連桿游梁式抽油機和斜直井抽油機等也正處于不斷改造和試生產(chǎn)過程中7。然而，游梁式抽油機的缺點是不容易實現(xiàn)長沖程低沖次的要求，因而不能滿足稠油井、深抽井和吉氣井采油作業(yè)的需要。同時，長沖程低沖次的無游梁式抽油機的性能尚有待完善 (如油田正在使用的鏈條式抽油機還存在鏈條壽命短、換向沖擊載荷大和鋼絲繩易斷、導(dǎo)軌剛度不足容易變形等問題)，而且品種規(guī)格還很少，不能適應(yīng)當(dāng)前石油工業(yè)的發(fā)展8。 液壓抽油機至今仍處在研制階段。1.2.2國外抽油機的研發(fā)現(xiàn)狀目前，世界上生產(chǎn)抽油機的國家主要有美國、俄羅斯、法國、加拿大和羅馬尼亞等。為了減少能耗, 提高采油經(jīng)濟效益, 近年來國外研制與應(yīng)用了許多節(jié)能型抽油機。例如

8、異相型抽油機節(jié)電15% 35%; 前置式抽油機節(jié)電36􀀁8% ;前置式氣平衡抽油機節(jié)電35% ; 輪式抽油機節(jié)電50% 80% ; 大圈式抽油機節(jié)電30%; 自動平衡抽油機節(jié)電30% 50%; 低矮型抽油機節(jié)電5% 20%; ROTAFLEX 抽油機節(jié)電25% ; 智能抽油機節(jié)電17􀀁4%; 螺桿泵采油系統(tǒng)節(jié)電40% 50%。近年來國外很重視改進和提高抽油機的平衡效果, 使抽油機得到更精確平衡。近年來, 為了節(jié)約能耗、提高采油經(jīng)濟效益, 國外研制與應(yīng)用了許多節(jié)能型抽油機, 在采油實踐中, 取得較好的使用效果。如變平衡力矩抽油機, 可使上沖程平衡力矩大于下沖程

9、力矩。前置式氣平衡抽油機, 由于可在動態(tài)下調(diào)節(jié)氣平衡, 平衡效果較好。氣囊平衡抽油機有90% 以上載荷得到平衡。雙井抽油機可利用兩口油井抽油桿柱合理設(shè)計得到更精確的平衡。自動平衡抽油機可保證在上下沖程每一瞬間得到較精確的平衡效果。近年來國外研制與應(yīng)用了多種類型長沖程抽油機, 其中包括增大沖程游梁抽油機、增大沖程無游梁抽油機和長沖程無游梁抽油機。1 前置式氣平衡抽油機美國工J uf kin 公司生產(chǎn)的A 系列前置式氣平衡抽油機具有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo), 抽油機重量減輕40 %, 尺寸縮小3 5 % , 動載荷較小, 受力均勻, 運轉(zhuǎn)平穩(wěn), 節(jié)約電耗35 %。2 無游梁長沖程抽油機美國R O T A

10、 F L E x 寬帶傳動抽油機實踐表明: 抽油機系統(tǒng)效率為5 % , 而常規(guī)抽油機只有40 %。提升液體能耗比常規(guī)抽油機減少25 % , 可使用29. 4 kw 電動機, 而同級常規(guī)抽油機須用只kw 電動機。美國W es t er n G e a : 有限公司研制的液壓驅(qū)動無游梁長沖程抽油機占地面積較小, 可節(jié)約電耗10 % 一1 5 % 。美國N a ti o n al Su p p ly 有限公司研制的無游梁長沖程抽油機節(jié)約電耗10 %一20 %3 智能抽油機美國N a t io n al S u p p ly 有限公司研制的智能抽油機減速器峰值扭矩減少34. 7 %, 電動機功率減少1

11、 7. 4 % , 產(chǎn)量增加19 % , 抽油機系統(tǒng)效率平均提高47. 8 % , 投資費用減少20 % , 成本利用率提高2 0. 7 %。天然氣發(fā)動機驅(qū)動抽油機美國生產(chǎn)的天然氣發(fā)動機驅(qū)動抽油機可比電動機功率減少30 % , 動力費用與采油成本均較低。4 變平衡力矩抽油機美國Pi on ne r 公司研制了變平衡力矩抽油機, 利用抽油機連桿運動以及新增加的連桿擺動機構(gòu)作用原理, 使得上沖程時平衡力矩大于下沖程時的平衡力矩, 實現(xiàn)更精確地平衡抽油機載荷、減少抽油機電力消耗的目的。1.2.3國內(nèi)抽油機的發(fā)展趨勢20世紀(jì)9O年代以來，我國東部各主要油田相繼進入中高含水開發(fā)期。為確保高效生產(chǎn)，對抽油

12、機的要求呈現(xiàn)兩個特點：一是急需采用長沖程抽油機，以增加油井的產(chǎn)液量；二是為了降低油井的單位生產(chǎn)成本，對抽油機的節(jié)能性提出了更高的要求。其次就目前抽油機耗電量大，工作效率、能量利用率低這一現(xiàn)狀仍是我國抽油機研究的重點之一，在抽油機效率和節(jié)能方面，還有很大的提升空間，具有非常誘人的前景。長沖程抽油機的研制應(yīng)用能力不足一直是我國抽油機發(fā)展的瓶頸，長沖程抽油機具有減小沖程損失、提高系統(tǒng)效率、延長機桿泵的使用壽命、減少故障及提高整機運行質(zhì)量等優(yōu)點。因此, 發(fā)展長沖程抽油機對當(dāng)前我國老油田高含水井后期開采, 減緩產(chǎn)量遞減速度, 開采稠油、低滲透油田以及沙漠油田深井及超深井的機械開采, 都具有重要的現(xiàn)實意義

13、。游梁式抽油機的局限性十分突出，多方面事實說明，長沖程、低沖次、低功耗的無游梁式抽油機是今后抽油機發(fā)展的主要方向。為適應(yīng)油田采油需要, 在適當(dāng)發(fā)展游梁式長沖程抽油機的同時, 應(yīng)加速開發(fā)各類無游梁式長沖程抽油機。開發(fā)無游梁曲柄搖桿輪式斜井抽油機和大型斜直井抽油機將對我國油氣資源開采有重要意義。根據(jù)我國實際情況, 發(fā)展無游梁大沖程、低能耗、具有高適應(yīng)性的直井抽油機和斜井抽油機, 將是我國今后抽油機發(fā)展的主要方向。近年來，變頻技術(shù)在抽油機上得到了廣泛應(yīng)用。利用變頻控制系統(tǒng)實時調(diào)整工作參數(shù)，提高電機功率因數(shù)，減小供電電流，還可以實現(xiàn)電機的軟起動，減小沖擊，并可根據(jù)油井供液能力實時調(diào)整沖次頻率，實現(xiàn)增產(chǎn)

14、節(jié)能效果；另外，研究開發(fā)機電一體化抽油裝置，根據(jù)抽油機井特性實時控制和改變抽油狀態(tài)，實現(xiàn)高效智能化采油。如美國NSCO公司智能抽油機，采用微處理器和自適應(yīng)電子控制器進行控制與監(jiān)測，具有功能多、抽油效率高、自動化程度高、經(jīng)濟性好、安全可靠、適應(yīng)性強等優(yōu)點。研發(fā)大型、高適應(yīng)性的叢式井抽油機，隨著世界油氣資源的不斷開發(fā)，油層開采深度逐年加大，油田含水量的增多，大泵提液采油工藝和稠油開采等都要求采用大型抽油機?，F(xiàn)代大型抽油機應(yīng)具備有高適應(yīng)性，以適應(yīng)多種惡劣環(huán)境和地層油層的變化，如開發(fā)一種機型能適應(yīng)不同自然氣候與地貌環(huán)境的差異、地層油層的遷移改變、沖程沖次的改變、油氣層性狀的改變、連續(xù)與間歇抽油的調(diào)整等

15、。另外，由于現(xiàn)代大型抽油機的結(jié)構(gòu)和控制的復(fù)雜性，體積的龐大，其工作面積也相應(yīng)增大，同一抽油機可以對多口相鄰油井同時抽油作業(yè)，采用綜合平衡方式和節(jié)能方式，達到最好的作業(yè)效果。1.2.4國外抽油機的發(fā)展趨勢如前所述, 世界范圍內(nèi)抽油機技術(shù)發(fā)展的總趨勢是向著多樣化、超大載荷、長沖程、節(jié)能型、無游梁式和自動化、智能化方向發(fā)展。1.朝著大型化方向發(fā)展隨著世界油氣資源的不斷開發(fā)，開采油層深度逐年增加，石油含水量也在不斷增多，采用大泵提液采油工藝和開采稠油等，都要求采用大型抽油機，所以近年來，國外出現(xiàn)了許多大載荷抽油機，如前置式氣平衡抽油機最大載荷213kN，氣囊平衡抽油機最大載荷227kN等。還會出現(xiàn)更大

16、載荷新型抽油機。采用長沖程抽油方式，抽油效率高，抽油機壽命長，動載荷小，排量穩(wěn)定，具有較好的采油經(jīng)濟效益，所以近年來國外出現(xiàn)了許多長沖程抽油機，如法國Mape公司抽油機，最大沖程10m；美國WGCO公司抽油機最大沖程24.38m，NSCO公司抽油機最大沖程27.48m；原蘇聯(lián)鋼帶式超長沖程抽油機最大沖程1500m。長沖程抽油機全部采用低沖次抽油方式，Mape公司抽油機最大沖次5min，GDCO公司抽油機最大沖次為3min。2.朝著低能耗方向發(fā)展為了減少能耗，提高采油經(jīng)濟效益，近年來國外研制與應(yīng)用了許多節(jié)能型抽油機。例如異相型抽油機節(jié)電15%35%；前置式抽油機節(jié)電36.8%；前置式氣平衡抽油機

17、節(jié)電35%；輪式抽油機節(jié)電50%80%；大圈式抽油機節(jié)電30%；自動平衡抽油機節(jié)電30%50%；低矮型抽油機節(jié)電5%20%；ROTAFLEX抽油機節(jié)電25%；智能抽油機節(jié)電17.4%；螺桿泵采油系統(tǒng)節(jié)電40%50%。3.朝著精確平衡方向發(fā)展近年來國外很重視改進和提高抽油機的平衡效果，使抽油機得到更精確平衡。例如變平衡力矩抽油機，可使上沖程平衡力矩大于下沖程力矩。前置式氣平衡抽油機，由于可在動態(tài)下調(diào)節(jié)氣平衡，平衡效果較好。氣囊平衡抽油機有90%以上載荷得到平衡。雙井抽油機可利用兩口油井抽油桿柱合理設(shè)計得到更精確的平衡。自動平衡抽油機可保證在上下沖程每一瞬間得到較精確的平衡效果。4.朝著高適應(yīng)性方

18、向發(fā)展現(xiàn)代抽油機應(yīng)具有較高的適應(yīng)性，以便拓寬使用范圍。例如適應(yīng)各種自然地理和地質(zhì)構(gòu)造條件抽油的需要；適應(yīng)各種成分石油抽汲的需要；適應(yīng)各種類型油井抽汲的需要；適應(yīng)深井抽油需要；適應(yīng)長沖程抽油的需要；適應(yīng)節(jié)電的需要；適應(yīng)精確平衡的需要；適應(yīng)無電源和間歇抽油的需要；適應(yīng)優(yōu)化抽油的需要等。5.朝著長沖程無游梁方向發(fā)展近年來國外研制與應(yīng)用了多種類型長沖程抽油機，其中包括增大沖程游梁抽油機、增大沖程無游梁抽油機和長沖程無游梁抽油機；實踐與理論分析表明，增大沖程游梁抽油機是常規(guī)游梁抽油機的發(fā)展方向；增大沖程無游梁抽油機是增大沖程抽油機的發(fā)展方向；長沖程無游梁抽油機是長沖程抽油機的發(fā)展方向。6.朝著自動化和智

19、能化方向發(fā)展近年來抽油機技術(shù)發(fā)展的顯著標(biāo)志是自動化和智能化。美國Baker提升系統(tǒng)公司、Delta-X公司、APS公司等均研制了自動化抽油機，具有保護和報警功能，實時測得油井運行參數(shù)，及時顯示與記錄并通過計算機進行綜合計算分析，推出最優(yōu)工況參數(shù)，進一步指導(dǎo)抽油機以最優(yōu)工況抽油。美國NSCO公司智能抽油機，采用微處理機和自適應(yīng)電子控制器進行控制與監(jiān)測，具有抽油效率高、節(jié)電、功能多、安全可靠、自動化程度高、經(jīng)濟性好、適應(yīng)性強等優(yōu)點。1.3 設(shè)計的主要內(nèi)容1.抽油泵的選擇2.抽油桿的選擇3.抽油機的選擇第2章 抽油泵的選擇 抽油泵是由抽油機帶動把井內(nèi)原油抽到地面的常用井下裝置。普通抽油泵主要由泵筒、

20、吸入閥、活塞、排除閥四大部分組成。按照抽油泵在井下的固定方式，可分為管式泵和桿式泵。國際常用抽油泵分類圖2-1 桿式抽油泵管式泵又稱油管泵，特點是把外筒、襯套和吸入閥在地面組裝好并接在油管下部先下入井中，然后把裝有排出閥的活塞用抽油桿通過油管下入泵中。襯套由材料加工成若干節(jié)，襯入外筒內(nèi)部?；钊怯脽o縫鋼管制成的中空圓柱體，外表面光滑帶有環(huán)狀溝槽，作用是讓進入活塞與襯套間隙的砂粒聚集在溝槽內(nèi)，防止砂粒磨損活塞與襯套，并且溝槽中存的油起潤滑活塞表面的作用。檢泵起泵時為泄掉油管中的油，可采用可打撈的吸入閥（固定閥），通過下放桿柱，讓活塞下端的卡扣咬住吸入閥的打撈頭，把吸入閥提出。但是這種泵由于吸入閥

21、打撈頭占據(jù)泵內(nèi)空間，使泵的防沖距和余隙容積大，容易受氣體的影響而降低泵效。目前大多數(shù)下入管式泵的井，是在油管下部安裝泄油器，通過打開泄油器卸掉油管中的油。在下入大泵的井中，由于活塞直徑大于油管內(nèi)徑，不能通過油管下入活塞，采用的方法是先把活塞隨油管下入井中，后下入抽油桿柱，利用一個稱為脫節(jié)器的裝置與泵中活塞對接。管式泵結(jié)構(gòu)簡單，成本低，在相同油管直徑下允許下入的泵徑較桿式泵大，因而排量大。但檢泵時必須起下油管，修井工作量大，故適用于下泵深度不大，產(chǎn)量較高的井。桿式抽油泵又稱為插入泵，其中定筒式頂部固定桿式泵特點是有內(nèi)外兩個工作筒，外工作筒上端裝有椎體座及卡簧（卡簧的位置為下泵深度），下泵時把外工

22、作筒隨油管先下入井中，然后裝有襯套、活塞的內(nèi)工作筒接在抽油桿的下端下入到外工作筒中并由卡簧固定。另外還有固定點在泵筒底部的定筒式底部固定桿式泵，以及將活塞固定在底部，由抽油桿帶動泵筒上下往復(fù)運動的動筒式底部固定桿式泵。圖2-2 桿式抽油泵檢泵時不需要起出油管，而是通過抽油桿把內(nèi)工作筒拔出。桿式泵檢泵方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，在相同的油管直徑下允許下入的泵徑教管式泵要小，適用于下泵深度較大，產(chǎn)量較小的油井。目前常規(guī)抽油泵存在金屬活塞和襯套加工要求高，制造不方便，且易磨損的缺點。國內(nèi)特殊井況專用抽油泵分類液壓反饋抽稠泵1、工作原理：該泵由兩臺不同泵徑的泵串接而成，中心管將上、下柱塞連為一體。上

23、沖程時，柱塞總成上行，上柱塞與下泵筒之間的環(huán)腔體積增大，壓力減小，進油閥打開，出油閥在油管內(nèi)液柱壓力作用下關(guān)閉，井液經(jīng)進/排油接頭進入環(huán)腔內(nèi)。下沖程時，柱塞總成下行，上柱塞與下泵筒之間的環(huán)腔體積減小，壓力增大，環(huán)腔中的井液通過進/排油接頭使進油閥關(guān)閉，出油閥打開，經(jīng)上柱塞內(nèi)孔通道排入到油管中。此時，由于進油閥關(guān)閉，油管內(nèi)的液柱的壓力通過進油閥施加在下柱塞上（液壓反饋力），強迫柱塞克服稠油的摩擦阻力下行。圖2-3 2、結(jié)構(gòu)特點該泵由兩根泵筒、兩根柱塞組成，下沖程時產(chǎn)生較大的反饋力，大大減少了桿柱下行阻力，改善了抽油桿的受力狀況；閥罩為四槽流線型結(jié)構(gòu)，流道面積大，流動阻力小，提高了泵的充滿系數(shù)；適

24、用于粘度在2000mPa.s以下的原油開采。長柱塞防砂泵1.工作原理：抽油過程與普通抽油泵相似，在抽油過程中，井內(nèi)液體通過橋式進油閥總成的側(cè)向進油孔進入泵內(nèi)，由柱塞排至泵上。2.結(jié)構(gòu)特點：泵效高：由于該泵的上游動閥罩始終暴露在泵筒之外，因此出油過流斷面不受泵筒內(nèi)徑的限制，故出油阻力較常規(guī)泵小。柱塞下行阻力也較小，泵效較高，因此也適用于抽稠油。圖2-4柱塞始終封住泵筒，使管柱內(nèi)的砂粒不易在泵筒與柱塞之間沉積。有獨立的沉砂通道，避免了所沉砂粒再次被抽出。如合同無規(guī)定我廠按II級間隙。上沖程時，抽油桿帶動泵筒上行，出油閥關(guān)閉，泵筒腔內(nèi)空間增大，壓力下降，井內(nèi)的液體啟開進油閥進入到泵腔內(nèi)。下沖程時，泵

25、筒下行，泵內(nèi)壓力增高，出油閥打開，進油閥關(guān)閉，泵內(nèi)液體排入油管內(nèi)。動筒式防砂泵1、工作原理：2、結(jié)構(gòu)特點：泵筒作上、下運動，而柱塞靠加長管固定在管柱上。圖2-5出油閥始終在泵筒之上，停抽時，避免砂埋、砂卡。沉積到泵筒和外管環(huán)形空間的砂子可避免再次被抽出。柱塞加長管屬細(xì)長桿類，穩(wěn)定性差，因此該泵不適宜作長沖程泵和在稠油井中使用；泵筒在油管中上、下運動，運動空間受限制，該泵的排量較?。挥捎谶M油凡爾小于出油凡爾，對液流有阻抗作用。過橋防氣抽油泵1、工作原理：上沖程時，柱塞在最底位置，由于上部油管的高液壓，上、下游動閥關(guān)閉，柱塞上行，在壓差的作用下使固定閥打開進油，井下壓力驅(qū)使地層液體通過固定閥流入到

26、泵筒內(nèi)；圖2-6下沖程時，油液壓力驅(qū)使和游動閥打開，油液從柱塞下面通過柱塞內(nèi)孔游動閥流向柱塞上面，從而流入到油管內(nèi)。2、結(jié)構(gòu)特點：過橋泵就是常規(guī)泵的上、下接箍之間搭一個受力橋（過橋泵外管），而泵筒僅靠一端懸掛固定于外管內(nèi)，這樣就避免了因承受懸掛尾管、錨定油管錨、坐封封隔器產(chǎn)生的拉伸力而使泵筒發(fā)生縮徑或彎曲變形。Roman;mso-hansi-font-family:Times New Roman泵筒在油管中上、下運動，運動空間受限制，該泵的排量較?。挥捎谶M油凡爾小于出油凡爾，對液流有阻抗作用。防落物抽油泵1、 工作原理：當(dāng)柱塞上行時，固定閥開啟，游動閥關(guān)閉，油液會被提升至泵筒下腔室內(nèi)。柱塞繼續(xù)

27、上行，至規(guī)定沖程后，上沖程結(jié)束，油液充滿整個泵腔室。當(dāng)柱塞下行時，固定閥關(guān)閉，游動閥開啟，油液順柱塞上行到泵筒上腔室內(nèi)、油管。下沖程結(jié)束。2、結(jié)構(gòu)特點：泵底部固定凡爾采用了環(huán)型空間設(shè)計，落物空間大，避免了因砂粒和殘留物直接的下落導(dǎo)致進油口堵塞。獨特的固定凡爾進出油口設(shè)計，避免因柱塞的往復(fù)運動使砂粒和殘留物做往復(fù)運動而導(dǎo)致的整泵進出油口堵塞現(xiàn)象發(fā)生。圖2-7雙作用抽油泵1、工作原理：上沖程時下部固定閥打開。與此同時，上腔室體積減小，壓力增大，上固定閥關(guān)閉，下游動閥關(guān)閉，上腔室的油流啟開上游動閥，通過上柱塞排出地面。圖2-8下沖程時下固定閥關(guān)閉，下游動閥打開，上游動閥關(guān)閉，原油通過下柱塞、上柱塞、

28、進入油管。與此同時，上腔室體積增大，壓力降低，上固定閥打開，原油從油管與套管的環(huán)形空間進入汲油。2、結(jié)構(gòu)特點：一個往復(fù)沖程可完成兩次汲油和排油的過程，比泵徑和工作參數(shù)完全相同的抽油泵提高了產(chǎn)液量。因為下沖程時桿柱下行阻力較大，不宜在原油粘度過大而出砂嚴(yán)重的油井中使用，且抽油桿柱易斷脫。抽砂泵1、工作原理：沖頭、沉砂油管、抽砂泵、油管。按下井次序接好后，隨著動力油管的不斷下入，沖頭接觸砂面，指重表懸重下降，當(dāng)沉砂油管重量完全加在砂面上時，抽砂泵柱塞下行，這時指重表有一個穩(wěn)定的指重值，就是動力油管的重量，當(dāng)抽砂泵的柱塞至下死點位置時，指重表懸重稍有下降既開始上提，上提過程中，砂子通過沖頭被吸入沉砂

29、油管，當(dāng)上提至指重表的指重值大于動力油管指重值時立即下放，重復(fù)以上過程，完成抽砂作業(yè)。2、結(jié)構(gòu)特點：安全，不污染油層，節(jié)約環(huán)境污染處理費用。圖2-9節(jié)約水泥車，罐車勞務(wù)，減輕工人勞動強度。工人勞動強度比傳統(tǒng)水力沖砂工藝低。縮短作業(yè)周期，不等不靠水泥車、罐車。減少泵站水處理費用。特別對于漏失井，節(jié)約使用暫堵劑的費用。工作原理在泵工作時過程中，活塞是主動件，作用是通過改變泵內(nèi)的壓力。泵閥是從動件，僅當(dāng)滿足閥球下方的壓力大于其上方壓力時才打開，讓液體通過閥座孔向上流，否則閥關(guān)閉阻止液體向下流。上沖程（左圖）抽油桿帶著活塞向上運動，活塞上的游動閥受閥球自重和管內(nèi)壓力作用關(guān)閉。泵內(nèi)（活塞下方）容積增大壓

30、力降低，固定閥在環(huán)形空間液柱壓力（沉沒壓力）與泵內(nèi)壓力差的作用下被打開，原油進泵，同時井口排出液體。下沖程（右圖）圖2-10 抽油泵工作原理抽油桿帶著活塞向下運動，固定閥關(guān)閉，活塞擠壓泵中液體使泵內(nèi)壓力升高到高于活塞上方壓力時，游動閥被頂開，泵中液體排到活塞上方的油管中同時由于光桿進入井筒，在井口擠出相當(dāng)于光桿體積的液體。2.1 油井產(chǎn)能計算采油指數(shù)oil well production index通常以油層厚度除采油指數(shù)得到單位厚度的采油指數(shù)，也稱比采油指數(shù)，用以比較不同油井的生產(chǎn)能力。采油指數(shù) oil productivity index 油井日產(chǎn)油量除以井底壓力差，所得的商叫采油指數(shù)。采

31、油指數(shù)等于單位生產(chǎn)壓差的油井日產(chǎn)油量，它是表示油井產(chǎn)能大小的重要參數(shù)。單位生產(chǎn)壓差p 下的油井日產(chǎn)油量qo，即Jo= qo /p采油設(shè)備或井底流壓pwf改變1MPa 時的油井日產(chǎn)油量qo 的變化值，即Jo=（qo2- qo1 ）/（pwf1 - pwf2）常用單位為m3/d/MPa。是表示油井產(chǎn)能大小的重要參數(shù)，其值根據(jù)流入動態(tài)曲線（IPR）的形狀，可以是常數(shù)，也可能隨著流動壓力而變化。采油指數(shù)：在油層物理一書中指出是一個反映油層性質(zhì)，厚度，流體參數(shù)，完井條件及泄油面積等與產(chǎn)量之間關(guān)系的綜合指標(biāo)，其數(shù)值等于單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油量2.1.1單相液體滲流時的流入動態(tài)1符合線性滲流規(guī)律時的流入動

32、態(tài)根據(jù)達西定律，定壓邊界圓形油層中心一口井產(chǎn)量為：圓形封閉地層中心和一口井的產(chǎn)量為： 式中 油井產(chǎn)量（地面），m3S； 油層的有效滲透率，m3； h油層有效厚度，m； 底層油的粘度，Pas； 原油體積系數(shù)； 供給邊緣壓力，Pa； 井底流動壓力，pa； 油井（泄油）半徑，m； 井底半徑，m； S表皮因子，與油井完善程度有關(guān)。實際生產(chǎn)中，油井的平均地層壓力有時比供給邊緣壓力易求得： 單相液體滲流條件下，油層及流體物性基本不隨壓力變化，于是，上述產(chǎn)量公式又可寫成 此式亦稱為油井的流動方程，其中： 由式可得2.1.2單相氣體滲流時的流入動態(tài)1.符合線性滲流規(guī)律時的流入動態(tài)根據(jù)達西定律，定壓邊界、圓形氣

33、層中心有一口氣井穩(wěn)定生產(chǎn)時，距井軸r處的流量為：式中 r距井軸的任意半徑，m； 半徑為r處的氣體流量，m3s； p半徑為r處的壓力，Pa； 氣層有效滲透率，m2； 氣體粘度，Pas； h氣層有效厚度，m。對于定壓邊界、穩(wěn)定流動，各過流斷面的質(zhì)量不變，根據(jù)氣體連續(xù)方程和狀態(tài)方程，將半徑r處的流量折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣井產(chǎn)量，并積分得：式中 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣井的產(chǎn)量，m3s； T氣層溫度，K； 標(biāo)準(zhǔn)溫度，K； 標(biāo)準(zhǔn)壓力，pa； Z氣體壓縮因子； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的壓縮因子。2.1.3油氣兩相滲流時流入動態(tài)的基本公式根據(jù)達西定律，平面徑向滲流的油井產(chǎn)量公式為：因油相滲透率=，代入上式求積分得：由于，及都是壓

34、力的函數(shù)，所以應(yīng)先確定它們與壓力之間的具體關(guān)系后，方可求積得出油井流入動態(tài)。這種繪制IPR曲線的方法，雖然具有可靠理論基礎(chǔ)，但一般需要用數(shù)值方法計算積分，計算過程較繁雜，因此在工程中常用簡便的近似方法來繪制IPR曲線。2.1.4采油指數(shù)稱為采油指數(shù)，它是一個表示油井產(chǎn)能大小的指標(biāo)，這一指標(biāo)綜合反映了油層性質(zhì)、流體性質(zhì)、完井條件及泄油面積等與油井產(chǎn)量之間的關(guān)系。在單相滲流條件下，采油指數(shù)的數(shù)值等于單位生產(chǎn)壓差下的油井生產(chǎn)能力強，反之生產(chǎn)能力弱。在對比不同油層的生產(chǎn)能力時，為了消除油層厚度因素，常用單位油層厚度的采油指數(shù)，即比采油指數(shù)。比采油指數(shù)的數(shù)值等于采油指數(shù)除以油層有效厚度，因此也稱為每米采

35、油指數(shù)。通常用系統(tǒng)試井資料來求得采油指數(shù)，只需測得3至5個穩(wěn)定工作制度下的產(chǎn)量及其相應(yīng)的井底流壓，便可繪制出該井的IPR曲線。由于單相液體滲流時的IPR曲線為一直線，所以斜率的負(fù)倒數(shù)便是采油指數(shù)；在縱坐標(biāo)（壓力坐標(biāo)）上的截距即為油層壓力。求得采油指數(shù)后便可用式子預(yù)測不同流壓下的產(chǎn)量及推算油層的有關(guān)參數(shù)。2.2 沖程及沖次的選擇原則沖程和沖刺時確定抽油泵直徑、計算選點載荷的前提，選擇時應(yīng)遵循下述原則：（1）一般情況下應(yīng)采用大沖程、小泵徑的工作方式，這樣既可以減小氣體對泵效的影響，也可以降低液柱載荷，從而減小沖程損失。（2）對于原油比較稠的井，一般是選擇小泵徑、大沖程和低沖刺的工作方式。（3）對于

36、連抽帶噴的井，則選用高沖刺快速抽汲，以增強誘噴作用。（4）深井抽汲時，要充分注意震動載荷影響的s和n配合不利區(qū)。（5）所選擇的沖程與沖次應(yīng)屬于抽油機提供的選擇范圍之內(nèi)。2.3 泵徑的計算泵徑是根據(jù)前面確定的沖程s、沖次n、配產(chǎn)方案給出的設(shè)計排量Q以及統(tǒng)計給出的泵效v，由計算得出。計算得出：dp=（）1/22.4 泵型的選擇條件泵型取決于油井條件：在1000 m以內(nèi)的油井，含沙量小于20%，油井結(jié)蠟較嚴(yán)重或油較稠，應(yīng)采用管式泵；產(chǎn)量較小的中深或井深，可采用桿式泵。2.5 活塞和襯套間配合間隙的確定活塞和襯套的配合間隙，要根據(jù)原油粘度、井溫以及含砂量等資料來選擇，參見表21。表21 活塞與襯套的配

37、合間隙選擇配 合 等 級配合尺寸，mm適 用 條 件一 級0.020.07下泵深度大、含砂少、粘度較低的油井二 級0.070.12含砂不多的油井三 級0.120.17含砂多、粘度高的淺井第3章 抽油桿的選擇抽油桿是抽油機井的細(xì)長桿件，它上接光桿，下接抽油泵起傳遞動力的作用。圖3-1 抽油桿抽油桿單根長度為7.6或8米,材質(zhì)一般是高碳鋼表面鍍硬鉻,在油管內(nèi)用內(nèi)螺紋箍一根根連接起來一直延伸到地下油層處的活塞上,通過往復(fù)運動來泵油.目前的油井長度一般在兩千米左右,以勝利油田為例,最深的以達三千余米.三抽設(shè)備的構(gòu)成構(gòu)成：抽油機 抽油桿 抽油泵圖3-2抽油系統(tǒng)各部分名稱1、固定凡爾 2、泵筒 3、柱塞

38、4、游動凡爾 5、抽油桿 6、動液面7、油管 8、套管 9、三通 10、盤根盒 11、光桿 12、驢頭 13、游梁 14、連桿 15、曲柄 16、減速器 17、電動機抽油桿的分類普通抽油桿：C、D、K、KD級抽油桿高強度抽油桿：H級，分為HY和HL兩種類型特種抽油桿：空心抽油桿：鋼制桿連續(xù)抽油桿：鋼制桿螺桿泵專用抽油桿：錐螺紋抽油桿、插接式抽油桿玻璃鋼抽油桿：纖維增強塑料抽油桿柔性抽油桿：碳纖維復(fù)合材料抽油桿、鋼絲繩抽油桿其他類型抽油桿：電熱抽油桿抽油桿代號表示方法從右到左依次為：抽油桿長度，mm等級及類型，C、D、K、KD、HL、HY桿體標(biāo)稱直徑，mm鋼制抽油桿代號，CYG3.1 抽油桿柱長

39、度的確定式中下泵深度，；中層中部深度，；沉沒壓力，MP；井液平均密度，kg/ 。式中 泵口溫度，； 經(jīng)泵生產(chǎn)汽油比； 標(biāo)況下壓力，0.1MPa； 飽和壓力，MPa； 含水率； 泵充滿系數(shù)。3.2 懸點載荷的計算1.靜載荷：通常是指抽油桿柱和液柱所受的重力以及液柱對抽油桿柱的浮力所產(chǎn)生的懸點載荷2.動載荷：是指由于抽油桿柱運動是的振動、慣性以及摩擦所產(chǎn)生的懸點載荷3.3 抽油桿強度的確定抽油桿強度校核是保證抽油桿安全工作的前提條件，其校核方法有計算法和圖表法兩類。（1） 計算法：抽油桿柱在工作時承受著交變載荷，因此，抽油桿受著由最小應(yīng)力到最大應(yīng)力變化的非對稱循環(huán)應(yīng)力作用=，=非對稱循環(huán)應(yīng)力條件下

40、的抽油桿強度條件為 其中；式中 分別為抽油桿柱的折算應(yīng)力、循環(huán)應(yīng)力的應(yīng)力幅值； 非對稱循環(huán)疲勞極限應(yīng)力，亦即抽油桿的許用應(yīng)力，與抽油桿的材質(zhì)有關(guān)。（2） 圖表法：近年來國內(nèi)多采用美國石油會（API）推薦的方法，即利用修正古德曼圖的方法，如圖陰影區(qū)為安全區(qū)，其條件為圖3-3式中 抽油桿許用最大應(yīng)力，計算式為：式中 ，最大應(yīng)力和最小抗張強度；抽油桿使用系數(shù)。 修正古德曼圖給出的是許用應(yīng)力范圍，常用應(yīng)力范圍比來衡量抽油桿柱使用情況。式中 應(yīng)用范圍比，一般要求小于100，并具有較高的值，以提高抽油桿的利用率；抽油桿的許用應(yīng)力范圍和實際使用的應(yīng)用范圍。3.4 抽油桿組合的確定 通常人們把確定抽油桿柱組合

41、稱為抽油桿柱設(shè)計，其具體設(shè)計計算步驟為:1.根據(jù)下泵深度及泵徑，假設(shè)一液柱載荷2.給最大和最小載荷分別賦初值：3.給定最下級抽油桿直徑，取計算段長度為，以抽油泵為計算段的起點，其距油層中部的高度為；4.計算段上端距油層中部的高度為，則該計算段的中心距油層中部高度為 ； 5.計算該段中心處的井溫以及原油與混合物的粘度；6.求該段的最大載荷增量和最小在和增量，并進行累積:7.校核該段抽油桿，如不滿足強度，則將抽油桿直徑增大為，返回步驟4重新計算該段；如滿足強度條件，則取起點，返回步驟4繼續(xù)計算上一段，直到井口為止；8.計算液柱載荷，并與假設(shè)的液柱載荷比較，如滿足精度要求，則計算結(jié)束；否則重新假設(shè)液

42、柱載荷，返回步驟2再次計算。第4章 抽油機的選擇抽油機是開采石油的一種機器設(shè)備，俗稱“磕頭機”，通過加壓的辦法使石油出井。當(dāng)抽油機上沖程時，油管彈性收縮向上運動，帶動機械解堵采油器向上運動，撞擊滑套產(chǎn)生振動；同時，正向單流閥關(guān)閉，變徑活塞總成封堵油當(dāng)抽油機下沖程時，油管彈性伸長向下運動，帶動機械解堵采油器向下運動，撞擊滑套產(chǎn)生振動；同時，反向單流閥部分關(guān)閉，變徑活塞總成仍然封堵油套環(huán)形油道，使反向單流閥下方區(qū)域形成高壓區(qū)，這一運動又對地層內(nèi)的油流通道產(chǎn)生一種反向的沖擊力。工作原理：常見抽油機即游梁式抽油機是油田廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)抽油設(shè)備，通常由普通交流異步電動機直接拖動。其曲柄帶以配重平衡塊帶動抽

43、油桿，驅(qū)動井下抽油泵做固定周期的上下往復(fù)運動，把井下的油送到地面。在一個沖次內(nèi)，隨著抽油桿的上升/下降，而使電機工作在電動/發(fā)電狀態(tài)。上升過程電機從電網(wǎng)吸收能量電動運行；下降過程電機的負(fù)載性質(zhì)為位勢負(fù)載，加之井下負(fù)壓等使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，把機械能量轉(zhuǎn)換成電能回饋到電網(wǎng)。然而，井下油層的情況特別復(fù)雜，有富油井、貧油井之分，有稀油井、稠油井之別。恒速應(yīng)用問題顯而易見。如拋卻這些不談，就抽油機油泵本身而言，磨損后的活塞與襯套的間隙漏失等都是很難解決的問題，況且變化的地層因素如油中含砂、蠟、水、氣等復(fù)雜情況也對每沖次抽出的油量有很大的影響?？磥恚挥姓{(diào)速驅(qū)動才能達到最佳控制。引進調(diào)速傳動后，可根據(jù)井

44、下狀態(tài)調(diào)節(jié)抽油機沖程頻次及分別調(diào)節(jié)上、下行程的速度，在提高泵的充滿系數(shù)的同時減少泵的漏失，以獲得最大出油量。尤其是采用變頻調(diào)速既無啟動沖擊，又可解決選型保守、線路較長等所致的功率因數(shù)偏低等問題，獲得節(jié)能增效的同時又能提高整機壽命。尤其是油泵的壽命，減少機械故障提高可靠性.管理一般都是劃分區(qū)域,然后有一個管理站集中管理，通常只是作些檢查記錄以及維護等.抽油機其實和我們平時家里自己打的水井抽水的原理一樣，也是通過一個活塞拉桿（抽油桿）的抽汲作用把油抽上來，然后通過地下埋的管道送走。唯一不同的地方就是這個拉桿的動作是通過一個電機來帶動的。抽油機目前國內(nèi)有很多種形式，一般常見的就是電視上看到的那種帶有

45、一個大大的扇形鐵塊那種，來回運動，形象地成為“磕頭機”。也有直線電機帶動的，體積小，據(jù)說節(jié)能效果好些，但是成本比較高。抽油機這樣的外形設(shè)計不是為了節(jié)能，而是從減少對電網(wǎng)影響的角度來考慮的，因為我們知道當(dāng)抽油桿下落是，電機是不做功的，相反還有電能回饋電網(wǎng)，油田的抽油機比較多，這些回饋的電能使電網(wǎng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變，所以現(xiàn)在有的抽油機就帶了回饋制動或者回饋逆變等多種處理方式。節(jié)電技術(shù)：抽油機的節(jié)電技術(shù)主要有兩大類:一是開發(fā)不同類型的抽油機節(jié)能電機，如超高轉(zhuǎn)差率電動機、三相永磁同步電機、高啟動轉(zhuǎn)矩雙定子結(jié)構(gòu)電機和電磁調(diào)速電機等。但由于資金投入太大，在許多油田用節(jié)能電機取代普通異步電機尚無法全面推廣。二

46、是使用節(jié)能配電箱，采用改變定子繞組的接法可以改變電機電壓，但電機只能得到固定電壓，節(jié)電效果并不理想。抽油機的節(jié)電技術(shù)采用變頻調(diào)速控制，則可以改變抽油機長期處于低效做功的狀態(tài)，使其工作方式與油井實際負(fù)荷相匹配，保證每次都抽油，減少低效甚至無效抽取，從而降低電費開支，減少維護成本，提高運行效率。效果如下：1.變頻器具有軟起動功能起動時電流較小，對電網(wǎng)沖擊小，起動時能耗大為降低。避免了啟動時的相當(dāng)于37倍的額定電流，避免了不必要的電能損耗。耗同時減少了對電動機，變速箱，抽油機等大機械的沖擊，延長了相關(guān)設(shè)備的使用壽命。在工作中電機的功率因數(shù)可從0.20.5提高到0.9，減輕電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān)，降低線損

47、，大量減少了無功損耗。2.引進變頻器控制可實現(xiàn)設(shè)備上，下行程自動識別從而控制石油抽油機上、下行程的電機運行頻率分別可調(diào)，以改變抽油機上、下行程的運行速度。解決了因更換皮帶輪調(diào)速造成的停產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率。同時達到滿足泵效的情況下耗用最少的電能。3.由于抽油機下行時負(fù)載性質(zhì)為位勢負(fù)載，變頻器加裝能耗制動功能后恰能適應(yīng)其工況。對于改變抽油機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)最佳工作狀態(tài)帶來很大方便。降低漏失，提高泵效。改型發(fā)展塔架式數(shù)控抽油機塔架式數(shù)控抽油機屬于“長沖程、低沖次”機電一體化的抽油機，是現(xiàn)代機械制造技術(shù)、控制技術(shù)、功率電子技術(shù)與機電一體化技術(shù)集成創(chuàng)新的完美結(jié)合它采取控制系統(tǒng)驅(qū)動電機運行，通過組合減速傳動使

48、抽油機的動力源和終端負(fù)載作換向運動，拖動抽油桿上下反復(fù)運行，抽油桿和配重形成了天平式的平衡，相互不斷地交換儲存和釋放勢能的過程，實現(xiàn)了運行時的平衡，使機械效率達到90%以上，無功損耗接近于零，起到了四兩撥千斤的效果，與常規(guī)抽油機相比節(jié)能效果達到3070%，解決了常規(guī)抽油機機械效率低、難以實現(xiàn)長沖程和高耗能的難題。塔架式數(shù)控抽油機的主要特點是：1. 采用牢固耐用的組合減速傳動系統(tǒng)，結(jié)合工業(yè)電腦數(shù)字化控制的永磁同步制動電機技術(shù)，實現(xiàn)了柔性啟動、加速、減速、超低速運行，避免了抽油機在換向啟動時的機械沖擊，做到了抽油機只保養(yǎng)無大修，延長了抽油機的使用壽命。2. 采用簡練機身，最大限度的利用空間位置，突

49、破了常規(guī)抽油機最大沖程和最低沖次的局限，最大沖程可達8米、最低沖次0.5次。擴大了抽油機的使用范圍，擴展了抽油機的使用范圍，特別適合中高含水期大排量、深井、稠油井的重載強抽；延長了抽油桿、抽油泵的使用壽命，適合了當(dāng)今大排量、低滲透、稠油井、深井的不同開采的需要。圖4-1 大慶油田現(xiàn)場3. 運用變頻調(diào)速和程序自動控制技術(shù)，變傳統(tǒng)機械式抽油為現(xiàn)代智能化采油，運行效率高、能耗少、使用可靠，一舉將傳統(tǒng)的機械采油裝備帶入了電子時代。采用無線遙控操作，液晶屏數(shù)字顯示，清晰可見，調(diào)整參數(shù)（沖程、沖次）簡便易行，無級分別調(diào)整上下沖程的沖次?？筛鶕?jù)井下工況隨時改變參數(shù)，達到最大泵效及工藝的要求。4. 獨特的配重

50、設(shè)計，能輕松、迅速地完成調(diào)整平衡的作業(yè)。5. 可靠的安全保障，運行時運動件與人隔離；操作機器與高壓電隔離；調(diào)平衡時配重塊落地調(diào)整安全無憂，電腦全方位監(jiān)控抽油機運行，具有過載、失載、缺相等多種保護功能并有自動起機、不平衡報警、停機、顯示故障原因、歷史故障記錄等保護功能。6. 牢固耐用使用方便。抽油機裝卸載、調(diào)防沖距上提下掛、碰泵等不用輔助設(shè)備即可完成。大慶油田采油十廠五礦自2007年至今已有108臺塔架式數(shù)控抽油機投產(chǎn)運行，平均運行功率1kw左右，維護簡單、方便。抽油機-深井泵采油機械舉升采油方式是目前大慶油田的最主要的、也是應(yīng)用最為廣泛的是采油方式。在機械舉升工藝中，抽油機-深井泵采油是應(yīng)用井

51、數(shù)最多的舉升工藝。在本章節(jié)中，重點介紹抽油機-深井泵采油的基礎(chǔ)理論、技術(shù)發(fā)展、測試技術(shù)以及節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用。抽油機-深井泵采油方式，簡稱為抽油機采油方式。本節(jié)介紹的主內(nèi)容是抽油機裝置的構(gòu)成，抽油機技術(shù)的發(fā)展以及抽油機舉升工藝的基礎(chǔ)理論。抽油機-深井泵抽油裝置 是指由抽油機、抽油桿、深井泵組成的抽油系統(tǒng)。它借助于抽油機曲柄連桿機構(gòu)的運動，將動力機（一般為電動機）的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈼U的上下往復(fù)運動，用抽油桿帶動深井泵柱塞進行抽油。（一）抽油機抽油機是抽油機-深井泵抽油系統(tǒng)中的主要地面設(shè)備。游梁式抽油機主要由游梁-連桿-曲柄機構(gòu)、減速箱、動力設(shè)備、輔助設(shè)備等四大部份組成。工作時，動力機將高速旋轉(zhuǎn)通過

52、皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動曲柄軸做低速旋轉(zhuǎn)運動，曲柄通過連桿經(jīng)橫梁帶動游梁作上下往擺動，掛在驢頭上的懸繩器便帶動抽油桿作上下往復(fù)動動。游梁式抽油機按照結(jié)構(gòu)主要分為兩大類：即普通式游梁式抽油機和前置式游梁式抽油機。隨著抽油機制造技術(shù)的不斷發(fā)展進步，自20世紀(jì)90年代后，陸續(xù)開發(fā)了不同形式的以節(jié)能為目的的抽油機，節(jié)能抽油機仍然屬于普通式游梁式抽油機結(jié)構(gòu)。關(guān)于節(jié)能型抽油機的結(jié)構(gòu)特點，將在節(jié)能技術(shù)中加以介紹。普通式游梁式抽油機和前置式游梁式抽油機兩者的主要組成部分相同，只是游梁與連桿的連接位置不同。普通抽油機一般采用機械平衡，而前置式抽油機最初多采用氣動平衡，但由于技術(shù)上的不完善，后來使用機械平衡的

53、方法，目前在我廠使用的前置式抽油機均為機械平衡。前置式抽油機上沖程曲柄轉(zhuǎn)角為195?，下沖程曲柄轉(zhuǎn)角165?，使得上沖程較下沖程慢。（二）抽油泵抽油泵是抽油機-深井泵抽油系統(tǒng)中的井下設(shè)備。由于它的工作環(huán)境復(fù)雜，條件惡劣，而且它工作的好壞直接關(guān)系到油井的產(chǎn)量，因而應(yīng)滿足以下一般要求：（1）結(jié)構(gòu)簡單，強度高，質(zhì)量好。連接部分密封可靠；（2）制造材料耐磨，抗腐蝕性好，使用壽命長；（3）規(guī)格能滿足排量要求，適應(yīng)性強；（4）便于起下。抽油泵主要由工作筒、柱塞及固定凡爾、游動凡爾組成。按照抽油泵在油管中的固定方式分為桿式泵和管式泵。在我廠主要應(yīng)用管式泵。（三）抽油桿我國生產(chǎn)的抽油桿從級別上分有C、D、K三

54、種級別。C級抽油桿用于輕、中型負(fù)荷的抽油機井；D級抽油桿用于中、重負(fù)荷的抽油機井；K級抽油桿用于輕、中負(fù)荷有腐蝕性的抽油機井。大慶油田使用的抽油桿為C級和D級抽油桿。由于各個抽油桿生產(chǎn)廠家采取的加工工藝不一，使用的加工材料不一，抽油桿的機械性能也各不相同。晶變頻器對抽油機變頻改造的幾個好處1. 大大提高功率因數(shù)。減小供電電流，從而減小了電網(wǎng)及變壓器的負(fù)荷。2. 動態(tài)調(diào)整抽取速度，一方面節(jié)能，同時增加原油產(chǎn)量。3. 實現(xiàn)真正“軟起動”對電機變速箱抽油機，避免過大機械沖擊，延長設(shè)備使用壽命。存在問題百年歷史的抽油機井系統(tǒng)仍存有一定的問題。以大慶近4萬口抽油機井為例，系統(tǒng)效率低，低產(chǎn)井系統(tǒng)效率不到1

55、0%，平均20-25%，游梁式抽油機2年耗電達30-40億千瓦時、系統(tǒng)設(shè)備重量大，在用鋼鐵約60萬噸、費用高(僅一次投資達50億元)。存在的主要問題是能量傳遞環(huán)節(jié)多、功能單一、能耗大，性能價格比低等，常規(guī)柱塞泵存在摩阻大、漏失大、壽命短、效率低等問題;常規(guī)盤根盒主要存在易發(fā)生井口漏失，密封摩擦能耗較大，維護頻繁等，該系統(tǒng)能耗大、存在污染。國內(nèi)外能源企業(yè)在生產(chǎn)能源的同時，也在消耗大量的能源，產(chǎn)生污染，不符合國家能源要求。因此，研制小型化、多功能、節(jié)能降耗、環(huán)保、安全、高效采油設(shè)備將符合社會發(fā)展的潮流，同時會為能源工業(yè)做出巨大的貢獻。常規(guī)游梁式抽油機游梁式抽油機是油田目前主要使用的抽油機類型之一，

56、主要由了驢頭游梁連桿曲柄機構(gòu)、減速箱、動力設(shè)備和輔助裝備等四大部分組成。工作時，電動機的傳動經(jīng)變速箱、曲柄連桿機構(gòu)變成驢頭的上下運動，驢頭經(jīng)光桿、抽油桿帶動井下抽油泵的柱塞作上下運動，從而不斷地把井中的原油抽出井筒。主要特點游梁式抽油機具有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、操作維修方便等特點。技術(shù)參數(shù)符合中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5044游梁式抽油機和美國石油協(xié)會API標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)成熟。主要特點：1、整機結(jié)構(gòu)合理、工作平穩(wěn)、噪音小、操作維護方便；2、游梁選用箱式或工字鋼結(jié)構(gòu)，強度高、剛性好、承載能力大；3、減速器采用人字型漸開線或雙圓弧齒形齒輪，加工精度高、承載能力強，使用壽命長；4、驢頭可采用上翻、上

57、掛或側(cè)轉(zhuǎn)三種形式之一；5、剎車采用外抱式結(jié)構(gòu)，配有保險裝置，操作靈活、制動迅速、安全可靠；6、底座采用地腳螺栓連接或壓杠連接兩種方式之一。以常規(guī)曲柄平衡抽油機為例，結(jié)構(gòu)示意圖如4-2圖所示。圖4-2 常規(guī)游梁式抽油機結(jié)構(gòu)圖圖中，1底座；2支架；3懸繩器；4驢頭；5游梁；6橫梁軸承座；7橫梁；8連桿；9曲柄銷裝置；10曲柄裝置；11減速器；12剎車保險裝置；13剎車裝置；14電動機；15配電箱。游梁式抽油機是一種變形的四連桿機構(gòu)，其整機結(jié)構(gòu)特點像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。對于支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動力就可以使抽油機連續(xù)不間斷地

58、工作。常用的游梁式抽油機結(jié)構(gòu)1游梁平衡：在游梁的尾部裝設(shè)一定重量的平衡板、這是一種簡單的平衡方式、適用于3噸以下的輕型抽油機。2曲柄平衡：這是一種在油田上常用的平衡方式。顧名思義是將平衡塊裝在曲柄上，適用于重型抽油機。這種平衡方式減少了游梁平衡引起的抽油機擺動、調(diào)整比較方便、但是，曲柄上有很大的負(fù)荷和離心力。3復(fù)合平衡：在一臺抽油機上同時使用游梁平衡和曲柄平衡。特點：小范圍調(diào)整時、可以調(diào)整游梁平衡：大范圍調(diào)整時，則調(diào)整曲柄平衡。這種平衡方式適用于中深井。4氣動平衡：利用氣體的可壓縮性來儲存和釋放能量達到平衡的目的，可用于10噸以上重型抽油機。這種平衡方式減少了抽油機的動負(fù)荷及震動，但其裝置精度

59、要求高，加工復(fù)雜。異形游梁式系列抽油機包括雙驢頭抽油機、彎游梁抽油機和對常規(guī)游梁抽油機節(jié)能改造的機型等機型。異形游梁式抽油機是以常規(guī)抽油機為基礎(chǔ)模式而研制出的新機型，它采用變徑圓弧狀的游梁后臂，游梁與橫梁之間采用柔性件連接結(jié)構(gòu)，在主要結(jié)構(gòu)上具有常規(guī)游梁式抽油機簡單，牢靠，耐用等特點，在性能上易于實現(xiàn)長沖程，并且具有突出的節(jié)能特點。4.1 抽油機的作用及選擇原則4.2減速箱作用及計算校核減速箱扭矩曲柄平衡扭矩：=把曲柄軸上的負(fù)荷扭矩與曲柄平衡扭矩之差，稱作凈扭矩，用表示為：式中 曲柄最大平衡扭矩，。當(dāng)考慮抽油機本身的結(jié)構(gòu)不平衡時，公式：式中 抽油機結(jié)構(gòu)不平衡值，等于連桿與曲柄銷脫開時，為了保持游

60、梁處水平位置而需要加在光桿上的力。為了簡化計算，可忽略游梁擺角及游梁平衡重的慣性力矩產(chǎn)生的影響（一般計算誤差不超過10,扭矩峰值的誤差小于5），則扭矩計算公式簡化為：復(fù)合平衡： 曲柄平衡：游梁平衡：最大扭矩近似公式：最大扭矩經(jīng)驗公式：4.3 電動機作用及計算出電動機功率選擇電動機時，除了確定合適于抽油機工作的類型之外，還要確定適合各類型抽油機工作能力的的電動機容量，即功率大小。已知傳動功率、沖次n、傳動比i和電機轉(zhuǎn)數(shù)，電機功率P與曲柄軸扭矩M關(guān)系為 由式可得，需要的電動機功率為曲柄軸扭矩在工作過程中是變化的，應(yīng)當(dāng)按均方根取其等值電流或等值扭矩來計算，即所謂等值扭矩，就是用一個固定扭矩來代替變化

61、的實際扭矩，使其電動機的發(fā)熱條件相同，則此固定扭矩稱為實際變化扭矩的等值扭矩（即均方根值）。它可由扭矩曲線來計算對于抽油機來說，等值扭矩與最大扭矩之間存在一定關(guān)系，可以寫成如下形式式中k不同方法確定的比例系數(shù)，簡楷模型k=0.707；回歸分析結(jié)果k=0.54；根據(jù)理論分析和實際資料的計算結(jié)果，并考慮到不平衡等因素，建議取k=0.6。由于實際扭矩變化規(guī)律的復(fù)雜性，要合理地選擇電動的功率是比較困難的。在國外曾提出了各種各樣的經(jīng)驗公式，可參見有關(guān)文獻。應(yīng)該指出的是，計算出電動功率后，在具體選擇電動機的型號時，還應(yīng)該注意電動機的轉(zhuǎn)數(shù)與皮帶輪直徑和沖次的配合，以及考慮電動機的超載能力和啟動特性。第5章 實例分析1.大慶油田某井=16MPa，=13MPa，=14MPa時的產(chǎn)量=20。試求=8MPa時的產(chǎn)量與采油指數(shù)，并繪制該井的IPR曲線。解：（1）計算 ,及。因,采用（2-10）、式（2-11）及式（2-13）分別求，及。