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1、第三章机器采油知识第一节有杆泵抽油机及井口装置在油田开发历程中，油田到达自喷晚期或停喷后，或原始地层压力不敷，要对这些井进行采油，就必须安装一种人工举升装置，以维持所需要的井底流压和生产出地质配产要求的产量。人工举升采油有三种方法可供选择，即气举采油、有杆泵采油和无杆泵采油。当前，我国有杆泵采油方法占人工举升井数的90。因此，本节就有杆泵抽油机及井口装置做一简朴介绍。一、有杆抽油泵有杆抽油泵按用途可分为通例（尺度）抽油泵和特种抽油泵两大类。通常，对付切合抽油泵尺度设计和制造的抽油泵称作尺度抽油泵或通例抽油泵，而具有专门用途的，如防砂、防气、抽稠油等，或具有与尺度结构或尺寸差别的抽油泵称作特殊用
2、途的抽油泵或专用抽油泵。我国抽油泵行业尺度是SY/T 5059-91抽油泵。（一）通例抽油泵通例抽油泵又分为管式泵和杆式泵两大类。1.管式抽油泵管式抽油泵是按设计的泵挂深度直接将泵筒连接在井下油管的下端，活塞连接在抽油杆的最下端，见图1-3-1。事情原理：上冲程时，抽油杆柱动员活塞上行，游动阀（排出阀）受自重和油管内液柱压力的作用而封闭，并提升柱塞上部的液体，与此同时柱塞下面的泵筒空间里的压力低落，当其压力低于套管压力时，该空间的液体将顶开油泵牢固阀（吸人阀）而进人抽油泵活塞上冲程所让开的泵筒空间。当柱塞下行时，油泵的牢固阀靠自重下落而封闭，泵筒内的液体受到压缩，在柱塞继承下行历程中，泵内的压
3、力不绝增高，当泵内压力增至凌驾油管内液柱压力时，将顶开油泵的游动阀使泵筒内的液体进人油管内。由于油泵柱塞在抽油机的动员下，连续做上下往复运动，因而油泵的牢固阀和游动阀也将瓜代地封闭与打开，完成抽油泵的抽汲事情循环。管式抽油泵结构简朴，本钱低；泵筒壁较厚，承载能力大；在相同的油管尺寸下可安装的管式抽油泵直径比杆式抽油泵大，因而排液量也较大；对付产液量更大的油井还可通过脱接器安装泵径大于油管内径的管式抽油泵。因此在我国得到了遍及的应用。2.杆式抽油泵杆式抽油泵有定筒式顶部牢固杆式泵、定筒式底部牢固杆式泵及动筒式底部牢固杆式泵三种。1)定筒式顶部牢固杆式泵这种泵由泵顶部的牢固支承装置将泵筒牢固在油管
4、内的预定位置上，见图1-3-2。顶部牢固方法是杆式泵最常接纳的，它不但使用可靠，并且还具有下列优点：在柱塞运动时可将锁紧装置四周的砂子冲掉，防备砂卡，使起泵作业容易；泵筒可绕顶部锁紧装置这个支点摆动，所以在斜井中下泵时，泵筒和油管都不会损坏；在牢固位置深度相同的情况下，泵的淹没度比底部牢固的杆式抽油泵更大，所以更适合低产井和低液面并中使用；顶部牢固位置使泵自己具有气锚作用，可在含气较多的油井中使用，其缺点为：由于顶部牢固，泵筒受内压和液柱向下拉伸的复合载荷，受力状况比力恶劣；柱塞上行程时，泵筒受内部压力高于外部压力，使泵筒内孔增大，漏失量有所增加。2)定筒式底部牢固杆式泵这种泵由泵的底部锁紧装
5、置将泵筒牢固在油管内的预定位置上，见图1-3-3。底部牢固杆式泵应用也较广。它具有泵筒不会因液柱作用而伸长、只受外压、间隙不会增大的特点，适合在深井中使用；泵筒可绕底部锁紧装置这个支点摆动，在斜井中也可使用。但在牢固支承套和底部锁紧装置的环形空间处极易沉积砂粒，使起泵作业困难，不宜在含砂井中使用。底部牢固，事情时泵筒摆动大，加剧了阀杆、导向套的磨损，故不宜用作长冲程泵。3)动筒式底部牢固杆式泵这种泵的泵筒与抽油杆柱连接，并作上下运动，柱塞通过拉管及底部锁紧装置牢固在油管内预定位置上的支承套上，见图1-3-4。动筒式底部牢固杆式抽油泵，主要用在含砂较多的油井中。因为事情时泵筒上下运动，不绝地搅动
6、井液，砂粒不易沉积在锁紧装置上产生卡泵；在周期开采抽油井停抽时，顶部阀球封闭阀座，油管中的砂粒不会沉积在泵内产生卡泵；牢固阀和出油阀都为开式阀罩，流体的局部阻力小，有利于含砂较多的井液排出。但这种泵拉杆稳定差，不宜作长冲程泵和在稠油井中使用。杆式泵与管式泵相比具有起下泵时不起下油管的特点，适合在深井中使用。另外，它还具有形式多样、选择的余地大等优点，在我国正在逐步推广使用。（二）特殊用途有杆抽油泵为满足抽油井庞大开采条件（如稠油、高含砂、油气比大、斜井等）对抽油泵的专门要求，近几年，海内外研制出一些具有特殊用途的抽油泵。1.抽稠油泵稠油的粘度很高，阻力很大，用通例抽油泵无法使抽吸历程顺利进行，
7、为此设计以下几种专门开采稠油的抽油泵。1)流线型管式抽油泵这种泵的结构与管式泵相比，有如下特点：(1)只在柱塞总成的上出油罩内安装出油阀球与座，其阀球直径比同规格抽油泵的阀球直径要小一个品级，这样就扩大了油流通过阀罩的流道面积，淘汰了油流阻力。(2)阀座的内孔做成圆锥形，淘汰对油流的阻力；接纳母螺纹柱塞，流道面积比外螺纹柱塞面积大，将柱塞下端的孔口做成圆锥形，淘汰了局部阻力；接纳流线形大通道牢固阀，与可打捞式的牢固阀相比，提高了流通能力。总之，这种泵的设计特点是扩大或改变流道形状，淘汰对稠油的局部阻力。2)液力反馈抽稠油泵这种泵由两台差别泵径的抽油泵串联而成，中心管将上下柱塞连为一体，见图1-
8、3-5。这种泵的进、出油阀均装在柱塞上，当驴头作下冲程时，柱塞下行，上柱塞与上泵筒的环形腔A体积减小，压力增大。A 腔的原油通过孔b将进油阀封闭，油管内液柱压力通过进油阀加在柱塞上，强迫柱塞克服稠油的阻力下行。驴头作上冲程时，柱塞上行，A 腔增大，压力减小，进油阀打开，出油阀被油管内液柱压力封闭，井下原油经孔b流人A腔。这种泵的设计特点是接纳巨细柱塞形成A腔和只在巨细柱塞上装进出油阀，以到达在下冲程时进油阀封闭，实现液力反馈的目的。这种泵泵筒上没有阀，因此井下可不装泄油器，还可不动泵筒、油管进行井下测试和对稠油层注人热采蒸汽。3)双向进油抽稠油泵这种泵与普通管式泵相比，在泵筒中部开有进油孔，柱
9、塞为整体超长结构，见图1-3-6。柱塞上行时，其底部压力低落，进油阀打开，出油阀在油管内浪往压力作用下封闭。当长柱塞上行程凌驾泵筒中部开有的进油孔b时，进油这种泵结构原理与液力反馈泵相似，也是由两台差别泵径抽油泵串联而成，见图1-3-7。其特点是在液力反馈泵的底子上增加了环流阀总阀封闭，套管中的液体在淹没压力作用下从泵筒中部进油孔进人泵筒，一方面对泵筒进油孔下部泵筒没布满的空间进行增补，一另一方面将泵筒进油孔下部泵筒空间的气体排出。柱塞下行时，只要往塞外貌将泵筒进油孔密封，柱塞出油阀即打开，泵筒进油孔下部的液体从柱塞内孔排至油管。对稠油井、含气井使用双向泵虽然损失一部门有效冲程；但与通例泵相比
10、泵效照旧得到大幅度提高，其原因是泵筒中部开进油孔，改进了进油状况，提高了泵筒开孔下部的泵筒内腔的布满水平。该泵接纳在泵筒上开孔，除完成二次进油及排气功效外，还可不动油管柱对稠油井进行蒸汽吞吐。因为油管和套管通过泵筒上的二次进油孔相互连通，只要把超长柱塞提至油管中即可对稠油层实施蒸汽吞吐工艺。由于泵筒上开有二次进油孔，因此井下可不装泄油器，低落油井修井用度。4)环流抽稠油泵这种泵结构原理与液力反馈泵相似，也是由两台差别泵径抽油泵串联而成，见图1-3-7。其特点是在液力反馈泵的底子上增加了环流阀总成，增大了流道面积；缩短了井下原油进人A腔的路程，淘汰了液流阻力，既保存了液力反馈泵的优点，又提高了泵
11、的布满系数，更宜于抽汲稠油。井下可不装泄油器，只要将活塞总成提出，不动管柱就能进行井下测试和对稠油层实施蒸汽吞吐工艺。但因增加了环流阀总成，使得泵的外形尺寸增大，只能用于177. 8mm及以上套管的稠油井。5) VR一S抽稠油泵这种泵的设计特点是依靠机器力的作用迫使锥形阀开启，解决了在抽汲稠油时，阀球不能实时开启，与阀座不能形成可靠密封和球在阀罩中阻止稠油流动的一系列问题（见图1-3-8)。由于不是依靠压差开启锥形阀，所以能较好地解决热采转抽的蒸汽锁和一般气锁问题，极大地提高了抽神泵的容积效率。另外，锥形阀的倒装，连接器与柱塞头的刮砂作用，也使这种泵在含砂较多的稠油井能正用。2.防砂泵1)三管
12、抽油泵这种泵属于底部牢固杆式抽油泵（见图1-3-9)，适宜用于含砂严重的油井，对付新投产的井和加砂压裂后初次抽油的井尤为适用。为保持一定的泵效，三管泵的冲次一般比通例泵要高。随泵挂的加深，三个泵筒也应相应加长，以增加密封长度。2)防砂卡抽油泵这种泵在抽汲历程中，排出到泵上部的井液把大部门较小的砂粒带到地面，而较大的砂粒在下沉历程中，被滑阀遮挡，不能落回泵筒，而是姐比沙卜套与泵筒间的环形通道沉到泵下面的沉砂管内。若因故停抽，滑阀使泵筒上端封闭，泵上方油管内井液中的砂粒，也通过环形通道下沉到沉砂管内。所以这种抽油泵在抽极和停抽时均能有效地防备砂卡和砂埋（见图1-3-10)。3.防气抽油泵通例抽油泵
13、在油气比大的油井中使用，油液布满水平差，泵效低，还往往出现“气锁”，使抽油泵无法正常事情。更有危害的是在这种油井中抽油常产生“液面打击”，加快了抽油杆柱、阀杆、阀罩、泵阀、油管等井下设备的损坏。为此，人们专门设计了适合在油气比大的油井使用的抽油泵。1)两级压缩抽油泵这种泵活塞由细长的上柱塞与直径较大的下柱塞串联起来，将泵筒分成上下两个事情腔，下事情腔比上事情腔的环形面积大得多。上出油阀和中出油阀，下出油阀和进油阀分别组成这两个事情腔的进出油阀，泵由底部牢固装置牢固（见图1-3-11）。2)机器启闭阀抽油泵机器启闭阀抽油泵的结构示意图见图1-3-2。这种泵与通例抽油泵比力其结构上有以下几个特点：
14、（1)柱塞上的出油阀为一倒装的锥形阀，锥形阀体与抽油杆刚性连接，所以此阀的开启不是靠压差，而是依靠抽油杆上下机器移动来完成。（2)泵筒出油阀为一正装的锥形阀，锥形阀中心开一小孔，与阀杆滑动配合。(3)柱塞较短，一般为0. 5m左右，上段为硬柱塞，下段为软柱塞，提高了密封性能，增加了与泵筒的摩擦力。其事情历程为：上冲程时，抽油杆提升，使柱塞出油阀封闭，并动员柱塞上行。此时下腔室压力下降，当其压力低于泵的人口压力时，进油阀打开进油。与此同时，上腔室压力上升，如果井液油气比大，油气虽被压缩但压力增加小，此时通例泵往往打不开柱塞出油阀而产生“气锁”。由于此泵在阀杆上设计有推块和放气孔，当柱塞靠近上死点
15、和换向上升一小段距离时，均能让柱塞出油阀上下腔连通，提前将上腔室的气体排至油管中，从而有效地制止了“气锁”的产生。下冲程时，抽油杆柱下行，它不受油气比大的影响，首先将柱塞出油阀打开，使上下腔室连通。当下行15mm后，推动柱塞下行，这样，下腔室的油、气很容易就进人了上腔室、在柱塞靠近下死点和柱塞离开下死点的一段时间内，放气孔又将柱塞出油阅的上下腔连通，完成排气，包管上冲程时将柱塞出油阀实时打开。3)环形阀抽油泵这种泵是在通例抽油泵的底子上进行改革而成的，其结构示意图见图1-3-13。首先，取消上出油阀，在泵的出口处装一环形阀；其次，在环形阀中间牢固一摩擦环，以增加环形阀与拉杆之间的摩擦力。上冲程
16、时，环形阀在拉杆摩擦力的动员下，实时打开，出油阀在油管液柱压力作用下封闭，上泵腔排油与此同时，下泵腔体积增大，压力下降，进油阀打开进油。下冲程时，在油气比大的油井中，通例抽油泵往往因进油阀上面的压力低于油管液柱压力，使出油阀打不开。而此时，环形阀抽油泵的环形阀在拉杆摩擦力作用下实时封闭，并蒙受油管液柱压力，使环形阀以下泵腔处于低压，出油阀由于柱塞上面泵体积增大，压力低落而迅速打开进油。4.其他特殊用途的抽油泵1)大排量双作用抽油泵这种泵在一个往复冲程中可完成两次汲油和两次排油的历程，因而比泵径和事情参数完全相同的抽油泵大幅度地提高了产液量。当油层压力高、油井供液相当富足，以至较大的通例泵也满足
17、不了排液量的要求时，可接纳大排量双作用泵。但由于下冲程时有排油历程，杆柱下行阻力较大，不宜在原油粘度过大或出砂的油井中使用。其结构示意图见图1-3-14。2)整筒过桥抽油泵与通例泵相比，它增加了环形阀总成、过桥讨论、过桥管及油管锚总成，除泵的上部与油管相连接外，下部还通过油管锚将泵锚固在套管上，大大增加了油管和泵筒的刚度（见图1-3-15）。下冲程时，在阀杆下行摩擦力的动员下环形阀封闭，泵上面的液柱重量通过环形阀过桥讨论、过桥管、油管锚作用在套管上，这时的油管弹性伸长比通例泵要小得多。与此同时，由于环形阀实时封闭，柱塞和环形阀之间的空间不再受上部液柱压力的作用，压力较低，使进油阀能迅速打开，从
18、而可提高泵的布满系数。上冲程时，由于受液柱压力作用，初始阶段环形阀没有实时打开，所以抽油杆载荷没有立即被加上，这使抽油杆换向时产生的惯性力与液柱对抽油杆作用力不在同一时刻产生，淘汰了抽油杆弹性伸长。同时，油管因载荷低落所产生的弹性收缩也比通例泵小得多。这种泵可在3000m的泵挂深度下有效地事情。3)斜井抽油泵为使抽油泵能在斜井中正常事情，它接纳具有导向筋的阀罩限制了阀球升降时的摆动幅度，公道地解决了泵以较大倾角安装时阀球封闭滞后问题；将泵下讨论下部油管进口堵死，使原油从大筛管人泵，气体由套管放出，排除了气体上升减慢问题的出现；增加外管，提高泵体的刚度，从而淘汰了泵筒的变形，让柱塞运动自如。斜井
19、抽油泵可在泵挂点斜度达250左右的斜井中使用。其结构示意图见图1-3-16。4)螺杆抽油泵螺杆抽油泵（见图1-3-17)按根本结构型式分为单筒式和串联式，按驱动方法可分为地面驱动和井下驱动两类，目前遍及接纳的是地面驱动螺杆泵。(1)结构：地面驱动螺杆泵抽油装置主要由驱动系统、连接器、抽油杆及井下抽油装置组成。(2)事情原理：螺杆泵是一种螺旋式空腔累进泵，地面动力通过抽油杆驱动转子在定子之中转动，转子与定子啮合，形成一系列被定子与转子之间的打仗线所密封的腔室。随着转子的转动，泵人口处不绝形成的敞开室在淹没压力作用下依次被井液布满，并逐渐成为密封腔向泵排出端移动，将井液排出。(3)特点：结构简朴，
20、占地面积小，利于海上平台和丛式并组采油。它只有一个运动件（转子）不会出现通例抽油泵那样的阀卡、气锁、蜡卡等现象，适合稠油井和出砂井应用。它无脉动排油特征，泵内无阀件和庞大的流道。水力损失小。在相同举升参数下，螺杆泵系统效率为有杆泵的1 .7倍，能量消耗小。泵的实际扬程受液体粘度影响大，粘度上升，泵的扬程下降较大。应用历程中的工艺较庞大。二、抽油机随着采油设备技能研究的深人，抽油机在最初的雏形上有了长足的生长，从采油方法上可分为有杆类采油设备和无杆类采油设备两种。有杆类采油设备又可分为抽油杆往复运动类（如游梁式和无游梁式抽油机）和旋转运动类（如电动潜油螺杆泵），无杆类采油设备也可分为电动潜油离心
21、泵、液压驱动类（如水力活塞泵）和睦举采油设备。尽管抽油机的种类许多，结构形式各异，但在油田上普遍被接纳的抽油机种类并不太多。这里把油田常用的抽油机，尤其是最近几年新发明的专利节能抽油机，以及中国石油天然气团体公司在对全国抽油机全面考查、综合评定后的7种向全国推广的机型和很有潜力的节能抽油机，做一个扼要介绍。（一）游梁式抽油机1.通例曲柄平衡抽油机其结构见图1-3-18。(1)事情原理：电动机通过皮带和减速器动员曲柄作匀速圆周运动，曲柄通过连杆动员四杆机构（由曲柄、连杆、支架及游梁所组成的四边形铰链机构）的游梁以支架上中央轴承为支点，做上下摆动，动员游梁前端的驴头悬点连接抽油杆柱、油泵柱塞做上下
22、往复直线运动，实现机器采油。(2)特点：通例曲柄平衡抽油机结构简朴，运行可靠，操纵维护方便，但长冲程时平衡效果较差，能耗高。2.通例复合平衡抽油机其结构见图1-3-19。该机结构与通例曲柄平衡抽油机根本相同，其差别点是在游梁尾端加装了游梁配重块，组成复合平衡。曲柄平衡块和游梁配重块配合对抽油机载荷起平衡作用，称之为复合平衡。其事情原理和通例曲柄平衡抽油机相同。游梁配重块起着削减一定载荷峰值的作用，与通例曲柄平衡抽油机相比平衡效果有所改进。其特点根本上与通例曲柄平衡抽油机相同，只是调解游梁配重块时不太方便。3.异相曲柄复合平衡抽油机其结构见图1-3-20。其事情原理和通例曲柄平衡抽油机相同。与通
23、例复合平衡抽油机相比，该机的结构特点体现在以下两个方面：上冲程悬点运动较下冲程迟钝，相应地低落了上冲程悬点的加快度，从而低落了上冲程悬点的惯性载荷，使得能耗低落。曲柄中心与平衡重中心线间有一相位角，从而使曲柄轴上的平衡扭矩与悬点负荷引起的扭矩相差一相位角，经平衡后产生的曲柄轴净扭矩曲线比力平缓，峰值扭矩低落，因此提高了减速器的寿命，低落能耗。4.前里式曲柄平衡抽油机其结构见图1-3-21。其四连杆机构的多少尺寸和角度产生了变革，该机型的根本结构与通例曲柄平衡抽油机相比，有较大改变。其一，将横梁铰接点由通例机型的游梁尾端移至中央轴承与驴头之间。其二，平衡块和连杆铰接点分别置于曲柄两端，减速器输出
24、轴在曲柄中间，且曲柄中心线与平衡块中心线偏离了一个相位角，结构紧凑。事情原理：电动机输出动力，通过皮带、减速器动员曲柄旋转，通过四连杆机构酿成悬点的上下往复运动，驱动井下泵事情。上冲程时，曲柄落下，释放位能，下冲程时，曲柄平衡块举升，储存位能。该机具有结构新颖、性能可靠、运动平稳、冲次较低、冲程较大、节能等特点，同时又具有体积小、重量轻、节省钢材的优点。5.下偏杠铃游梁复合平衡抽油机（推广机型之一）下偏杠铃游梁复合平衡抽油机是在原通例游梁抽油机的游梁尾端，增加简朴的下偏杠铃装置后诞生的一种新型节能抽油机。它有两种结构形式，内插式结构和后翘式结构，见图1-3-22。内插式下偏杠铃装置，利用减速器
25、、支架、两连杆之间、小横梁之下的有效空间；后翘式下偏杠铃装置，利用减速器和底座之间的有效空间，其余结构与通例游梁抽油机相同。其事情原理和通例曲柄平衡抽油机相同。该机继承和保存了原通例游梁式抽油机的全部优点，具有结构简朴、可靠、耐用、维护用度低的优点，尾部接纳下偏杠铃游梁复合平衡装置，科学地运用五条曲线和三点调治法对整机进行系统的优化设计和调治，使之与负载扭矩相吻合，起到对净扭矩削峰填谷的效果，到达了节能的目的。负载经过两次平衡，使抽油机的性能得到很大的改进：可低落减速箱和电动机功率的选型品级，或使原抽油机的提升能力得到提高。该技能既可用于新机制造，又可用于对大量现场在用的通例游梁式抽油机进行节
26、能改革。该节能改革技能是目前最简朴易行的，且效益显著。6.调径变矩游梁平衡抽油机（推广机型之一）其结构见图1-3-23。它的结构是在通例游梁前置式抽油机的底子上变革而来的，差别之处是曲柄无配重，在游梁尾部加长吊臂和配重箱，进行游梁平衡。该机接纳调径变矩纯下偏平衡的原理，在游梁尾部接纳可变角度吊臂和配重箱，通过改变变径销直径，调治配重箱平衡力臂长度，使平衡扭矩变革曲线最大限度地吻合负载扭矩曲线，从而得到平稳、低峰值的净扭矩曲线，低落了减速器和电动机的额定扭矩，使游梁蒙受全部负载。其他运动件只蒙受负载与平衡力之差，有利于延长抽油机使用寿命，提高承载能力。该机具有结构简朴、整机重量轻、运行电流平缓、
27、节电效果显著、制造本钱低等特点。奇特设计的游梁牢固支撑调冲程装置、调平衡装置和短小的曲柄，大大淘汰了调参的时间，增加了宁静性和方便性。7.悬挂偏里游梁平衡抽油机其结构见图1-3-24。该机与通例游梁前置式抽油机的运动部件根本相同，其差别之处是：曲柄上无平衡块，在游梁后端装有第二驴头（后驴头），后驴头是组成变矩平衡的主要构件之一。整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。后驴头与游梁下腹板间设置有抬头变矩装置，弧面上挂有易调平衡配重装置，尾端通过芯轴串装有杠铃式偏置配重装置。为使平衡配重载荷与抽油载荷的变革相适应，该机接纳了三项平衡机理：偏置平衡、悬挂易调平衡和抬头变矩平衡。
28、三者都设置在后驴头上，在抽油机运行时，可同抽油机载荷的变革相适应，到达增强抽油机的平衡效果。在保持了通例抽油机优点的同时，还具有平衡率高、节电效果显著、调参方便等特点。8.摆杆式游梁抽油机（推广机型之一）其结构见图1-3-25。该机是在通例游梁式抽油机结构的底子上增加一对摆杆。由曲柄动员连杆，改为曲柄通过滚轮在摆杆中间轨道上往复转动来动员摆杆拉动连杆，实现驴头往复直线运动。其节能机理是：在摆杆上作用着两个力矩：一个是抽油杆上的载荷，通过钢丝绳、驴头、游梁、横梁及连杆下讨论与摆杆相连的铰点作用在摆杆上，对牢固在支架上的支承轴的轴心形成一个力矩（称为载荷力矩）；另一个是由电动机通过皮带、减速器的输
29、出轴、曲柄及安装在曲柄及安装在曲柄销上的滚轮作用在摆杆上，对支承轴轴心形成一个力矩（称为动力矩）。由于动力矩力臂的长度是变革的，致使上冲程时力臂长，下冲程时力臂短。因上冲程时动力矩的力臂长，所以省力节能。摆杆平衡机构是节能的第三机理，在摆杆的端部可加平衡板（为了区别曲柄平衡锤，将其称为平衡板），又形成了一套平衡机构，不光可以使输出轴扭矩峰值较小，变革平衡，并且在一定条件下可以实现全抽汲周期无负扭矩，这一机理是该机一个创造性的特点。另外，从运动学角度看，上冲程时摆杆式游梁抽油机比通例游梁抽油机悬点速度低，动载荷淘汰，所需分力也相应淘汰，故而可节能。这样使抽油机的平衡力矩和动力力矩按悬点载荷力矩的
30、变革纪律进行调治，可用来对在用的通例抽油机进行节能改革。9.偏轮式游梁抽油机（推广机型之一）其结构见图1-3-26。该机是在异相曲柄复合平衡抽油机游梁尾部装有一个偏轮结构，在偏轮与游染中心和支架之间增设一利用杆，游梁尾部、横梁、利用杆与偏轮之间用轴承连接。这样当曲柄旋转时，曲柄动员连杆、横梁、偏轮和游梁运动。由于偏轮具有急回机构，上冲程加快度明显低落，所以在上冲程时由悬点载荷产生的曲柄轴扭矩比通例游梁式抽油机要小，而偏轮式游梁抽油机由于具有游梁后臂长度变革和游梁摆动角速度变革的特点，所以上冲程的加快度比异相曲柄复合平衡抽油机小，因而上冲程由悬点载荷产生的最大曲柄轴扭拒比通例游梁式抽油机低落。由
31、于偏轮式游梁抽油机上冲程的最大扭矩因数值推移到曲柄转角1050由悬点载荷产生的最大曲柄轴扭矩也在该处，而曲柄平衡重由于具有偏置角，所以由曲柄平衡重产生的最大平衡扭矩点根本与悬点载荷产生的最大扭矩重合。而下冲程最小扭矩因数值则向前移动至曲柄转角2700处，下冲程由悬点载荷产生的曲柄轴最小扭矩点也在该处，根本上与曲柄平衡重产生的最小平衡扭矩点重合。这样经平衡后的曲柄轴净扭矩颠簸变得平稳，使其净扭矩曲线颠簸远小于通例游梁式抽油机。由于在这种运动中偏轮相对游梁转动，使游梁后臂有效长度随着曲柄转角的变革而变革，游梁摆动角速度也随着曲柄转角的变革而具有差别的变革，使得抽油历程中的平衡力臂和动力臂公道变革，
32、实现上提加快度比通例游梁式抽油机低，大大地淘汰了抽油杆上提时的动负荷和因动负荷引起的震动负荷。10.特形双驴头游梁式抽油机（推广机型之一）其结构见图1-3-27，该机是将通例游梁式抽油机游梁与横梁的铰连接，改为变径圆弧形的后驴头、钢丝绳与横梁的软连接，组成变参数四杆机构来通报运动和扭矩，克服了原机构的死角，增加游梁摆角，冲程提高2070，同时正转时慢提快放，适用于抽稀油，反转时为快提慢放，适用于抽稠油。由于接纳了变径圆弧形的游梁后臂，游梁与横梁之间接纳柔性连接等结构，得到变参数四杆机构。该机构在事情时，依靠游梁后臂有效长度的有纪律变革实现负载大时平衡力矩大、负载小时平衡力矩小的事情状态。该机游
33、梁力臂变革产生的变更扭矩宁静衡块按正弦纪律产生的平衡扭矩之和能尽可能地拟合载荷扭矩的变革，这是该机一个创造性的特点，从而使净扭矩颠簸小，到达增强平衡、低落能耗的目的。11.低矮异形游梁式抽油机（推广机型之一）其结构见图1-3-28。该机较通例游梁式抽油机相比，舍弃游梁，形成了驴头、游梁一体化结构的扇形驴头，使整机结构越发紧凑，驴头的强度有所提高。低矮异形抽油机的悬点加快度较通例抽油机下降，使其惯性载荷低落，支架受力淘汰，增加平稳性。该机取消了尾轴承座，代之是柔性连接的钢丝绳。钢丝绳成为要害件，钢丝绳的破坏形式主要是打仗应力。该机在后驴头背面笼罩一层聚氨醋板，大大地低落了钢丝绳的打仗应力，使其寿
34、命增加，整机的可靠性大幅度提高。事情原理为：电动机输出的动力经皮带、减速箱及柔性曲柄连杆机构传动而动员驴头，驴头通过旋转动员悬点上下往复运动，到达抽油的目的，驴头前部相对付回转中心为一圆弧，从而包管悬点瞄准井口；驴头后部相对付回转中心为一变径曲线，从而到达变矩，淘汰曲柄轴净扭矩曲线颠簸，低落装机功率及节能的目的。该机接纳一体式游梁驴头整体结构，大大淘汰了整机尺寸和重量，结构紧凑。比力适合10型以下抽油机。12.双四杆游梁式抽油机其结构见图1-3-29。该机仅在游梁后臂与连杆的铰接处及游梁支承部位增加了一套四连杆机构，因此就改变了连杆上端的运行轨迹，使原来是一个圆的轨迹变为靠近直线的扁圆轨迹。这
35、样就放大了冲程，从而使驱动扭矩在一定水平上可模拟正弦纪律，改进了抽油机平衡效果，实现了运动及力的重新漫衍。改进了减速器的扭矩曲线，低落了波峰和波谷的绝对值，也就改变了对动力源的要求，从而实现了在同一负荷的事情条件下所使用的减速器和电机较通例游梁式抽油机小，即实现了节能目的。该机的特点是：在保持传统通例游梁式抽油机根本特征稳定的条件下，只是在抽油机尾轴与游梁支撑之间增加一套副梁连杆机构，公道地控制抽油历程中曲柄平衡重作用在游梁上的平衡力臂和动力力臂的变革，使减速器输出轴净扭矩峰值大幅度低落，使抽油机系统运行更平衡，实现了既保持通例游梁式抽油机简朴、耐用、易维护的优点，又提高了动力效率，淘汰能耗，
36、同时低落了抽油机制造的本钱。13.气动平衡抽油机其结构见图1-3-30。该机属前置式抽油机，除了空气动力平衡系统以外，其他结构和前置式曲柄平衡抽油机相似。它去掉了曲柄平衡块，在游梁的前臂加装了平衡空气包，其横梁铰接于游梁前臂，位于主支承与驴头之间。四连杆机构尺寸和角度产生了变革，使整机越发紧凑。事情原理为：电动机输出动力，通过皮带、减速器动员曲柄旋转，通过四连杆机构酿成悬点上下往复运动驱动井下事情。上冲程时，气缸气体膨胀，释放压能；下冲程时，气体压缩，储存压能。该机结构紧凑，体积小，重量轻，节省质料，但由于气缸平衡部门问题较多，油田上的推广应用量呈下降趋势。（二）无游梁式抽油机一1.天轮式抽油
37、机（1)结构特点：平衡块与抽油杆通过钢丝绳悬挂在天轮的两侧，直接平衡负载，只有天轮蒙受主要负荷，曲柄旋转时，通过连杆、摇杆和滚轴动员天轮，见图1-3-31。(2)事情原理：电动机作单向旋转，经皮带轮由减速器动员装在减速器上的曲柄旋转，曲柄经连杆动员摇杆摆动，滚轴与天轮铰接连接，滚轴又卡在摇杆的槽中。摇杆摆动时，将动员天轮实现大摆角摆动，平衡块和抽油杆用悬绳器挂在天轮上，当天轮摆动时，动员抽油杆宁静衡块上下运动，到达抽汲油液的目的。(3)性能特点：结构新颖简朴，平衡效果好，效率高、节电。调平衡简朴方便。2.轮式移动平衡抽油机其结构见图1-3-32。该机主要由拖动装置、减速器、曲柄装置、连杆、横梁
38、、游梁、托轮、悬绳器、游梁支承、推拉杆、平衡箱、支架、崎岖座、刹车装置、围栏组成。特点：该机奇特的全平衡结构设计使平衡重从曲柄位置转移到摆动梁的平衡箱中，随着曲柄的旋转借助于推拉杆使平衡箱在摆动梁轨道上作往复直线运动，巧妙地改变平衡重的力矩，改进抽油机的平衡状况。减速器的峰值扭矩显著低落，与通例游梁式抽油机相比，相同工况下峰值扭矩低落，整机重量减轻，节电效果明显。3.渐开线异形抽油机其结构见图1-3-33。该机接纳双天轮结构，驱动轮为渐开线形，负荷轮为圆形，并与驱动轮同轴牢固在一起；负荷轮一侧悬挂抽油杆，另一侧悬挂曲柄平衡重。圆周运动曲柄通过钢丝绳动员驱动轮摆动，经负荷轮动员抽油杆做往复运动，
39、可实现大摆角、长冲程、大负荷。其特点为：结构简朴，运行可靠。净扭矩下降，电机配置减小，节能效果好，系统效率提高。调参方便，操纵维护治理难度较小。后钢丝绳受力太大，为延长其寿命，驱动轮笼罩聚氨醋板。该机在结构上舍弃了游梁，取消了横梁、连杆，制止在光杆断脱或滞后出现横梁撞击支架，造成支架与横梁破坏，消除了事故隐患。4.直线往复式抽油机（推广机型之一）直线往复式抽油机是凭据直线往复机构设计的无游梁、大载荷、长冲程、节能高效抽油机，其结构见图1-3-34。它是由两个圆环形轨道安顿在H型换向器的两边，通过变向减速器双输出销齿轮拨动长环形轨道中的特殊链条作反偏向运动。即轨道内有两个比力特殊的销齿轨迹链条，
40、轨道的下方有两个外啮合的驱动齿轮，齿轮由一个单输人双输出对称分流式的减速器进行驱动，通过轨迹链条上的特殊链节动员换向轴，换向轴动员H型换向器上的光杆做上下往复运动。换向轴在直线段的运动中只作上下的匀速直线运动，无惯性力，无脉动、无侧向力；在上下死点左右换向时，在曲线段的运动是既作上下尺度的简谐运动，又做在换向器横槽中的横向运动，从而实现上下往复运动中的换向，可实现平衡无打击换向。其结构特点是：抽油杆直接悬挂在抽油机的换向器上，淘汰了传动环节，取消了游梁式抽油机与链条式抽油机悬挂的钢丝绳，淘汰了事故产生几率，提高了可靠性。因为接纳对称部署，整机受力状态好。由于接纳销齿轨迹链条传动，制止了传动中的
41、链条的多边形效应和链条中的磨损伸长及链条的爬高跳齿现象。由其结构决定了较易实现大冲程。由于其结构接纳了销齿轨道传动方法，因此消除了链条传动中突然卸载与突然加载引起的换向打击。其减速器是一种单输人双输出对称分流双圆弧齿形减速器，这种减速器具有在同样体积和质料的情况下，蒙受载荷大、传动效率高和使用寿命长的优点，并且还具有很小的翻转力矩。抽油机的平衡重两侧对称的部署淘汰了平衡宽带负荷重量，并使宽带处于极小的动载状态，从而有利于提高宽带的使用寿命和可靠性。重块祛码直接平衡能实现较好的平衡性。5.宽皮带式抽油机该机主要由底座、电动机、减速器、滚筒、过轮、柔性宽皮带、机架、平衡筐组成，见图1-3-35。(
42、1)结构特点：在机架顶部装有旋转天车，悬绳器宁静衡筐之间接纳多股钢丝绳组连接，平衡筐底部装有销式宁静装置，柔性宽皮带同其他零件的连接接纳契形皮带讨论齿轮减速器驱动滚筒再通过链条减速装置动员偏心轮冲程调治器。 (2)事情原理：依靠电动机的正反驱动来动员一个特殊滚筒正反转缠绕一根柔性皮带拉动平衡筐，通过钢丝绳组和悬绳器使光杆做往复直线运动，以到达抽油的目的。(3)性能特点：将受载荷部门的柔性皮带传动改为钢丝绳传动，从而提高传动的可靠性和寿命，淘汰了使用用度和停机维修时间。接纳旋转天车台结构取代移动底座结构，方便了修井作业，提高了工效，减轻了劳动强度；接纳直接平衡，调解方便、准确、效果好并且恒定，冲
43、程长度可不绝机无级调治。滚筒传动的力臂小于曲柄传动的力臂，扭矩可以减小节电效果较好。动载比通例抽油机减小，靠近气动平衡抽油机，增加了实际承载能力。由于该机冲程长，平衡效果好，故适于2000m以上中深井采油，用于2000m以内浅井采油同样具有高效、节能、操纵方便等优点。6.链条式抽油机其结构见图1一3一36。其事情原理为：电动机经皮带传动和减速后驱动下链轮旋转，使轨迹链条在垂直部署的主动链轮和上链轮间运转；轨迹链条上的特殊链节与往返架上的滑块中的主轴销相连，使往返架随轨迹链条而上、下往返运行；往返架体的上横梁连接着绕过天车轮的钢丝绳，动员抽油杆往返运动，从而动员抽油泵抽油；往返架下横梁连接着绕过
44、平衡链轮并牢固在机架上的平衡链条，使平衡缸式的柱塞往返运动，实现储能和放能的平衡作用。三、井口装置井口装置（图1-3-37)是安装在井口上的设备通称。其作用是：在完井以后，用于悬挂油管，承托并内的全部油管柱重量；密封油管、套管间的环形空间，控制和调治油井的生产；有序控制各项井下作业，如诱喷、洗井、打捞、酸化、压裂等的施工；录取油压、套压资料和测压、清蜡等日常生产治理。井口装置包罗套管头、油管头及采油（气）树三部门，连接方法有螺纹、法兰和卡箍三种。（一）套管头井口装置的下部门称套管头，其作用是用来悬挂技能套管和油层套管并密封各层套管间环形空间的井口装置，为安装防喷器和油管头等上部井口装置提供过渡
45、连接，并且通过套管头本体上的两个侧口，可以进行补挤水泥和注平衡液等作业。（二）油管头井口装置的中间部门称油管头，是由一个两端带法兰的大四通及油管悬挂器组成，安装在套管头的法兰上，用以悬挂油管柱，密封油管柱和油层套管之间的环形空间，为下接套管头、上接采油树提供过渡。通过油管头四通体上的两个侧口，接套管闸门，完成套管注入、洗井作业或作为高产井油流生产通道。（三）采油树采油树是油管头上法兰及以上的设备，它是由一些闸门、三通、四通和短节组成，用于油气井的流体控制和作为生产通道。采油树和油管头是连在一起的，是井口装置的重要组成部门，按连接形式可分为法兰式和卡箍式。采油树的安装必须满足注采的需要。必须要考
46、虑到采油、注水的控制和调治，注水井的正反洗井、试井清蜡、部件调换以及种种井下作业的要求等因素。（四）采气树气井的井口装置包罗采气树、油管头及套管头。采气树与采油树结构相似，但有一定的区别：（1）所有部件均接纳法兰连接。(2)油套管闸门及总闸门均为成双配置，一个事情，一个备用。(3)节流器接纳针形阀，而不是牢固孔径的油嘴。(4)全部部件经抗HZS处理惩罚。(5)常用的采气树的事情压力分为21 MPa、35MPa、60MPa、70MPa，凭据预测的井口压力予以选择。（五）封井器试油封井器（防喷器）用于在试油修井和作业历程中封闭并口，防备井喷事故的产生，并可用作地层测试的配套设备试油封并器分为半封封
47、井器、全封封井器和自封封井器。半封封井器用于封闭油套环形空间，全封封井器用于封闭整个井筒，自封封井器主要用于起下作业历程中的刮油、防掉落物。别的，另有旋转封井器用于磨铣或冲洗作业。半封封井器主要由壳体、两个在主体相向运动的闸板总成、拉杆、操纵丝杠、手柄等组成。当需要关井时，同时右旋左、右两个手柄，转动丝杠，即可推动两闸板向井眼中心运动，依靠密封胶芯和顶密封胶皮的配合作用，即可实现封井的目的；封并器按封闭方法来分，又可分为液动式和手动式。但一般试油作业多用手动式，它具有简朴、方便、本钱低等优点。第二节潜油电泵管柱的结构及常见妨碍本节以潜油电泵管柱的组成、结构为主线，较全面地介绍潜油电泵管柱各个组
48、成部门的相关知识及管柱常见妨碍的处理惩罚要领，使学习者对潜油电泵管柱的各个部门有一个较全面的了解。一、潜油电泵装里的事情原理及组成（一）潜油电泵装1的事情原理潜油电泵装置是将在井下事情的离心泵，用油管下人井内，悬挂在油管底部，地面电源通过供电流程，将电能输送给井下潜油电机，潜油电机将电能转换为机器能动员潜油泵事情，井液在潜油泵的作用下，沿抽油事情流程被举升到地面。（二）潜油电泵装置的组成潜油泵指潜油多级离心泵。潜油电泵包罗潜油电机、潜油电机掩护器（简称为掩护器）、潜油电泵油气分散器（简称为分散器）、潜油泵。潜油电泵机组包罗潜油电泵、潜油电缆、潜油电泵控制屏（简称为控制屏）、潜油电泵专用变压器（简称为变压器）。潜油电泵装置包罗潜油电泵机组、接线盒、井口装置、单向阀、泄油阀等隶属装备。潜油电泵装置供电流程为：电源一变压器一控制屏潜油电缆一潜油电机。潜油电泵装置的抽油事情流程为：分散器一潜油泵一单向阀一泄油阀一井口装置一出油干线。潜油电泵型号各部门的寄义如下：二、潜油电泵装里的尺度管柱结构潜油电泵装置的管柱形式许多，有尺度管柱、斜井管柱、底部吸人口管柱等等，其结构各不相同。潜油电泵装置的尺度管柱自下而上依次由潜油电机、掩护器