游梁式抽油机的设计.

绪论

CYJY12-4.8-73HB型抽油机设计

1 绪论

1.1抽油机的应用

油田开采原油的方法分为两类：一类是利用地层本身的能量来举升原油，称为自喷采油法，常见于新开发且储量大的一些油田；另一类是到了油田开发的中后期，地层本身能量不足以使原油产生自喷，必须人为地利用机械设备将原油举升到地面，称为人工举升采油法或机械采油法[1]。

上述采油方法中不利用抽油杆传递能量的抽油设备统称为无杆抽油设备，利用抽油杆上下往复进行驱动的抽油设备统称为有杆抽油设备。利用抽油杆旋转运动驱动井下单螺旋泵装置，虽然也有抽油杆，但习惯上不列入有杆抽油设备[3]。

有杆泵采油技术是应用最早也最为广泛的一种人工举升机械采油方法。有杆抽油系统主要有三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机，它由电动机、减速器和四连杆机构(包括曲柄、连杆和游梁)等组成：二是井下的抽油泵(包括吸入阀、泵筒、柱塞和排出阀等)，安装于油管的下端：三是抽油杆，它把地面驱动设备的运动和动力传给井下抽油泵。

抽油机是一种把原动机的连续圆周运动变成往复自线运动，通过抽油杆带动抽油泵进行抽油的机械设备。游梁式抽油机是机械采油设备中问世最早的抽油机机种，1919年美国就开始批量生产这种抽油机。

目前我国大多数油田己相继进入了开发的中后期，油井逐渐丧失自喷能力，基本上己从自喷转入机采。80年代初，我国拥有机采油井2万口，占总油井数的57.3%，机采原油产量占总产量的27 %，2000年我国油气田共有抽油机采油井约8万口，占油田总井数的90%。在这些机采油井中，采用抽油机有杆式抽油的占90%，采用电潜泵、水力活塞泵、射流泵、气举等其它无杆式抽油的只占10%。近几年，随着稳油控水和节能的要求不断提高，各种型式的节能型抽油机和长冲程抽油机的数量不断增加。由此可见，抽油机在各油田的生产中有着举足轻重的地位，并且随着油田的进一步开发，各种新型节能抽油机将会得到广泛地推广和应用。

1.2 国内外抽油机的发展概况

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1.2.1国外抽油机的发展概况

在国外，研究开发与应用抽油机已有100多年的历史[4]。在这一百多年的采油实践中，抽油机发生了很大的变化，特别是近20年来，世界抽油机技术发展较快，先后研究开发了多种新型抽油机。起特性主要有以下九个方面：

(1) 为了适应各种地质油藏条件和采油的工况，研制与应用了液压缸式抽油机、气压缸式抽油机、长冲程低冲次抽油机和螺杆泵采油系统等。

(2) 为了满足陆地、城市、农村水利喷灌区、山区、沼泽、森林地带、沙漠地区、浅海和海滩、海洋地区和更复杂地区抽油的需要，研制与应用了低矮型抽油机、城市抽油机、前置式抽油机、前置式气平衡抽油机、紧凑型抽油机、两点式抽油机和井架型抽油机等。

(3) 为了适应垂直井、斜井、丛式井和水平井抽油工况，研制了斜井抽油机、丛式井抽油机、双驴头抽油机和高效能丛式井抽油机等。

(4) 为了满足稠油和深井开采的需要，研制与应用了各种大型抽油机。例如常规型抽油机最大载荷160kN，前置式抽油机最大载荷193kN ；前置式气平衡抽油机最大载荷213kN。

(5) 为了提高抽油系统效率，减少抽油机动载荷与振动载荷，研制了增大冲程游梁抽油机和增大冲程无游梁抽油机及长冲程无游梁抽油机(分立式和卧式两种)。

(6) 为了提高采油经济效益，降低能源消耗，减少抽油成本，研制与应用了各种新型节能抽油机和节能部件。例如异相型抽油机、前置式抽油机、前置式气平衡抽油机、大圈式抽油机、轮式抽油机、全胶带传动抽油机、井架型抽油机、滚筒式抽油机、缸体式抽油机、玻璃钢抽油杆用抽油机、自动化抽油机和智能抽油机等。节能部件有：高转差率电动机、天然气发动机、抽油机节能控制柜、窄V 联组胶带、同步胶带、齿型胶带等。上述抽油机和部件能节电10%～50%。

(7) 为了提高抽油机精确平衡效果，达到节电和提高抽油机运动平稳性与使用寿命，研制与应用了各种平衡方式抽油机。例如变平衡力矩抽油机、气平衡抽油机、气囊平衡抽油机、双井平衡抽油机和自动平衡抽油机等。

(8) 为了满足边远地区没有电源的抽油井试油或采油以及间歇抽油的需要，研制与应用了车装式抽油机，采用天然气发动机或汽油机、柴油机驱动抽油机，具有使用移动灵活等特点。

绪论

(9) 为了提高采油效率，实现自动化开采石油，研制与应用了各种自动化抽油机和智能抽油机，采用先进的微机系统控制、检测和诊断抽油机运行与故障，以确保高效安全经济抽油。

1.2.2 国内抽油机的发展概况

我国游梁式抽油机的制造虽然只有40多年的历史，但发展很快。目前已有生产厂家三十多个，抽油机的规格有十余种。

国内抽油机按起传动、换向系统和平衡方式分类，主要有以下几种：

(1)常规游梁式抽油机及其改型抽油机

常规游梁式抽油机是油田生产的主力机型，最大的冲程为6米。该机构简单，机械换向简单，机械换向平稳；同时在传动件中很少使用寿命较短、可靠性较差的扰性构件，因此使用和维护都比较简单，可靠性也高，是现有各抽油机中最成熟的机种，且适用于全天候工作，至今在众多有杆式抽油机的应用中仍占据主导地位。

(2)四杆传动机构抽油机

这类抽油机主要是以曲柄滑块机构为主机够的增程式、浮动轮式等几种。但该抽油机结构复杂，安装维护困难，目前在油田应用很少。

(3)六杆机构的抽油机

为了克服四杆机构抽油机的缺点，有研制了数种采用六杆传动机构的抽油机。但这种机型结构复杂，可靠性不高，动力性改善并不明显。

(4)筒式抽油机

滚筒式抽油机是利用换向机构驱动滚筒正、反转，并带动柔性见饶国天轮驱动悬点做上、下往复运动的抽油机。这类抽油机没能在油田大面积推广，原因是换向系统的可靠性和寿命较低，而且冲击和噪音大，平衡困难。

(5)链条式抽油机

链条式抽油机是利用轨迹链条上的特殊链节，带动往返架往复运动，从而驱动悬点上、下运动的抽油机。平衡方式主要是气平衡和重块平衡。但前者存在密封和失载保护等问题，故障率高；后者惯性载荷大，链条和特殊链节的受力情况恶化，故障率较高。而且该类抽油机维修费用大大高于常规型游梁式抽油机。

(6)液压式抽油机

它是以液压传动技术为特征的抽油机。它可以最大限度地发挥油井产能，延长