有杆抽油系统(综合)汇总
有杆泵采油工作原理
有杆泵采油工作原理一、引言有杆泵采油是一种常见的油田采油方式，其主要原理是利用有杆泵将井底的原油抽到地面。
本文将详细介绍有杆泵采油的工作原理。
二、有杆泵采油的组成1. 有杆泵有杆泵是有杆泵采油系统中最重要的部分，其结构包括上接头、下接头、抽吸管、驱动装置等部分。
其中，上接头连接井口设备，下接头连接抽吸管，抽吸管负责将原油输送到地面，驱动装置则提供动力使得有杆泵能够正常运行。
2. 抽吸管抽吸管是将井底原油输送到地面的关键部件。
其结构包括铁制或者塑料制成的管道和连接器等部分。
在使用时需要根据实际情况选择合适的长度和直径。
3. 驱动装置驱动装置主要负责为有杆泵提供动力，在实际应用中可以选择电机、内燃机等不同类型的驱动装置。
三、有杆泵采油的工作原理1. 抽吸过程当有杆泵开始运行时，驱动装置会提供动力，使得有杆泵开始运转。
此时，抽吸管会下沉到井底，并且通过自身的重力将原油吸入管道中。
2. 推送过程当抽吸管内充满了原油之后，有杆泵将开始推送抽吸管并且将原油输送到地面。
在这个过程中，有杆泵的活塞会向下移动，并且将原油从抽吸管中压出。
3. 重复循环一旦有杆泵完成了一次推送过程之后，它就会开始重复进行抽吸和推送的循环。
这个过程可以持续进行数小时或者数天，直到井底的原油被完全采集出来。
四、有杆泵采油的优缺点1. 优点（1）采集效率高：由于有杆泵能够不断地进行抽吸和推送的循环，因此其采集效率非常高。
（2）使用成本低：相比其他采油方式而言，有杆泵采油所需的设备和人力成本都非常低。
（3）适用范围广：由于其结构简单，因此有杆泵采油可以适用于多种不同类型的油田。
2. 缺点（1）维护成本高：由于有杆泵采油需要经常进行维护和保养，因此其维护成本相对较高。
（2）使用寿命短：由于有杆泵采油的结构比较简单，因此其使用寿命相对较短。
（3）易受外界环境影响：由于有杆泵采油需要在井下进行操作，因此其易受到外界环境的影响，例如地震等。
五、总结有杆泵采油是一种非常常见的采油方式。
有杆抽油系统
压裂主要用于低渗透油气层的改造。
5.2.5 稠油开采
有一些油田的石油是属于高粘度重质原油, 在常温常压条件下, 是不能 流动的。为此, 针对稠油粘度高的特点, 创出了热力开采方法和化学开采方 法。
蒸汽吞吐工艺技术是向稠油层注入高温、高压蒸汽, 使稠油的粘度降低, 这样石油就可以从油层中流入井筒而开采出来。
5.4.3 采油噪声
采油生产噪声主要来自机械噪声和作业噪声。 机械噪声源重点是大型机械设备，如大型注水机泵组、通井机、压裂车、
泵车、混砂车; 作业噪声源重点是井下大型压裂酸化作业中十几种设备同时开动而产生
的噪声。
作业：
1.采油的方法有哪几种？ 2.为什么要分层注水？分层注水的工具是什么？ 3.什么油井酸化和油井压裂？ 4.什么是一次采油，二次采油和三次采油？它们的
原因：油层岩石颗粒胶结疏松。如何防止油井出砂和怎样将井底的积砂 清除干净, 是保证油井正常生产的重要技术措施。 油井防砂工艺技术分为 机械方法防砂和化学方法防砂。
5.2.4 分层改造
1. 油井酸化
酸化是用高压泵将酸液注入地层，酸液与碳酸盐或 油层中的矿物和胶结物起化学反应，从而扩大裂缝和油 层的孔隙，或解除油层堵塞，提高油层渗透能力，起到 增产的作用。
蒸汽驱也是这个道理, 是利用热蒸汽来驱动稠油, 这样来提高稠油油田 的开采效果。
常规方法开采,采出率10％左右。蒸汽吞吐方法开采, 采出率25％左右, 再用蒸汽驱方法开采，采出率50～60％。
5.3 提高原油采收率技术
• 所谓采收率就是指油田累计采出的油量占地质储量的百 分比。
累计采油量 油田采收率(％)= —————×100％
有杆抽油系统设计原理
有杆抽油生产系统设计原理有杆抽油系统包括油层，井筒流体、油管、抽油杆、泵、抽油机、电动机、地面出油管线直到油气分离器。
有杆抽油系统设计就是选择合理的机，杆，泵，管以及相应的抽汲参数，目的是挖掘油井潜力，使生产压力差合理，抽油设备工作安全、高效及达到较好的经济效益。
在生产过程中，井口回压h p 基本保持不变，可取为常数。
它与出油管线的长度、分离器的入口压力有关，此处取Mpa p h0.1 。
抽油井井底流压为wf p 向上为多相管流,至泵下压力降至泵的沉没压力(或吸入口压力)n p ,抽油泵为增压设备,故泵出口压力增至z p ,称为泵的排出口压力.在向上,为抽油杆油管间的环空流动.至井口,压力降至井口回压h p 。
(1)设计内容对刚转为有杆泵抽油的井和少量需调整抽油机机型的有杆抽油井可初选抽油机机型。
对大部分有杆抽油油井。
抽油机不变，为己知。
对于某一抽油机型号，设计内容有：泵径、冲程、冲次、泵深及相应的板径、杆长，并求载荷、应力、扭矩、功率、产量等技术指标。
(2)需要数据井：井深，套管直径，油层静压，油层温度混合物：油、气、水比重，油饱和压力生产数据：含水绿，套压，油压，生产气油比，原产量，原流压（或原动液面）。
(3)设计方法这里介绍给定配产时有杆抽油系统的设计方法。
首先需要获得油层的IPR 曲线。
若没有井底流压的测试值，可根据测试液面和套压计算得井底流压，从而计算出采液指树及IPR 曲线。
1）根据测试液面计算测试点流压从井口到井底可分为三段。
从井口到动液面为气柱段，若忽略气柱压力，则动液面顶端压力仍为套压。
从动液面到吸入口为纯油柱段，可以将这一段分为许多小段，采用迭代压力方法可求出每小段油的密度，最后求出吸口处的压力。
从吸入至油层中部分多相管流段。
通过分小段计算多相管流压力分布，可求得测试点流压。
2）根据测试点流压和产量计算IPR 曲线3）给定配产量时有杆油油井设计步骤（简化设计方法）a ．利用IPR 曲线，由给定产量'Q 计算流压。
抽油机文献综述
文献综述抽油机井采油是国内外油田最主要的机械采油方式。
石油开采已经有很长历史了,其中有杆抽油系统起了很重要的作用。
有杆抽油系统主要由抽油机、抽油杆、抽油泵等三部分组成，抽油机是有杆抽油系统最主要的举升设备。
根据是否具有游梁，抽油机可以划分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。
由于游梁式抽油机具有结构简单、工作可靠等优点，游梁式抽油机一直是国内外油田应用最广泛的举升设备。
抽油机就形式分有以下几种：常规式抽油机、偏置式抽油机、前置式抽油机以及链条式抽油机等。
前置式抽油机平衡后的理论净扭矩曲线是一条比较均匀的接近水平的直线，因此其运行平稳，减速器齿轮基本无反向负荷，连杆游梁不易疲劳损坏，机械磨损小，噪声比常规型抽油机低5 dB,整机寿命长。
其曲柄在旋转时有195°的上冲程和165°的下冲程。
由于光杆运动的加速度与运动时间的平方成正比，上冲程时间延长就是光杆加速度明显减小。
计算和测定表明，其加速度可减少40%，相应的使减速器扭矩减少35%左右，节能效果显著,当然也减少了抽油杆的事故.与同等级的常规式抽油机相比，前置式抽油机可配置较小功率的电动机，一般功率可减少20%左右。
试验表明，前置式抽油机比常规式抽油机节电31.9～39.6%.随着我国及世界石油工业的发展，钻井深度不断增加，油田深井、超深井的比例不断提高，因此对抽油机的提出了更高的要求。
一·工作原理抽油机工作原理是电机的转动通过减速器传给四连杆机构，由四连杆机构（曲柄、连杆、游梁、横梁）把减速器输出轴的旋转运动变为游梁驴头的上下往复运动，驴头带动光杆和抽油杆作上下往复直线运动，通过抽油杆再将这个运动传递给井下抽油泵中的柱塞。
在井下抽油泵泵筒的下部装有固定阀（吸入阀），而在柱塞上装有游动阀（排出阀）。
当抽油杆向上运动，柱塞作上冲程时，固定阀打开，泵从井中吸入原油。
同时，由于游动阀关闭，柱塞将其上面油管中的原油举升到井中，这是抽油泵中原油的吸入过程。
第三章有杆泵采油
SYS5059-91标准抽油泵的基本型式如图3-6所示。
按抽油泵泵筒结构又分为整筒泵和组合泵 （3）组合泵
为了便于加工和保证质量，衬管分段加工，然 后组装在泵筒内,这类泵称为衬管泵或组合泵。 （4）整筒泵
泵筒为整体泵筒。与组合泵相比具有： 泵效高、冲程长、形式多、规格全、重量轻、
第二节 抽油机悬点运动
一、简化分析
1. 简谐运动
当r／l→0及r/b→0时，B点的运动简化为简谐运动， 且与C点的运动规律相同,而A点的运动与B点成比例关系:
SA/SB=a/b SB=r(1-cosωt) SA= SB a/b
(3-2)
(3-3)
(3-4)
上冲程的前半冲程为加速运动，加速度为正（加速度 方向与速度方向均向上）；后半冲程为减速运动（加速度 方向与速度方向相反）。
(3-23a)
(3-26)
4.静载荷作用下的理论示功图
在静载差作用下杆柱的变形量可根据虎克定律确定:
=/E :应变 :应力 E:弹性模量 =/L =WL’/A =L=L/E=WL’L/AE
(3-27)
(3-28)
对于m 级组合杆柱：
(3-28a)
油管柱在静载作用下的变形量为:
(3-29)
总的静载变形量λ为抽油杆柱与油管柱两部分静载变 形之和。
2. 下冲程悬点静载荷
(3-21) (3-21c)
(3-24a)
证明： Wj1 Wr WL Wr WL
(3-18)
WL L gLP ( Ap Ar )
(3-22) (3-23a)
Wr WL Ar r gLP L gLP ( Ap Ar ) (r L )gLP Ar L gLP Ap
第三章 有杆泵采油
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。
有杆抽油系统
有杆抽油生产系统姓名：班级：学号：中国石油大学（北京）年月目录1．设计基础数据 (1)2．具体设计及计算步骤 (1)（1）根据测试点数据计算IPR曲线 (1)（2）井筒多相管流计算 (1)（3）悬点载荷及抽油杆柱设计计算 (1)（4）抽油机校核计算 (1)（5）泵效计算 (1)（6）举升效率计算 (1)3．设计计算总结果表 (1)一、设计基础数据井深：2000m套管内径：0.124m油层静压：18 MPa油层温度：90℃恒温层温度：16℃地面脱气油粘度：30mPa.s油相对密度：0.84气相对密度：0.76水相对密度：1.0油饱和压力：10MPa含水率：0.4套压：0.5MPa油压：1MPa生产气油比：50m3/m3原产液量(测试点)：30t/d原井底流压(测试点)：12MPa（根据测试液面计算得到）抽油机型号：CYJ10353HB配产量：50t/d泵径：44mm(如果产量低，而泵径改为56mm，38mm) 冲程：3m冲次；6rpm沉没压力：3MPa电机额定功率：37kw二、设计及计算步骤1、根据测试点数据计算并画出IPR曲线：(1)、采油指数：已知：wftest p =12Mpa ， test q =30t/d ，b p =10Mpa ，p =18Mpa ；因为b wftest p p ≥： 则：采油指数wftest testp p q j -==）（121830-=5；原井底测试点流压—wftest p ； 原测试点产液量—test q ； 油饱和压力—b p ； 油藏压力—p（2）、产量10t/d 时井底流压wf p ： 因为：)(b t t p p j q -==5)10(-t p ；所以：t p =5tq +10 8.1b b omzx jp q q +== 8.110*530+=57.8 若101=q ，则： 由t p =5tq +10可得出：1p =12 因为30100<<，由jq p p twf -=1可得： 1wf p =12-530=6， 以此类推：产量q 在20时的井底流压为2wf p =8若omzx t q q q <<1则按流压加权平均进行推导得；])(80811[)1(125.0)(max 111bo b b w w wf q q q q p f j q p f p ---+--+-=取3q =40，4q =50可得出压力：3wf p =8.67，4wf p =6.88若1q q omzx <，则综合IPR 曲线的斜率可近似常数。
第八章有杆抽油设备(之二)要点
到 P静上 ， ' P 悬点增加的载荷 油 ，是缓慢加到悬点上。 即悬点走过了 （杆、管静变形），载荷才全 部加到悬点上。
•【这里可认为悬点不动， 载荷增加，由于变 形， 向下延伸。现在悬点在运 动，相当于把变形部分 的 ，很轻松的拉过 去。】
• ②封闭平行四边形
•
• • •
上冲程载荷、位移曲线， AB—BC； 位移：EB= ， BC= S效 ； 下冲程载荷、位移曲线， CD—DA； 位移：经过 后，完 •【下冲程缓慢减载，经过 成卸载，完成 S效。
• 曲柄—连杆—滑块机构。
（B点相当滑块： 认为
r l
r 、K 0
，B点弧度
大近于直线）。
• （3）B点运动
aB 】 • 【关键是求 B点 S B ， VB ，
• 冲程： S B r(1 cos )
• 速度： VB r sin
• 加速度： aB r 2 cos
（4）A点运动（悬点处）
a（理） A
• 研究证明（ma 与
• •
ma
r r ， 有关）: l K
后臂
r 1 l r 2 1 ( ) K
（8）
• 实际抽油机中：ma 1.45 ~ 1.53 • 用处：用理想式求出 a A 乘 ma ， ' • 得 a A ，计算简单。
• ③理想 a A 对称（顺、逆旋转 a ;A 非对称。 均可），
a ＋ ， P惯上正 • 0 ~ 90 ， P上 增加; 向 ，
P惯上 a ， • 90 ~ 180 ， P上 减小。 向 ， • 下冲程： a , P惯下 向 , 前段， P下 减小； a , P惯下 向 , 后段， P下 增加 ； （参看图1- 19～20）
有杆泵抽油原理
一、绪论（3）
（二）、有杆泵采油法的分类
• 有杆泵采油法分为：杆驱往复泵抽油系统及杆驱 螺杆泵抽油系统等。
典型杆驱往复泵抽油系统 典型杆驱螺杆泵抽油系统
地面驱动采油螺 杆泵，主要由地 面驱动装置和井 下螺杆泵两部分 组成。地面驱动 装置将井口动力 通过抽油杆的旋 转运动传递到井 下，驱动井下泵 工作，它依靠转 子在定子中旋转， 形成一系列空穴， 从吸入端向排出 端渐进，连续完 成从井底吸油和 向井口排油。
二、杆驱往复泵抽油原理 （一）、基本原理（2）
• 示功图： • 对于悬点载荷的测试及分析现场使用 的是示功图的方法。 • 示功图是悬点载荷与悬点距上冲程起 点（下止点）的位置关系。
• 现场测试，利用示功仪----诊断仪----自 动化监测仪。
二、杆驱往复泵抽油原理 （一）、基本原理（3）
• 动力平衡： • 由于抽油机悬点功为周期性的正负功，并且 正功大负功小。这样对抽油机系统及电网的 不平衡冲击较大，一方面对设备的抗负荷能 力要求高----额定负荷高----造价高；另一方 面，机械及电路的能量损耗大。 • 对于电网来说，最节能的方式是：追求均匀 的电功率负荷。 • 因此，在抽油系统的设计上，一是机械的方 法，包括抽油机的力的平衡、时间的变化， 电路的无功补偿，井下泵力的平衡等。以尽 可能在不增加总功的情况下实现电功的相对 均匀。 • 抽油机的设计、现场测试都集中在：抽油机 输出的扭矩上----扭矩分析。
• 解决思路是自动监测-----间隙生产。普遍采用的是抽油杆载荷监测。
三、杆驱往复泵抽油研究方向 （三）、抽油泵及配套装置（2）
• 气体进泵： • 气体影响，气锁降低泵效。一直以来以井下油气分离 为目的-----追求的是气锚（井下油气分离器）的高效。 • 但实际上，油管内液柱中如果混气，则可减轻液柱压 力，起到气举的作用。 • 两工帽空心凡尔杆抽油泵泵； • 附加凡尔垫抽油泵。 • （防砂、防气锁）
采油工程 第3章有杆泵采油-2
采油工程原理与设计
第六节 有杆抽油系统工况分析
分析内容：
(1) 了解油层生产能力及工作状况，分析是否已发挥了油层潜 力，分析、判断油层不正常工作的原因；
(2) 了解设备能力及工作状况，分析设备是否适应油层生产 能力，了解设备潜力，分析判断设备不正常的原因；
1.抽油机井生产系统的组成
(1)油气层子系统 (2)井筒子系统 (3)地面集输子系统 (4)采油设备子系统 稳定工作条件：协调
采油工程原理与设计
2.节点系统分析方法
节点系统分析法：应用系统工程原理，把整个油 井生产系统分成若干子系统，研究各子系统间的相互 关系及其对整个系统工作的影响，为系统优化运行及 参数调控提供依据。
采油工程原理与设计采油工程原理与设计四诊断软件实例采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计五宏观控制图采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计计算内容
PL1 PL2 ......
采油工程原理与设计
油管 抽油泵
套管
采油工程原理与设计
二、有杆抽油井生产系统设计
有杆抽油系统组成：(1) 油层
(2) 井筒 IPR
井运动流地筒动力流规律面多学学规律多相和规律相
(3) 采油设备(机、杆、泵等)
(4) 地面出油管线
有杆抽油系统设计内容：
(1) 油井流入动态计算； (2) 采油设备(机、杆、泵等)选择； (3) 抽汲参数(冲程、冲次、泵径和下泵深度等)确定；
有杆抽油系统设计
第五节 有杆抽油系统设计¾教学目的：正确分析抽油杆柱的受力特征；掌握抽油杆柱的强度计算方法以及多级抽油杆的强度校核方法；并对有杆抽油井生产系统的设计方法和步骤以及钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术有一个初步的了解。
¾教学重点、难点：9教学重点1、抽油杆的受力特征2、组合抽油杆柱的强度校核9教学难点1、修正古德曼图2、抽油杆柱设计方法¾教法说明：课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的曲线图。
¾教学内容：1.抽油杆强度计算及杆柱设计2.有杆抽油井生产系统设计3.钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术安全区二、有杆抽油井生产系统设计有杆抽油系统组成：有杆抽油系统设计内容：(1) 油层(2) 井筒(4) 地面出油管线(3) 采油设备(机、杆、泵等)(4) 工况指标预测。
(1) 油井流入动态计算；(2) 采油设备(机、杆、泵等)选择；(3) 抽汲参数(冲程、冲次、泵径和下泵深度等)确定；有杆抽油系统设计目标：经济、有效地举升原油。
(1) 油井和油层数据；(2) 流体物性参数；(3) 油井生产数据。
有杆抽油系统设计依据：有杆抽油系统设计理论基础：有杆抽油系统设计基础数据：油藏供液能力节点系统分析方法三、钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术玻璃钢杆优点(1) 重量轻，可减少设备投资，节省能源和增加下泵深度。
(2) 弹性好，可以实现超冲程。
(3) 耐腐蚀，可减少断脱事故。
玻璃钢杆缺点(1) 价格贵：是钢质抽油杆的1.6～1.8倍。
(2) 不能承受轴向压缩载荷（底部加重以保证受拉），使用 温度不能超过93.3℃。
(3) 报废杆不能溶化回收利用。
(4) 怕磨损和碰伤。
目前钢—玻璃钢组合杆柱设计理论与普通全钢杆设计相同。
有杆抽油系统设计方法
4
3、选择在一定抽汲条件下的抽油杆直径及组合。 叙：对于深井，为了节约钢材，减少悬点载荷，或增 加抽油杆的下入深度，从等强度原则出发，通常都采 用上部直径大，下部直径小的多级组合抽油杆柱。 （如采用直径7/8英寸和3/4英寸的两级组合或三级组 合杆柱等） （1）多级抽油杆组合的选择原则：
（二）有杆抽油系统设计内容 １、油井流入动态计算； ２、采油设备（机、杆、泵等）选择；（地层情况和设备
功能两个方面都应兼顾） ３、抽汲参数（冲程、冲次、泵径和下泵深度等）确定； ４、工况指标预测；（全面情况）
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设计目标：经济、高效地举升原油。
设计理论基础：节点系统分析方法。 设计基础数据：
１、油井和油层数据； ２、流体物性参数； ３、油井生产数据。 设计思路：(见P148设计方法一)
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式中： max1 a1 为第一级抽油杆柱上端面的折算应力；
max2 a2 第二级抽油杆柱上端面的折算应力。
6
下部采用加重杆：活塞下行时，会发生纵向弯曲，因 而产生弯曲应力。
下部采用加重杆，一方面可提高杆柱刚度；另外， 这部分杆柱总量能够克服一部分活塞下行阻力，减少 弯曲。
7
2.修正古得曼图法 修正古得曼图法是美国石油学会(API)推荐方法。
2
原因：如果在最大拉应力下发生破坏，那么抽油杆柱的断 裂事故，主要应该发生在拉应力最大的上部，但是矿场使用 抽油杆的实践表明，在上中下部都有断裂。因此抽油杆必须 根据式） 在非对称循环应力下抽油杆的强度条件为：
[ －1 ] ≥ c
[
－1
]
=
－1
11
小结：（１）中深井：一般采用多级杆柱组合； （２）杆柱下部采用加重杆。
采油机械——有杆泵采油3-1
用故障率 。
（一）抽油泵的结构
1.抽油泵的基本组成：
抽油泵主要由泵筒、吸入阀、 活塞、排出阀四大部分组成。
2.抽油泵的分类：
按照抽油泵在井下的固定方 式，可分为管式泵和杆式泵。
组合泵筒式管式泵结构图
3.管式泵的结构特点
管式泵是把外筒、衬套和吸入阀在地面组装好并接 在油管下部先下入井中，然后把装有排出阀的活塞用抽 油杆柱通过油管下入泵中。 管式泵的特点是结构简单，成本低，在相同油管直
高时，在下冲程过程中下部抽油杆柱的受力条件大大恶化。
下冲程过程中整个抽油杆柱上的受力分析如下：
0
' P杆
P
' P杆
Pf
中和点
Pfg1
Pfs1 Pfg 2 Pfs 2
中和点以上 杆柱受拉
中和点以下 杆柱受压
L
中和点以下杆柱受压示意图 下冲程杆柱受力图
Pfs1 油管中液体对杆柱的液 体摩擦力（粘滞力或称 湿摩擦力）； Pfs2 液体对游动阀的液体摩 擦力；
连杆与横梁连接 ( 如图所示 ) ： 在连杆的上部焊有接头，连 杆与横梁用销轴铰接，下接 头靠曲柄销 4 与曲柄连接， 曲柄销与连杆连接的一端装 有双列自位滚珠轴承，另一 端与锥形套配合固定在曲柄 销孔内，用冕形螺帽 6 固紧， 并加开口销锁住。
(4)连杆
用弹性锥形套的目的是为了便 于拆卸和防止曲柄孔磨损与 挤坏，同时也为了能够得到 良好的配合。 安装时要注意曲柄孔、曲柄孔 键槽、锥形套和键等应有良 好的配合，否则易滚键或断 曲柄销。
(2)根据抽油杆在杆柱中起的作用，抽油杆又可
分为光杆、普通抽油杆和加重杆。
1.光杆
光杆是抽油杆柱中最上端的一根抽油杆，
有杆泵抽油系统设计
1) 确定选型图
因该井原油较稠，故选择长 冲程抽油机，确定图A.4为此井选 型图。
2）选择机型
在横坐标轴上找出下泵深度 1150 m的点，由此点作横坐标轴 的垂线；再在纵坐标轴上找出和 油井产量70 m3/d对应的点，由此 点作纵坐标轴的垂线。两垂线的 交点落在8－3－37抽油机选择区 域范围内。该机型即为选择的机 型。
总长：
1960mm
最大外径： 114mm
内通径：
50mm
扶正块外径： 116~135mm、120-139mm
坐封载荷： 60~100KN
工作压力： 上压 15、25MPa
下压 ≤8MPa
工作温度： 120℃
.
23
(2) Y111型封隔器
封隔器是一种靠尾管支撑、油管自 重坐封、上提油管解封的压缩式封隔器 。主要适用于分层试油、采油、找水堵
S12倒置防砂泵 S13可挂防砂泵 S14等径防砂泵
柱塞长度（米）
泵筒长度（米） 泵筒型式—厚壁筒（无衬套）
管式泵 公称直径（mm） 抽油泵代号
注解:公称直径38mm，泵筒长度为6.6m，金属柱塞长度为 1.2m的防腐耐磨管式泵表示为CYB38TH6.6-1.2F。
.
3
抽油泵规格及标注
序号
名称
1 普通泵
CYB38TH6.6-1.2（F2）
φ32、φ38
9 深抽泵 小口径φ32深抽泵
CYB32TH6.6-1.2（F2）小口径 φ32
带泵套小口径φ32深 抽泵
CYB32TH6.6-1.2（F2A）小口径
φ32
.
4
带沉砂泵套的抽油泵
.
5
上出油阀
泵筒 柱塞 加长筒 沉砂管 下出油阀
有杆泵与抽油原理
有杆泵与抽油原理杆式抽油泵是一种主要用于石油工业的泵类设备，它采用杆杆泵杆，通过上下运动的杆杆进行泵油的工作原理。
杆式抽油泵通常由泵体、抽油杆、泵心等几个主要部分组成。
泵体是泵的壳体，内部有泵心和抽油杆穿过。
抽油杆是泵体内上下运动的部分，它可以连接到地面的动力设备，如电机或驱动机械。
泵心则是位于泵体内的抽油部件，与抽油杆连在一起，通过上下运动抽取地下油井中的油。
杆式抽油泵的工作原理可以分为三个阶段：进料、抽油和出料。
首先是进料阶段。
当抽油泵处于停止状态时，泵心位于最低点，接近油井的油层。
此时，油会从油井中自流入泵体，填满泵体和泵心，形成初次充油。
接下来是抽油阶段。
当动力设备启动时，抽油机构会上下运动。
抽油杆向上运动时，泵心也会向上运动，形成抽油的动作。
随着抽油杆的上升，泵心会抽取地下油井中的油，将油从泵体中抽出。
最后是出料阶段。
当抽油泵杆下降至最低点，泵心也会下降，油将从出口处排出。
同时，抽油杆的下降还会产生一定的压力，将剩余的油压出泵体，清洗泵心，为下一次的进出油作准备。
杆式抽油泵的工作原理主要依靠泵心的上下运动来实现油井的抽油。
泵心上下运动的动力来自地面的动力设备，通常是通过抽油杆与电机或驱动机械相连。
动力设备的启动会带动抽油杆的上下运动，进而使泵心产生抽油的动作。
抽油泵的泵心通常采用一个密封的活塞结构，通过活塞在泵体内的上下运动实现从地下油井中抽取油的过程。
杆式抽油泵的优点主要有以下几个方面。
首先，杆式抽油泵结构相对简单，不容易出现故障，运行可靠。
其次，泵心部分采用活塞结构，可以有效提高泵的密封性能，避免油的泄漏。
此外，杆式抽油泵还具有抽油高效、适应性强、操作简单等特点，广泛应用于石油工业中的抽油作业。
然而，杆式抽油泵也存在一些不足之处。
首先，由于抽油泵的工作过程中需要上下运动的抽油杆，因此频繁的运动会导致设备的磨损，需要定期维护和更换部件。
此外，抽油泵运行时还会产生振动和噪音，对设备和周围环境造成一定的影响。
有杆抽油设备简介.
• h沉 —泵沉没度，m（有时认为 h沉 0 ）
•
P油'
—动液面以上（ L h沉 ），
断面面积等于柱塞面积的油柱重，N。
• 2. 下冲程
• 悬点从上死点下移，游阀 开，固定阀关。
• 悬点只承受杆柱在油中重
量。
•
P静下＝P杆 ’ （2）
•
杆在油中重量
• 【柱塞上、下油压 油p相
等，油对杆产生浮力】
• 中等冲次为二者之间。
三、游梁抽油机驴头悬点载荷
抽油泵工作过程 上冲程：游动阀关（柱塞上 的阀）；固定阀开（泵筒上 的阀），地面排油。 下冲程：游动阀开；固定阀 关，泵筒向柱塞上方排油。
悬点载荷：抽油杆悬挂 在驴头处的载荷。
上下冲程悬点载荷不同。
（一）六项悬点载荷
静载：三项 1. 抽油杆柱自重：
• 实际 A，B点圆弧运动（非直线）。 • 应精确求B点，A点运动规律。 • ①方法一 • 用机构动态仿真软件ADAMS。 • 思路：实体建模→定义传动副→给原动件加力→
分析机构各点的运动规律及受力。 • 【有利于快速优化机构设计】 • 以往用分析法或图解法。
• ②解析法：
• 以原动杆为基础，建立位 移矢量方程。
【各杆长一定，找各角度间关系， 确定位移方程。】
• 位移求导得速度、加速度。
• 【机械设计书上有公 式，有计 算机可得 数值解，很方便。】
• 矢量方程：
l1 l2 l3 l4 0
• 投影方程：
l1 cos1 l2 cos2 l4 cos4 l3 cos3
l1 sin1 l2 sin2 l4 sin4 l3 sin3
第二部分：采油工艺及设备
第八章 有杆抽油设备
有杆抽油系统(综合)汇总
《有杆抽油系统》综合复习资料一、填空题1、抽油设备由⑴_______ 、⑵ __________ 、⑶ __________ 及井下采油附件组成。
2、对于常规型游梁式抽油机，当驴头处于上、下死点位置时，连杆中心线间的夹角基本为零，这个角被称为抽油机的(4) _________________ 。
3、当抽油机悬点开始上行时，游动阀⑸_____________ ，液柱重量由(6) _______ ________ 转移⑺_________ 上，从而使抽油杆(8) _________ ，油管(9) ________ 。
4、在抽油机井生产过程中，如果上冲程快，下冲程慢，则说明平衡(10) _________ ，应(11) _________ 平衡重或平衡半径。
5、测量抽油机井液面使用的仪器是(12) ______________ ;测量抽油机井示功图使用的仪器是(13) ___________ o&游梁式抽油机的平衡方式主要有机械平衡和气平衡两种。
其中，机械平衡方式包括(14) ______________________ 、(15) _____________ 和(16) _____________ 三种。
7、电压一转速特性曲线平缓而有向水平趋势的电机称为(17) ________ 电机，具有较高的转差率，在一个冲次内电机转速变化范围大，同时具有较高的过载系数。
8、弹性滑动使带速(18) __________ (超前或滞后)于主动轮表面速度而又(19)___________ (超前或滞后)于从动轮表面速度，从动轮的圆周速度总是(20)(低于或高于)主动轮的圆周速度。
9、普通抽油杆的杆头主要由外螺纹接头、卸荷槽、(21) ______________ 、(22) ___________ 、(23) _________ 和圆弧过渡区组成。
10、抽油井工作时，作用在悬点上的摩擦载荷主要有：①抽油杆柱与油管的摩擦力，②柱塞与衬套之间的摩擦力，③液柱与抽油杆柱之间的摩擦力，④液柱与油管之间的摩擦力，⑤液体通过游动阀的摩擦力。
有杆抽油系统——第2章 抽油杆
2.1 抽油杆结构及制造工艺
抽油杆的工作环境及其结构对抽油杆的制造工艺提出 了很高的要求。另外，不同等级的抽油杆除了材料不同外， 其工艺方法及工艺流程也有所不同。抽油杆制造的典型工 艺流程如图所示。
2.2 特种抽油杆
3．玻璃钢抽油杆的类型 按杆身直径、最高工作温度和端部接头的级别划分。 例如： 7／8 —93℃-A
其中：7／8 —杆身直径； 93℃—最高工作温度； A— 端 部 接 头 强 度 级 别 ， A 级 为 620793MPa ， B 级 为 793965MPa。
2.2 特种抽油杆
插入式抽油杆扶正器插入式抽油杆扶正器抽油杆短接活动式刮腊扶正器抽油杆短接活动式刮腊扶正器抽油杆扶正器抽油杆扶正器抽油杆尼龙扶正器抽油杆尼龙扶正器扭卡式抽油杆扶正器扭卡式抽油杆扶正器2424抽油杆柱附属器具抽油杆柱附属器具滚动式抽油杆扶正器的用途滚动式抽油杆扶正器的用途滚轮式扶正器又称滚轮接箍滚轮式扶正器除了具有普通接箍的连接作用外在加长接箍圆周上装有滚轮这样改善了油井中抽油杆与油管之间的工作条件变滑动摩擦为滚动摩擦减少了抽油杆与油管的磨损
2.1 抽油杆结构及制造工艺
（4）锻造杆头 ① 将杆料的一端放入加热炉加热至锻造始锻温度。 ② 将被加热的杆头镦粗并锻造成形，监控终锻温度。 ③ 将杆料的另一端加热至锻造始锻温度。 ④ 将被加热的另一端杆头镦粗并锻造成形，监控终锻温度。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
（5）热处理 使整个抽油杆通过加热炉加热，整体正火、 正火+回火或调质处理，使其达到预期的机械性能。
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《有杆抽油系统》综合复习资料一、填空题1、抽油设备由(1) 、(2) 、(3) 及井下采油附件组成。
2、对于常规型游梁式抽油机，当驴头处于上、下死点位置时，连杆中心线间的夹角基本为零，这个角被称为抽油机的(4) 。
3、当抽油机悬点开始上行时，游动阀(5) ，液柱重量由(6)转移(7) 上，从而使抽油杆(8) ，油管(9) 。
4、在抽油机井生产过程中，如果上冲程快，下冲程慢，则说明平衡(10) ，应(11) 平衡重或平衡半径。
5、测量抽油机井液面使用的仪器是(12) ；测量抽油机井示功图使用的仪器是(13) 。
6、游梁式抽油机的平衡方式主要有机械平衡和气平衡两种。
其中，机械平衡方式包括(14) 、(15) 和(16) 三种。
7、电压—转速特性曲线平缓而有向水平趋势的电机称为(17) 电机，具有较高的转差率，在一个冲次内电机转速变化范围大，同时具有较高的过载系数。
8、弹性滑动使带速(18) （超前或滞后）于主动轮表面速度而又(19)（超前或滞后）于从动轮表面速度，从动轮的圆周速度总是(20)（低于或高于）主动轮的圆周速度。
9、普通抽油杆的杆头主要由外螺纹接头、卸荷槽、(21) 、(22) 、(23) 和圆弧过渡区组成。
10、抽油井工作时，作用在悬点上的摩擦载荷主要有：①抽油杆柱与油管的摩擦力，②柱塞与衬套之间的摩擦力，③液柱与抽油杆柱之间的摩擦力，④液柱与油管之间的摩擦力，⑤液体通过游动阀的摩擦力。
上冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是受(24) 、(25) 及(26) 三项影响，其方向向下，故增加悬点载荷；下冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是受(27) 、(28) 、(29) 及(30) 四项影响，其方向向上，故减小悬点载荷。
11、抽油设备由(1) 、(2) 、(3) 及井下采油附件组成。
12、游梁式抽油机主要由(4) 、(5) 、曲柄连杆游梁机构以及辅助部件等四大部分组成。
13、当抽油机悬点开始下行时，游动阀(6) ，液柱重量由(7)转移(8) 上，从而使抽油杆(9) ，油管(10) 。
14、在抽油机井生产过程中，如果下冲程快，上冲程慢，则说明平衡(11) ，应(12) 平衡重或平衡半径。
15、当抽油系统工作时，作用在抽油机驴头悬点上的载荷主要有三类：(13)、(14) 以及各种摩擦阻力产生的摩擦载荷。
16、对于惯性载荷，在上冲程中，前半冲程惯性力(15) 悬点载荷，后半冲程惯性力(16) 悬点载荷；在下冲程中，前半冲程惯性力(17) 悬点载荷，后半冲程惯性力(18) 悬点载荷。
17、列举游梁式抽油机除机械平衡与气动平衡外的两种主要平衡方式，如(19)、(20) 以及利用可调相位角平衡装置实现抽油机平衡。
18、弹性滑动使带速(21) （超前或滞后）于主动轮表面速度而又（超前或滞后）于从动轮表面速度，从动轮的圆周速度总是(22)（低于或高于）主动轮的圆周速度。
19、普通抽油杆的杆头主要由(23) 、(24) 、(25) 、(26) 、(27) 和圆弧过渡区组成。
20、在不同转差率范围内，游梁式抽油机的动力装置—异步电机处于不同的工作状态，主要包括(28) 、(29) 和(30) 三种。
21、当抽油机悬点开始上行时，游动阀(1) ，液柱重量由(2)转移(3) 上，从而使抽油杆(4) ，油管(5) 。
22、在抽油机井生产过程中，如果上冲程快，下冲程慢，则说明平衡(6) ，应(7) 平衡重或平衡半径。
23、测量抽油机井液面使用的仪器是(8) ；测量抽油机井示功图使用的仪器是(9) 。
24、游梁式抽油机的平衡方式主要有机械平衡和气平衡两种。
其中，机械平衡方式包括(10) 、(11) 和(12) 三种。
25、普通抽油杆的杆头主要由(13) 、(14) 、(15) 、(16) 、(17) 和圆弧过渡区组成。
26、抽油井工作时，作用在悬点上的摩擦载荷主要有：①抽油杆柱与油管的摩擦力，②柱塞与衬套之间的摩擦力，③液柱与抽油杆柱之间的摩擦力，④液柱与油管之间的摩擦力，⑤液体通过游动阀的摩擦力。
上冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是受(18) 、(19) 及(20) 三项影响，其方向向下，故增加悬点载荷；下冲程中作用在悬点上的摩擦载荷是受(21) 、(22) 、(23) 及(24) 四项影响，其方向向上，故减小悬点载荷。
27、游梁式抽油机主要由(25) 、(26) 、曲柄连杆游梁机构以及辅助部件等四大部分组成。
28、列举游梁式抽油机除机械平衡与气动平衡外的两种主要平衡方式，如(27)、(28) 以及利用可调相位角平衡装置实现抽油机平衡。
29、在不同转差率范围内，游梁式抽油机的动力装置—异步电机处于不同的工作状态，主要包括(29) 、(30) 和电磁制动三种。
二、判断题1、前置型气平衡游梁式抽油机可以实现上下冲程中的对应载荷完全相同。
（）2、旋转驴头游梁式抽油机、蛋形驴头游梁式抽油机、六连杆双游梁抽油机均具有长冲程的特点。
（）3、游梁式抽油机的运动指标越接近于1，悬点的实际运动规律就越接近于真实运动规律。
（）4、上冲程中井口回压减小悬点载荷。
（）5、气锁会因沉没压力升高而自动解除。
（）6、采用玻璃钢抽油杆可以实现小泵深抽或大排量的功能。
（）7、钢丝绳抽油杆是具有代表性的柔性抽油杆。
（）8、抽油杆及其接箍的主要失效类型是疲劳断裂。
（）9、可打捞式管式抽油泵由于加长短节与柱塞的配合间隙大而增加了泵的余隙，故在油气比大的油井不宜采用。
（）10、在抽油泵下悬挂尾管或下油管锚均可改善油管的工作状况。
（）11、前置型气平衡游梁式抽油机可以实现上下冲程中的对应载荷完全相同。
（）12、旋转驴头游梁式抽油机、蛋形驴头游梁式抽油机、六连杆双游梁抽油机均具有长冲程的特点。
（）13、在上下冲程中，摩擦载荷始终增加抽油机的悬点载荷。
（）14、游梁式抽油机主要由电动机、皮带减速箱、曲柄—连杆—游梁机构以及辅助部件等四大部分组成。
（）15、电压—转速特性曲线平缓而有向水平趋势的电机称为软特性电机。
（）16、API Spec 11B《抽油杆规范》和GB7229-87将抽油杆分为C级、D级、K级和KD级四个等级。
（）17、接箍是抽油杆组合时的连接零件，按其结构特征可分为普通接箍、异径接箍和特种接箍。
（）18、对于要求安装刮蜡器的抽油杆，需要在抽油杆上设置一定数量的限位器，限位器之间的距离为冲程的一半。
（）19、可打捞式管式抽油泵由于加长短节与柱塞的配合间隙大而增加了泵的余隙，故在油气比大的油井不宜采用。
（）20、拖动抽油机的电动机的输入功率即为抽油机的输入功率。
（）三、单选题1、游梁式抽油机的运动指标定义为死点位置时的实际加速度与按公式计算出的加速度之比值。
A 简谐运动B 曲柄滑块机构运动C 精确计算运动D 真实运动2、抽油杆杆体断裂的原因主要有抽油杆柱设计不合理、以及腐蚀等因素。
A 预紧力过大或不足B 抽汲载荷超载C 液击、碰泵的冲击载荷的影响D 由于制造、运输、储存和使用过程引起弯曲3、在油井中使用刮蜡器以后，抽油杆在上下冲程时的阻力增加，这将使悬点最大负荷增加，使抽油杆在下冲程时产生附加的弯曲应力，为此应在抽油杆下部使用。
A 加重杆B 扶正器C 减振器D 防脱器4、下列抽油泵不适合于在含砂油井使用。
A 流线型抽油泵B 三管抽油泵C 防砂卡抽油泵D出砂井用抽油泵5、油管锚可分为机械式油管锚和两大类。
A 张力式油管锚B 旋转式油管锚C 液力式油管锚D 压差式油管锚6、对于常规型游梁式抽油机，当驴头处于上、下死点位置时，连杆中心线间的夹角基本为零，这个角被称为抽油机的。
A 平衡相位角B 极位夹角C 游梁摆角D 曲柄转角7、下冲程中，沉没压力对悬点载荷的影响是。
A 增加B 减小C 没有影响D 前半冲程增加，后半冲程减小A 平衡相位角B 极位夹角C 游梁摆角D 曲柄转角8、下列特点不是抽油杆的结构特点。
A 细长杆B 刚度高、不易变形C 变截面D 端部形状复杂、要求特殊9、油管锚可分为机械式油管锚和两大类。
A 张力式油管锚B 旋转式油管锚C 液力式油管锚D 压差式油管锚10、提升液体和克服各种阻力所消耗的功率为抽油机的。
A 输入功率B 光杆功率C 有效功率D 系统效率11、下冲程中，沉没压力对悬点载荷的影响是。
A 增加B 减小C 没有影响D 前半冲程增加，后半冲程减小12、测量抽油机井示功图使用的仪器是。
A 回声仪B 水力动力仪C 传感测试仪D 记录仪13、在典型抽油杆工艺路线的基础上，增加工序，并调整部分工序便可形成超高强度抽油杆的制造工艺路线。
A 抛丸强化B 热校直C 冷校直D 表面淬火14、在油井中使用刮蜡器以后，抽油杆在上下冲程时的阻力增加，这将使悬点最大负荷增加，使抽油杆在下冲程时产生附加的弯曲应力，为此应在抽油杆下部使用。
A 加重杆B 扶正器C 减振器D 防脱器15、提升液体和克服各种阻力所消耗的功率为抽油机的。
A 输入功率B 光杆功率C 有效功率D 系统效率四、简答题1、简述游梁式抽油机的基本结构和工作原理。
2、怎样判断游梁式抽油机的平衡状况？不平衡时怎样进行调整？3、简述空心抽油杆的作用。
4、简述加重杆的作用。
5、抽油杆可以分为几个等级？分别应用在什么状况的油井上？6、抽油井悬点所承受的载荷有哪些？分析上下冲程中存在哪些摩擦载荷？7、简述杆式泵与管式泵的特点与适用范围。
8、试举例5种特种抽油杆。
9、简述改善油管工作状况的措施及其特点。
五、论述题1、何谓示功图？画出考虑气体影响下和充不满影响下的示功图并分析示功图的特征。
2、怎样判断游梁式抽油机的平衡状况？不平衡时怎样进行调整？参考答案一、填空题1、抽油设备由(1) 抽油机、(2) 抽油杆、(3) 抽油泵及井下采油附件组成。
2、对于常规型游梁式抽油机，当驴头处于上、下死点位置时，连杆中心线间的夹角基本为零，这个角被称为抽油机的(4) 极位夹角。
3、当抽油机悬点开始上行时，游动阀(5) 关闭，液柱重量由(6) 油管转移(7) 抽油杆上，从而使抽油杆(8) 伸长，油管(9) 缩短。
4、在抽油机井生产过程中，如果上冲程快，下冲程慢，则说明平衡(10) 过量，应(11) 减小平衡重或平衡半径。
5、测量抽油机井液面使用的仪器是(12) 回声仪；测量抽油机井示功图使用的仪器是(13) 动力仪。
6、游梁式抽油机的平衡方式主要有机械平衡和气平衡两种。
其中，机械平衡方式包括(14) 曲柄平衡、(15) 游梁平衡和(16) 复合平衡三种。
7、电压—转速特性曲线平缓而有向水平趋势的电机称为(17) 软特性电机，具有较高的转差率，在一个冲次内电机转速变化范围大，同时具有较高的过载系数。
8、弹性滑动使带速(18) 滞后（超前或滞后）于主动轮表面速度而又(19) 超前（超前或滞后）于从动轮表面速度，从动轮的圆周速度总是(20) 低于（低于或高于）主动轮的圆周速度。