有杆泵采油
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。
延大采油工程实验指导03有杆泵与抽油原理
实验三有杆泵与抽油原理一．实验目的1. 观察抽油机、抽油泵的结构和工作过程（机杆泵四连杆机构）。
2.掌握有杆泵抽汲原理熟悉游梁式抽油机主要部件组成、各部件名称结构及工作原理。
3. 观察气锚的分气效果。
4.观察模拟泵在井筒内的工作状况。
二．实验内容1.抽油机工作原理有杆泵抽油是三大采油方法之一。
本实验装置由抽油机和井筒两大部分组成，见图1。
电动机的高速旋转运动通过皮带轮和减速箱减速，传递给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转运动，经曲柄、连杆、横梁带动油梁作上下摆动，挂在游梁驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱做上下往复运动，从而带动泵柱塞做上下往复运动。
图1 抽油机的实验装置组成示意图2.抽油泵工作原理有杆泵是由泵筒、衬套、柱塞、游动阀、固定阀组成。
泵的工作由三个基本环节组成，即柱塞在泵内让出容积，液体进泵和从泵内排出液体。
在理想的情况下，柱塞上下一次进入和排出的液体等于柱塞让出的容积。
上冲程，抽油机带动抽油杆连接柱塞一起向上运动，柱塞上的游动阀受柱塞上油管液柱压力作用而关闭，与此同时，泵腔内由于柱塞上行让出容积而压力降低，固定阀在油套环形空间液柱压力作用下被冲开，液体被吸入泵腔内，上冲程为泵吸液而油井排液过程。
下冲程，柱塞下行，固定阀关闭，泵腔内压力增高，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被冲开，泵腔内液体通过游动阀排入井筒中，见图2。
柱塞上下一次为一个冲程，在一个冲程内完成一次进液和排液的过程。
图2 泵的工作原理图3.气锚分离原理气锚是井下油气分离装置，其基本原理是建立在油气密度不同而起油气分离作用的。
气锚可分为旋转式、沉降式，其结构图见3.3。
气锚安装在抽油泵的末端。
沉降式气锚当柱塞上行时，由于抽吸和管外液柱压力作用，油和气进入锚内，由于油气密度的差异气体大部分上浮于气锚的上端，而液体则沉降于气锚的下端；当柱塞下行时，由于泵的阀被关闭，气锚内液体处于静止状态，气体上浮自锚上端的排气孔抛出，进入管外油套环形空间，而脱气原油自气锚中心管的下口被吸入到泵腔内，从而达到防止气体进泵，提高泵效的目的。
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。
第三讲 有杆泵
2
u F1 EA x
1,1
EA
u 2,1 u1,1 x
……………………
u F2 EA x
1, 2
EA
u 2, 2 u1, 2 x
(d)
u Fk EA x
1, k
EA
u 2,k u1,k x
等步长有限差分解
普通抽油杆 玻璃纤维抽油杆 空心抽油杆 连续杆 钢丝绳杆 不锈钢杆 非金属带状杆
增距式 宽带式
抽 油 泵
管式泵
结构 不同
特 种 泵
防砂泵 防气泵 抽稠泵 分抽混出泵 双作用泵 组合泵
杆式泵
抽油机井生产参数优化设计
前提：已知套管射孔段中部深度及尺寸 、油管尺寸及长度 、初选的
抽油机类型、油井油、水、气产量以及密度、液体举升高度 (即动液面 深度) 、套管生产压力 、关井套压 、关井油压 、环空关井静液面深度 等 内容：确定油井产量；计算各种载荷并确定系统中各机械设备 的类型和规格；确定系统的工作参数
利用以上方程和虎克定律可以计算任意截面的动载荷F（x，t）
U ( x, t ) F ( x, t ) EA x
得到
傅氏级数解
o ' ' F ( x, t ) EA O n ( x) cos nt P n ( x) sin nt 2 EA n 1
将（a）、(b)、(c)式代入一维波动方程，并经整理就得
x u i 1, j (1 vt )u i , j 1 (2 vt )u i , j u i , j 1 2u i , j u i 1, j ct
有杆泵采油简介
复杂化，因此地面示功图很不规则，需要更加细致
的加以分析，也可能无法做出任何判断。
21
参 考 文 献
张琪.采油工程原理与设计.中国石油大学出版社,2000 采油技术手册.石油工业出版社
22
谢 谢 各 位
10
有杆泵抽油系统工况分析
通常情况下油井生产工况是通过液面和示功图 分析。
动液面测试仪测得环空液面深度，可以算出泵
的沉没度，判断地层供液能力。 泵的工作好坏在地面难以直接观察。例如，泵 失效、管柱断脱等，但是地面设备仍工作，难以判 断。可以利用泵示工图判断泵工作。
11
地面示功图
示功图是由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。原理 ：根据泵上下冲程的负荷，测量游梁钢丝绳（悬绳器）受力判断。 理论示功图：上冲程时，要将 井下的抽油杆、活塞和油管柱内的油 提出，钢丝绳受力大。下冲程是下放 活塞和抽油杆，是进油冲程，钢丝绳 受力小。 存在抽油杆拉伸和还原，示功图 ：加载AB-吸入BC-卸载CD-排出DA。
采油方式为人工举升。
常见的人工举升有有杆泵采油和无杆泵采油。
2
主要内容
有杆泵采油 采油装置
有杆泵抽油系统工况分析 动液面 示功图
3
有杆泵采油
有杆泵采油包括游梁式抽油机井有杆泵采油和地面 驱动螺杆泵采油，它们都是用抽油杆将地面动力传递给 井下泵。前者是将抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传 递给井下柱塞泵，后者是将井口驱动头的旋转运动通过
B C A D
载 荷
B
C
位移 固定凡尔和游动凡尔同时严重漏 失。油井无液，负载变化不大，示 功图近似椭圆形。 位移
A
D
采油工程第三章有杆泵采油13
二、抽油泵
抽油泵是有杆泵抽油 系统中的主要设备
1、泵的结构
泵筒
四大部分
吸入阀(固定阀) 活塞
排出阀(游动阀)
2、泵的类型
第二节 抽油机悬点运动规律 运动规律：位移 S、速度 v 、加速度 a 的变化规律
悬点：抽油杆通过悬绳器及毛辫子连接在驴头上的
悬挂点。
固定杆：游梁支点与
四 曲柄轴中心的连线 连 杆 机 构 游动杆：曲柄、连杆
、游梁后臂
悬点运动可以简化为简谐运动和曲柄滑块运动
一、简化为简谐运动时的悬点运动规律
条件： r/l→0 r/b→0
3.加重杆
抽油杆柱在向下运动时，由于阻力和浮力作用，抽油杆发生 弯曲，为改善抽油杆柱的工作状况，延长抽油杆柱的工作 寿命，采用在泵以上几十米的杆柱直径加粗，称为加重杆。 加重杆的结构如图所示，是两端带抽油杆螺纹的实心圆钢杆， 一端车有吊卡颈和打捞颈，杆身直径有Φ35、Φ38、Φ51 mm 三种。
4、悬绳器 悬绳器是连接光杆与毛辫子的工具。悬绳器在抽油机工 作时，承担整个工作载荷，在测示功图时安装测试传感器。
点B的运动可以看 作简谐运动，即认为B 点的运动规律和D点做 圆周运动时在垂直中 心线上的投影（C点） 的运动规律相同，即B 点和C点的运动规律相 同。
驴头在下死点 曲柄垂直向上
0C
B点经过时间t时的位移 sB 为：
sB sC r r cos r(1 cos )
根据相似三角形关系可知，悬点位移
1—天车滑轮；2—上钢丝绳；3—上链轮；4— 往返架；5—特殊链节；6—轨迹链条； 7—主动链轮；8—减速箱；9—皮带传动； 10—电机；11—平衡气缸；12—平衡柱塞； 13—平衡链条；14—平衡链轮；15—油底壳； 16—底座；17—机架；18—导轨； 19—滑块；20—主轴销；21—悬绳器；22—光 杆
第三部分有杆泵采油
（二）泵的工作原理
1. 上冲程：抽油杆柱带着活塞向
上运动，活塞上的游动阀受阀球自重和
管内压力作用而关闭。泵内由于容积增 大而压力降低，固定阀在环形空间液柱 压力与泵内压力之差的作用下被打开。 井中原油进泵，同时在井口排出液体。
1.链条式抽油机结构:主要由六大系统组成
动 力 传 动 系 统 电
控 系 统 换 向 系 统
链条式抽油机
平 衡 系 统
润滑 系统
悬 重 系 统
链条式抽油机结构示意图
链条式抽油机
2.链条式抽油机的特点
• 冲程长、冲数低、适用于深井和稠油开采 • 动载荷小、平衡程度好 • 节电、系统效率高
• 节约钢材
第三部分
有杆泵采油
1
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。
2
有杆泵采油概述
有杆泵采油的典型特点是地面能量通过抽油杆、抽 油泵传给井下流体。 有 杆 泵 采 油 常规有杆泵采油： 抽油机旋点的往复运动通过 抽油杆传给井下柱塞泵 井口驱动头的运动通过抽 油杆传给井下螺杆泵
活塞
下游动阀罩
下游动阀 压帽
组合泵筒式管式泵结构图
（一）抽油泵的结构
组合泵筒式管式泵结构图
（一）抽油泵的结构
组合泵筒式管式泵结构图
（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。 按抽油泵泵筒结构又分为 整筒泵和组合泵（衬套泵）。
(一)游梁式抽油机 1.游梁式抽油机的分类： 游梁式抽油机 普通式 基本型 变型 前置式
采油工程第三章有杆泵采油5-6.ppt
为了求出声波在环形空间中传播的速度，在距离井口一 定深度 L1 处安装音标。
液面深度
L L1 t t1
用双频回声仪测得的液面曲线。
在这种液面曲线上量取10个油管接箍反射波之间的纸带 长度作为 t1 ，量取从井口波到液面波之间的纸带长度作
为t，以10根油管的长度作为 L1， 也可求出液面深度为
Pf o gH f o g(H L f )
沉没度 hS ：泵的吸入口沉没在动液面以下的深度。
油井的采油指数为： J Q
Q
Q
Pe Pf o g(H S H f ) o g(L f LS )
令
K
Jo g
HS
Q H
f
Q L f LS
，则油井的流动方程可表达为：
Q K (H S H f ) K (L f LS )
二、
（一）地层方面的措施
1．对于注水开发的油田，加强注水，保持油层能量高， 液面高。 2．采取有效的防砂措施。
(二) 井筒方面的措施
1. 在保证泵的理论排量不变，即 f P、s、n的乘积不变，改变各个参数的
大小时，泵效也改变，如果选用合理的参数，泵效可提高。
一般选用大冲程、小冲数、适当的泵径
2、确定合理的下泵深度和合理的沉没度 下泵深度越小，冲程损失越小，泵效越高； 下泵深度越大即沉没度越大，沉没压力越高，气体影响越小。
式中 Q —— 油井产量，t /d； K —— 称为米采油指数，t /(d·m)。
米采油指数 K 和采油指数 J 一样，也表示单位生产压差 下的原油日产量，只是这时的生产压差是用液柱高度差或液 面深度差表示。
（二）液面位置的测量 原理：利用回声仪测量声波从井口传播到液面再返回到井 口所用的时间t，再求出声波在环形空间中传播的速度，则 液面深度为：
第三章 有杆泵采油
第三章有杆泵采油机械采油：通过给井中原油补充机械能将油采到地面的方法称为机械采油。
分类：机械采油法分为有杆泵采油和无杆泵采油等方法。
第一节有杆泵抽油装置有杆泵抽油系统的基本组成：由抽油机、抽油泵和抽油杆三大部分组成游梁式抽油机－深井泵抽油装置（见图3－1所示）：用油管把深井泵下入到井内液面以下，在泵筒下部装有只能向上打开的吸入阀，用抽油杆把柱塞下入泵筒内，柱塞上装有只能向上打开的排出阀，通过抽油杆柱把抽油机驴头悬点产生的上下往复运动传递给抽油泵向上抽油。
一、抽油机（一）游梁式抽油机游梁式抽油机的基本组成：1）换向机构：游梁－连杆－曲柄机构(四连杆)2）减速机构：由皮带轮、皮带、减速器组成。
3）动力设备：电动机或内燃机。
4）辅助装置：杀车装置、底座等工作原理：电动机通过传动皮带将高速旋转运动传递给减速器输入轴，经减速后由低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作上下往复直线运动。
游梁式抽油机类的类型：（1）普通式：①基本型：抽油机的前臂和后臂接近等长（见图3－2）②变型：前臂长，可适应长冲程（2）前置式：其结构与普通式相同（见图3－3），只是支架轴和横梁轴互换了位置；上冲程曲柄转角为195°，下冲程为165°；当驴头在右侧时，曲柄顺时针转动；上冲程比下冲程慢，使抽油机承载能力强。
游梁式抽油的结构：(1)驴头驴头是装在游梁近井口端的一个带弧面构件，由钢板或三角铁焊接制成。
驴头的作用：是在游梁摆动的情况下保证光杆始终对准井口中心位置。
驴头的类型：根据移开井口的方式可分为，上翻式，可拆卸式和侧转式三种，如前图前所示。
上翻式(图a)：修井时可把驴头上翻到游梁上。
这种驴头由于修井作业时可以用大钩提放，较为方便迅速，但缺点是笨重、不安全；侧转式驴头(图c)俗称歪脖子，由于移开井口操作时不需爬上游梁，故安全可靠，但缺点是不灵活,侧转费力；可拆卸的驴头(b)一般只用于小型抽油机。
《有杆泵采油》课件
适用性
适应性强
有杆泵采油系统适用于各种类型的油田，尤其在斜井和水平井中表现出较好的 适应性。
可靠性高
经过多年的实践检验，有杆泵采油系统表现出较高的可靠性和稳定性，能够保 证长期的稳定生产。
04
有杆泵采油操作流程
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
开井采油
启动抽油机
停井操作
按照停井方案进行操作，关闭 相关阀门和设备，确保油井安 全关闭。
修井作业
针对需要修井的油井，进行相 应的修井作业，恢复油井产能 。
开井复产
修井作业完成后，按照操作规 程重新开井采油，确保油井恢
复正常生产。
05
有杆泵采油优缺点分析
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
有杆泵采油的定义
01
有杆泵采油是一种利用地面抽油 机作为动力源，通过抽油杆将动 力传递给井下抽油泵，从而将井 下原油举升到地面的采油方式。
02
它是一种广泛应用于油田开采的 技术，具有开采效率高、成本低 等优点。
有杆泵采油的原理
当抽油机带动抽油杆柱旋转时，井下抽油泵的游动阀和固定阀受到离心力、惯性 力和重力的作用，产生交替的开启和关闭运动，从而实现原油的举升。
02
有杆泵采油系统组成
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
抽油机
01
02
03
种类
游梁式抽油机、无游梁式 抽油机（链条式、滚筒式 等）
作用
提供动力，将井下的原油 提升到地面
特点
可靠性高、适应性强、寿 命长
抽油杆
有杆泵采油工作原理
有杆泵采油工作原理有杆泵采油是一种常见的油田采油方式，其工作原理是利用泵杆将泵在井底的油液抽到地面。
有杆泵采油是一种传统的采油方式，其优点是成本低、操作简单，但也存在一些缺点，如效率低、易受井深、井壁等因素的影响。
有杆泵采油的工作原理是利用泵杆将泵在井底的油液抽到地面。
泵杆是一根长杆，由多节钢管组成，通过井口的泵杆头与泵相连。
泵杆头是一种特殊的连接器，能够将泵杆与泵的各个部件连接起来。
泵杆头的设计和制造对于有杆泵采油的效率和安全性都有着重要的影响。
有杆泵采油的泵是一种离心泵，其工作原理是利用离心力将油液抽到地面。
泵的各个部件包括泵体、叶轮、轴承、密封件等，这些部件的设计和制造对于泵的效率和寿命都有着重要的影响。
泵的选型和安装也是有杆泵采油的关键环节之一。
有杆泵采油的井口设备包括井口阀、泵杆头、泵杆卡等。
井口阀是一种特殊的阀门，能够控制油液的流量和压力。
泵杆头是一种特殊的连接器，能够将泵杆与泵的各个部件连接起来。
泵杆卡是一种特殊的夹具，能够固定泵杆，防止泵杆在工作过程中发生断裂等事故。
有杆泵采油的工作过程是由地面控制的。
地面的控制系统包括控制台、电机、变频器、传感器等。
控制台是一种特殊的电子设备，能够控制电机的启停、转速等参数。
电机是一种特殊的动力设备，能够将电能转化为机械能。
变频器是一种特殊的电子设备，能够控制电机的转速和输出功率。
传感器是一种特殊的检测设备，能够检测泵的运行状态和油液的流量、压力等参数。
有杆泵采油是一种传统的采油方式，其工作原理是利用泵杆将泵在井底的油液抽到地面。
有杆泵采油的泵是一种离心泵，其工作原理是利用离心力将油液抽到地面。
有杆泵采油的井口设备包括井口阀、泵杆头、泵杆卡等。
有杆泵采油的工作过程是由地面控制的，地面的控制系统包括控制台、电机、变频器、传感器等。
《常规有杆泵采油》课件
抽油机效率问题
总结词
抽油机效率低下是常见的挑战，影响采 油效率和经济效益。
VS
详细描述
随着油田开采进入中后期，原油粘度增加 ，地层条件变得复杂，导致抽油机效率降 低。为了解决这一问题，可以采取优化抽 油机参数、使用新型抽油机、加强设备维 护等措施。
抽油杆断裂问题
总结词
抽油杆断裂是常见的故障之一，可能导致采 油作业中断。
抽油泵优化设计
总结词：提高泵效
详细描述：改进抽油泵的流道设计、材料和制造工艺，提高泵的效率和可靠性，降低内漏和外漏现象 。
采油管柱优化设计
总结词
降低流体阻力
详细描述
优化采油管柱的布局和连接方式，减 少流体在管内的流动阻力，降低能耗 和提高采油效率。
PART 05
有杆泵采油的挑战与解决 方案
REPORTING
02
它主要由抽油机、抽油杆、抽油 泵和油管等设备组成，是油田开 采中最为常见的采油方式之一。
有杆泵采油的历史与发展
有杆泵采油技术起源于19世纪末，至今已有百余年的历史。
随着材料科学、机械制造和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ田开发技术的不断发展，有杆泵采油技术也在不断改进和完善 。
新型材料的出现和应用，提高了抽油设备的耐久性和可靠性；机械制造技术的进步，提高了 抽油设备的效率和稳定性；油田开发技术的进步，使得有杆泵采油技术的应用范围更加广泛 。
效率。
采油管柱堵塞问题
总结词
采油管柱堵塞会导致采油作业受阻，影响生产效率。
详细描述
采油管柱在长期使用过程中可能受到结垢、杂质等因 素影响，导致堵塞。为了解决这一问题，可以采取定 期清洗、加强水质检测、优化采油工艺等措施，以保 证采油管柱的正常运行和生产效率。
延大采油工程原理与设计课件03有杆泵采油
Chapter 4
第一节 抽油设备及其工作原理
抽油设备： 抽油机、抽油杆柱和抽油泵，即“三抽”设备
一、抽油机
1. 游梁式抽油机 （1）分类
抽油机
游梁式抽油机 无游梁式抽油机
游梁式抽油机
常规型（普通型） 前置型 变型
基本型
Chapter 4 （2）结构
第一节 抽油设备及其工作原理
由游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备和 辅助装置四大部分构成
斜直井型
Chapter 4
第一节 抽油设备及其工作原理
（一）抽油机的结构组成
Chapter 4
第一节 抽油设备及其工作原理
（二）抽油机各组成部件的作用
（1）刹车装置：刹车也叫制动器，它是由手柄、刹车中间座、拉杆、锁死弹簧、 刹车轮、刹车片等部件组成。刹车片与刹车轮接触时发生摩擦而起到制动作用。
（2）电动机：电机是动力的来源，一般采用感应式三相交流电动机。它固定在电 机座上由皮带传递动力至减速器大皮带轮。前后对角上有两条顶丝可调节皮带的松 紧度。
（9）游梁：它安装在支架轴承上，绕支架轴承作上下摆动，尾端通过尾轴承与横梁 连接在一起，前端装有驴头，游梁可前后移动调节，以便使驴头始终对准井口。在 复合平衡的机型中，游梁尾部可挂有尾平衡板。
（10）驴头：它装在游梁最前端驴头为弧面，它的弧线是以支架轴承为圆心，以游 梁前臂长为半径画孤而得到的。它保证了抽油时光杆始终对正井口中心。驴头担负 着井内抽油杆、泵摩擦阻力及液柱的重量。
（3）曲柄：它是由铸铁铸就的一个部件，装在减速器输出轴上。曲柄上开有大小 冲程的孔眼叫冲程孔，专门为调节冲程所用。两侧外缘有牙槽并有刻度标记。侧面 开有凹槽是装配重块所用，内侧两边缘为平面，尾部有一吊孔。曲柄头部与输出轴 的连接，头部为叉型，中间开有与减速器输出轴直径相匹配的孔，并开有键槽。叉 型部分由两条拉紧螺栓固定。
有杆泵采油工作原理
有杆泵采油工作原理1. 介绍有杆泵采油是一种常用的油井采油方法，它通过一个数米长的杆，在油井井口与井底的泵和动力源之间传递动力，并通过泵抽取地下原油。
本文将深入探讨有杆泵采油的工作原理。
2. 有杆泵的组成有杆泵采油系统主要由泵、杆和动力源三部分组成。
2.1 泵泵是有杆泵采油系统的核心部分，它负责抽取地下原油并将其送往地面。
通常使用的有杆泵泵型为活塞泵，利用泵内活塞的往复运动来实现吸油和压油。
2.2 杆杆是承担着将泵的动力从地面传递到井底的关键部件。
通常采用的杆材料为高强度合金钢，具有足够的强度和刚性来承受泵的工作负荷。
2.3 动力源动力源是提供有杆泵运行所需动力的设备，常见的动力源包括电动机和内燃机。
电动机通常使用电缆连接，而内燃机则通过传动装置将转动力传递给杆。
3. 工作原理有杆泵采油的工作原理可以简述为：动力源提供动力驱动泵，泵通过杆将此动力传递至井底，井底的泵通过抽吸作用将原油提升至地面。
具体来说，有杆泵采油的工作可以分为以下几个步骤：3.1 吸油阶段•泵向下行程：动力源提供动力，并通过杆将动力传递至井底泵。
泵的活塞向下移动，泵腔内产生负压，吸入原油。
•泵向上行程：杆带动活塞向上移动，泵腔内产生正压，将吸入的原油推向油井管道。
3.2 压油阶段•泵向下行程：动力源继续向下运行，泵的活塞再次向下移动，泵腔内产生负压，继续吸入原油。
•泵向上行程：杆再次带动活塞向上移动，泵腔内产生正压，将吸入的原油推向地面。
4. 优缺点分析有杆泵采油作为一种常用的采油方法，具有以下优点和缺点：4.1 优点•成熟稳定：有杆泵采油技术已经应用多年，各个环节都相对成熟稳定。
•适用范围广：有杆泵适用于各种油井类型，包括陆地、近海和深海井。
•投资成本低：与其他采油方法相比，有杆泵采油的投资成本较低。
4.2 缺点•抽油效率低：有杆泵采油的抽油效率较低，能够采集的有效油层厚度有限。
•维护困难：由于有杆泵采油需要长期运行，对设备的维护和保养要求比较高。
有杆泵采油工作原理
有杆泵采油工作原理有杆泵采油是一种常用的油井采油方式，它的工作原理是利用柱塞泵的压力将地下油藏中的原油通过管道输送至地面。
本文将详细介绍有杆泵采油的工作原理及其应用。
一、有杆泵采油的工作原理有杆泵采油是一种常见的油井采油方式，它由井口设备、泵体、柱塞、阀门、泵杆等部件组成。
其工作原理是利用柱塞泵的原理，通过泵杆将柱塞往复运动，使得泵体内的压力增大，将地下油藏中的原油压入管道，最终输送至地面。
在有杆泵采油过程中，地下的原油首先通过井口设备进入泵体，然后被柱塞隔开，当柱塞往上移动时，泵体内的压力增大，使得阀门关闭，原油被压缩并向上移动。
当柱塞往下移动时，阀门打开，泵体内的压力减小，使得原油再次被吸入泵体内，如此循环往复，最终将原油通过管道输送至地面。
二、有杆泵采油的应用有杆泵采油是一种成熟可靠的油井采油方式，广泛应用于油田开采中。
其优点是采油效率高、适用范围广、运行稳定可靠等。
在油田开采过程中，有杆泵采油常用于中小型油田，其采油效率高于其他采油方式，可以有效地提高油田产能。
此外，有杆泵采油还可以根据地质条件进行调整，采油深度、产量等都可以进行灵活调整，适合不同类型的油田开采。
三、有杆泵采油的发展趋势随着油气资源的不断消耗，传统的有杆泵采油方式已经不能满足油田开采的需求，因此，人们开始研究更加高效、节能的采油方式，以提高油田产能。
人们正在研究利用先进的电子技术、控制技术等手段，对有杆泵采油进行改进，使其更加智能化、自动化。
例如，研究人员正在开发一种智能泵杆系统，利用传感器、控制器等装置对泵杆进行监控，并及时反馈泵杆的状态信息，以提高采油效率。
人们还在研究利用新型材料、新工艺等手段，提高有杆泵采油的耐磨性、抗腐蚀性等性能，以延长其使用寿命，降低维护成本。
有杆泵采油作为一种成熟可靠的采油方式，将在未来的油田开采中继续发挥重要作用，同时，随着技术的不断进步，有杆泵采油将不断升级，更加智能化、高效化。
有杆泵采油分析课件
抽油泵参数
根据油井的产液量、含气量、含砂量 等参数，选择合适的抽油泵参数，以 确保泵的正常运行和采油效率。
井筒设计
井筒结构
根据地质条件和开采要求 ，设计合理的井筒结构， 包括井身结构和套管等。
井筒压力
根据地层压力和采油要求 ，设计合理的井筒压力， 以确保采油的稳定性和安 全性。
井筒防砂
根据地层砂粒径和渗透率 等参数，采取有效的防砂 措施，防止砂粒进入井筒 影响采油效果。
安装井筒压力和温度监测系统，实时监测井筒内压力和温度变化， 为优化采油提供数据支持。
地面设备优化
地面管线
01
优化地面管线布局，减小流体阻力，提高输油效率。
储油设备
02
采用合适的储油设备，如储罐、油罐车等，满足采油和运输需
求。
地面泵
03
根据采油需求和输油能力，选择合适的地面泵，提高输油效率
。
PART 04
有杆泵采油系统故障诊断 与处理
抽油杆故障诊断与处理
抽油杆断脱
由于长时间受交变载荷作用，抽油杆可能发生疲劳断裂；或 因偏磨，使抽油杆磨损减薄、变形、弯曲等而断裂。应定期 检查抽油杆，使用合格的抽油杆，及时更换断脱的抽油杆。
抽油杆松动
由于抽油杆接箍或扶正器松动，或因螺旋副的旋转力矩作用 使抽油杆在管内发生转动，严重磨损油管，导致抽油杆松动 。应定期紧固抽油杆接箍或扶正器，确保其牢固可靠。
抽油泵故障诊断与处理
抽油泵漏失
由于柱塞与泵筒间的间隙过大、凡尔球与凡尔座间的密封失效等，造成抽油泵 漏失。应定期检查泵筒、柱塞、凡尔球和凡尔座等零件的磨损情况，及时更换 损坏的零件。
抽油泵卡泵
由于砂、蜡或其他杂质进入泵内，或因柱塞与泵筒间的间隙过小，导致抽油泵 卡泵。应定期清洗抽油泵，确保其通畅无阻。
有杆采油装备与无杆采油装备
有杆采油装备与无杆采油装备目前，机械采油的型式很多。
通常按照是否用抽油杆来传递动力，可将机械采油分为两大类：1、有杆泵采油——是指地面动力通过一系列的机械传动带动抽油杆柱，再由抽油杆柱带动井下抽油泵活塞上、下往复运动，将井内原油抽至地面的采油方法。
有杆泵采油设备主要包括：游梁式抽油机—抽油泵装置和无游梁式抽油机—抽油泵装置。
其中无游梁式抽油机—抽油泵装置又分为链条式抽油机，液压式抽油机，顶部电机驱动式抽油机和直线电机驱动抽油机。
2、无杆泵采油——利用不借助于抽油杆柱来传递动力的抽油设备来进行的机械采油的方法统称为无杆泵采油。
目前，无杆泵采油设备主要有：水力活塞泵，电动潜油离心泵，电动潜油单螺杆泵，射流泵和振动泵等。
一、有杆采油装备游梁式采油装备是国内外应用最广泛的采油设备，它出现较早，结构简单、制造容易、维护方便。
该装置主要由三部分组成：1)地面部分—游梁式抽油机，它由电动机、减速箱和四连杆机构组成。
2〕井下部分—抽油泵。
它悬挂在套管中油管的下端。
3〕联系地面和井下的中间部分—抽油杆柱，它由一种或几种直径的抽油杆和接箍组成。
为了提高效率，采用了前置型游梁式抽油机和异相式曲柄平衡抽油机，有效的改善了游梁式抽油机的平衡效果，可以降低抽油杆中的应力，节约能源，提高设备的使用寿命，同时，保留了游梁式抽油机的特点。
随着井深和产量的不断增加，同时随着油井开采复杂条件的经常出现〔如高粘、多蜡、多砂、多气、水淹和强腐蚀性等条件〕，游梁式抽油机—抽油泵装置的缺点就很明显，主要是抽油机的重量增大，在生产中抽油杆的事故增多而抽油泵的排量降低。
为了减轻抽油机的重量，采用无游梁式抽油机。
它的特点是保留抽油杆，维持有杆抽油设备的工作方式。
无游梁式抽油机，特别是液压式抽油机的采用，可以降低抽油杆柱中的应力和改善它的工作条件，因而扩大了有杆抽油设备的使用范围。
1、基本型游梁式抽油机基本型游梁式抽油机最常用，它主要由游梁、驴头、横梁、连杆、曲柄、平衡重、减速箱、制动机构、支架等组成。
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新型抽油机——链条式抽油机
采油工程
✓ 整机结构紧凑，重 量轻
✓易实现长冲程
✓ 90%冲程长度时匀速 运动，惯性载荷和动载 荷小
✓ 峰值扭矩小，节能
✓ 运动部件寿命较短， 现场较难维护
新型抽油机——直线电动机抽油机
采油工程
✓ 直接把电能转化为直线运动， 不需要任何中间转换机构
✓结构简单、运行可靠、传递 效率高、机械损耗小
14—横 梁 ;15—游 梁 平 衡 块 ;16—游 梁 ;17—支 架 ;18—驴 头 ;19—悬 绳 器 ;20—底 座
游梁式抽油机主要部件介绍
采油工程
1.驴头
由钢板制成，主要作用是保证抽油时光杆始终对准井口中心位置。
2.游梁
由刚性好的钢板制成，主要作用是绕支点轴承做摇摆运动传递动力， 同时又是承受载荷的主要部件。
又称曲柄偏置式游梁抽油机，其平衡重中心线与曲柄中心线有一相 位角，使峰值扭矩降低，所需电机功率小，节能。
采油工程
新型抽油机——异形双驴头游梁式抽油机
✓ 可变四连杆机构 ✓ 后臂长和夹角改变 ✓ 载荷大时平衡力矩 大，载荷小时力矩小， 降低减速箱峰值扭矩 ✓ 节能20－60%.
新型抽油机——弯梁式抽油机
图3-3
前置式气动平衡抽油机结构简图
气平衡抽油机缺点： 气缸系统成本高，故障率 高，运行费用高
新型抽油机：为了节能和加大冲程。
游梁式抽油机 异相型游梁式抽油机
采油工程
异形游梁式抽油机
节能
弯梁式抽油机
无游梁式抽油机 链条式抽油机
皮带抽油机
加大冲程和节能
液压抽油机
直线电动机抽油机
新型抽油机——异相型游梁式抽油机
抽油机技术发展历程 木制磕头机
常规游梁式抽油机
前置式、异相、空气平衡式
无游梁抽油机（链条、皮带）－20世纪70年代
又回到四连杆机构（可变）－异型、弯梁、调径 变矩、杠铃游梁－ 20世纪80年代后
游梁式抽油机组成
采油工程
游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置
图4-2 抽油机结构简图1—刹装置;2—电动机;3—减速箱皮带轮 ;4—减速箱;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—横梁轴;
CYJ-常规型
游梁式抽油机系列代号 CYJQ-前置型 CYJY-异相型
采油工程
(2)抽油杆：能量传递工具，将抽油机动力传递给 井下深井泵。
100多年前我国四川盐卤井中使用藤条做的抽油杆 1984年美国Samuel M.Jones 第一个获得金属抽油杆专利 20世纪70年代以来，发明新材料、新技术、新工艺的新型抽油杆
3.连杆
由无缝钢管制成，主要作用是连接曲柄和横梁，传递动力。
4.曲柄
装在减速箱输出轴两侧，共两个，有4－8个圆孔，用来调节冲程。 曲柄上装有两个平衡块，调节平衡。
游梁式抽油机主要部件介绍
采油工程
5.减速箱
把电动机的高速运动(1450r/min)变为抽油机曲柄的低速运动(7－15r/min)
6.悬绳器
梁带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬绳器便带动抽 油杆柱作往复运动。
游梁式抽油机分类
后置式
采油工程
前置式
采油工程
后置式和前置式抽油机不同点：
①游梁和连杆的连接位置不同。
图3-2 后置式抽油机结构简图
②平衡方式不同—后置式多采用机械 平衡；前置式多采用气动平衡。
③运动规律不同—后置式上、下冲 程的时间基本相等；前置式上冲程 较下冲程慢。载荷较小，峰值扭矩 小，节能。
有杆泵采油分类：
(1) 常规有杆泵采油：抽油机悬点的往复运动通 过抽油杆传递给井下柱塞泵。
(2) 地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋转运 动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。
常规有杆泵采油(SRP)
Sucker Rod Pumping
采油工程
常规有杆泵采油是目前我国最广泛应用的采油方式，大约有80%以 上的油井采油采用该举升方式。
1-外螺纹接头； 2-卸荷槽； 3-推承面台肩； 4-扳手方径； 5-凸缘； 6-圆弧过渡区
采油工程
抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、28mm
抽油杆的长度一般为8000mm或7620mm，另外，为了调节 抽油杆柱的长度，还有长度不等的抽油杆短节。
带有钢丝绳的柔性连接件，作用是把驴头和光杆连接起来， 保证光杆与驴头弧面相切，同时又承受和传递载荷， 可在其上下盘之间装动力仪，测示功图。
7.刹车装置
可以把驴头和曲柄停在工作需要的任何位置，以便检查维修、调平衡、 调冲程等。
(一)抽油机
采油工程
工作原理
工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱
传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆经横
采油工程
采油工程
采油工程
第三章 常规有杆泵采油
采油主要原理 采油设备 设计方法 新工艺及新进展
主要内容
采油工程
✓ 抽油装置及泵的工作原理 ✓ 抽油机悬点运动规律及悬点载荷 ✓ 抽油机平衡、扭矩及功率 ✓ 有杆抽油泵效 ✓ 有杆抽油系统设计 ✓ 有杆抽油系统工况分析
采油工程
有杆泵采油典型特点： 地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体。
常规有杆泵采油(SRP)
采油工程
常规有杆泵采油是目前我国最主要的采油方式，大约有80%以上的 油井采油采用该举升方式。目前我国大约有抽油机8万多台。耗电量为 油田开发总用电量的1/4。系统效率为20%左右。
优点：结构简单、耐用、操作方便、维修方便 缺点：系统效率低，大马拉小车，能耗高
地面驱动螺杆泵采油 (PCP) Progressive Cavity Pumping
采油工程
采油工程
第一节 抽油装置及泵的工作原理
一、抽油装置
驱动设备－抽油机
设 备
(Beam Pumping Unit/Pumping Jack)
传动设备－抽油杆
组
(Sucker Rod)
成
举升设备－抽油泵
(Pump)
其它附件
采油工程
(一)抽油机
是有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能，包 括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。
采油工程
游梁式抽油机系列型号表示方法 CYJ 12—3.3—70(H) F(Y，B，Q)
F：复合平衡 Y：游梁平衡 平衡方式代号 B：曲柄平衡 Q：气动平衡 减速箱齿轮形代号，H为点啮合双 圆弧齿轮，省略--渐开线人字齿轮
减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m 光杆最大冲程，m
悬点最大载荷，10 kN