浅谈无游梁式抽油机

浅谈无游梁式抽油机

随着采油设备的深入研究，抽油机在最初的雏形上有了长足的发展。传统的游梁式抽油机以适应野外恶劣工作环境等明显优势，区别于其它众多类型的抽油机，而且以其结构简单、易损件少、坚实耐用、可靠性强、操作简便、维修方便、维护费用低等特点，一直占据有杆泵采油地面设备的主导地位。

标签：游梁式抽油机；电机；链条抽油机

1引言

游梁式抽油机是最古老、应用最广泛的一种型式，工作可靠、坚实，使用和维修方便，并且在常规型基础上发展了多种型式。

常规型游梁式抽油机其工作过程为：用电机带动减速机，减速机带动皮带轮，皮带轮带动曲柄连杆将旋转运动变成驴头悬点的往复运动，依靠抽油杆和光杆传递运动，带动井下抽油泵柱塞提上放下，而将油带出地面进入输油管道中或储油罐中，完成抽油过程。

抽油机工作时，在上、下冲程中，电动机所承受的载荷相差很大。上冲程时，驴头悬点静载荷主要是抽油泵柱塞以上的液柱重量与抽油杆重量之和，提起这部分重量电机需要作很大的功；而下冲程时，液柱重量转移到固定阀和油管上，驴头仅承受抽油杆柱的重量，电机不仅无需做功，反而由于抽油杆自重下落，使电机处于发电机状态。因此，在上、下冲程中，电机的负载极不均匀，加上悬点运动速度和加速度的变化，更加剧了这种不均匀性。结果使抽油机振动加剧，电机、减速箱、抽油泵等效率降低，寿命缩短，抽油杆断裂现象增加，能耗过多。

游梁式抽油机以其特别能适应野外恶劣的工作环境等明显优势，区别于其它众多类型的抽油机。常规型游梁式抽油机更是以其结构简单、易损件少、坚实耐用、可靠性强、操作简单、维修方便、维护费用低等特点，一直占据有杆采油地面设备的主导地位。但是，游梁式抽油机还是存在许多需解决的问题。

2主要的无游梁式抽油机

2.1 链条抽油机。

链条抽油机是我国科技人员独创的一种无游梁抽油机，具有惯性载荷小、冲程长度大、重量轻、节省电能等优点，己在许多油田使用。由传动部分（动力机，皮带、皮带轮、减速器、刹车和联轴器等）、换向部分（主动链轮、被动链轮、往返架和轨迹链条等）、平衡部分（平衡缸、平衡链轮、空气包、油包、平衡链条和压缩机等）、悬吊部分（天车、钢丝绳、悬绳器等）和机架等五部分组成。

链条抽油机的主要特点是采用了轨迹链条的换向机构，轨迹链条上有一个特

殊的链节，其上装有主轴销和滑块，主轴销可在滑块的铜套中转动，滑块与往返架相连，并可在其中作水平滑动。工作时，电动机通过三角皮带和减速箱驱动主动链轮旋转，使得垂直布置的环形轨迹链条在主、被动链轮（主、被动链轮齿数相等，垂直布置）之间运转；轨迹链条则通过特殊链节上的主轴销和滑块带动往返架顺着机架上的轨道作往复匀速直线运动；若特殊链节自链轮右边向下运动，往返架被拉向下，达极限位置时，特殊链节作复合运动，井绕过链轮，到达链轮的左边，进而带动往返架一起向上运动；达上极限位置后，特殊链节又绕过上链轮到达右边，再带动往返架向下；往返架的上横梁连接着绕过天车轮的钢丝绳，通过悬绳器与光杆带动抽油泵抽油。

此类抽油机虽取消了四连杆结构，但其传动效率与游梁式抽油机区别不大。其优点是：（1）90%的冲程长度是匀速运动，只有换向期间才有短时间的加速度，因而动载比较小；（2）总机重量小，为常规游梁抽油机的1/3-1/2；（3）结构紧凑，占地面积小；（4）特别适合作为长冲程抽油机，加大冲程只需要加大塔架高度。

其缺点是：（1）钢丝绳承受交变载荷，而且天轮直径小，钢丝绳通过天轮时反向弯曲，寿命较短；（2）轨迹链条和主轴销是链条传动的薄弱件，容易发生折断事故，而且往往造成机箱内部件损坏；（3）往返架上部两个导轮不能得到良好的润滑，易发生干磨造成部件松动、冲击而损坏零部件。

2.2 液压抽油机。

液压抽油机的研制，美、苏等国始于上个世纪40 年代，上世纪50 年代末期我国也曾进行过研制和试验。但由于制造工艺比较复杂，液压元件可靠性差和效率不高等原因，发展比较缓慢。近年来，由于制造工艺及液压元件质量不断提高，特别是采油工艺的需要，又引起人们的重视。液压抽油机具有无级调节冲程长度、冲次，悬点振动载荷小，控制灵活、方便等优点，可以适应不同的油井状态。液压抽油机主要由液压驱动系统、平衡系统等组成。液压驱动系统主要用于驱动抽油杆，带动抽油泵作上、下往复运动；平衡系统主要用于控制和调节工作行程换向和抽油杆柱运动的平衡，使电动机的负载均匀，达到节省能源的目的。液压抽油机从结构原理方面打破了游梁式抽油机将电能转换成旋转运动，再利用机械方法将旋转运动转变为往复直线运动的模式，利用液压换向实现直线往复运动，传动效率高，一个冲程内90%以上的时间均处于匀速状态，惯性载荷小，运动性能好。但是，其可靠性差，适应性差，所以工业应用仍不多。

2.3 直线电机抽油机。

直线电机抽油机现阶段大多数是地面形式，这种抽油机和传统游梁式抽油机相比，在效率和节能方面有了很大的进步，其简化了机械传动过程。这种抽油机主要由往复直线运动的直线电机，电机控制系统，承受载荷的桁架和顶部转向轮，刹车制动系统和拖动抽油杆的扁钢丝绳组成。直线电机通过扁钢丝绳直接与抽油杆连接（经顶部转向轮转向），在通入变频控制器输出的低频电流后，进行直线往复运动，并带动抽油杆达到往复抽油目的。采用天平平衡方式，平衡效果好。

平衡箱和电机动子在一起，抽油杆用扁钢丝绳直接与电机动子连接，通过顶部转向轮之后，构成天平式平衡。平衡重等于抽油杆质量加上半个液柱载荷；当抽油机电机拖动抽油杆上行时，抽油杆的质量大部分靠平衡重拖动，电机拖动被平衡重平衡之后剩余的半个液柱载荷；当抽油杆下行时，抽油杆靠自身质量下行，电机拖动平衡箱上行，此时动子上行的拉力仍然是半个液柱的载荷。

地下式的直线电机的抽油机，也就是潜油式直线电机抽油机目前还是一个新的领域，相关产品已经出现，但是大都是应用方面的研究，对于其特殊电机的设计及分析方面的理论研究几乎没有找到相关文献及书籍。潜油直线电机抽油机省去了地面上各种笨重的装置，大大简化了系统结构，减小了损耗，提高了系统效率，节能效果好，并且能适应恶劣工作环境，特别适合深井、稠油等油井使用，为新型节能抽油機的制造开辟了一条新的道路，是一种值得研究与开发的新型抽油机。

参考文献

[1] 王军，张吉洪.游梁式抽油机常见故障及处理措施[J]. 中国石油和化工标准与质量，2011，31（10）：19-19.

[2] 张志静. 极端状况下游梁式抽油机的劣化分析与研究[D]. 新疆大学，2015.