有杆泵采油
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。
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。
第03章有杆泵采油-2讲解
B
Bl
一、柱塞冲程
第四节 泵效计算
交变载荷作用
抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩
柱塞冲程小于光杆冲程
液柱载荷交替地由油管转移到抽油杆柱和由抽油杆柱
(一)静载荷作用下的柱塞冲程
转移到油管，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。
一、柱塞冲程
上冲程中：抽油杆加载，油管卸载。 1） A B驴头上 行，游动阀关闭， 抽 油杆加载W’ l ，杆伸 长λr 。 2） B B’与此同 时，管卸载W’ l ，缩 短λt ，活塞与衬套无 相对位移，吸入阀关 闭。 3）B’ C吸入阀 打开，B’C=Sp =S(λr + λt )=S-λ
一、柱塞冲程
API方法：
抽油杆柱振
动对柱塞冲
程的影响存 在着冲次、 冲程配合的 有利与不利 区域。
二、气体和充不满的影响
通常： P泵入口 Pb 气体进泵减少 V液进泵
气锁：由于气体在泵内的压缩和膨胀，使得吸入 阀无法打开而抽不出油，这种现象称为“气锁”。 充满系数:是指每冲次吸入泵内的原油(或液体)的 体积 Vo 与活塞让出容积 V p 之比，即
Vo V p Vs 1 Rgo
Vo ' Vo Vs
Vp Vs 1 Rgo
Vs
Vp Vs Rgo 1 Rgo
1 K s Rgo 1 Rgo
Vo ' V p Vs Rgo 1 Vp 1 Rgo V p
Vs 1 Rgo Vp 1 Rgo
若油层能量低或 o高，造成冲不满，可以 采用：加深泵挂，增加 沉没度，实施增产措 施，优选抽汲参数，若 为稠油，可以降粘。
Rgo
( R p Rs )(1 f w ) pi 0.1
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。
有杆泵采油有杆泵采油系统选择设计
有杆泵采油有杆泵采油系统选择设计有杆泵采油系统选择设计新投产或转抽的油井，需要合理地选择抽油设备；油井投产后，还必须检验设计效果。
当设备的⼯作状况和油层⼯作状况发⽣变化时，还需要对原有的设计进⾏调整。
进⾏有杆泵采油井的系统选择设计应遵循的原则是：符合油井及油层的⼯作条件、充分发挥油层的⽣产能⼒、设备利⽤率较⾼且有较长的免修期，以及有较⾼的系统效率和经济效益。
这些设备相互之间不是孤⽴的，⽽是作为整个有杆泵抽油系统相互联系和制约的。
因此，应将有杆泵系统从油层到地⾯，作为统⼀的系统来进⾏合理地选择设计，其步骤为：1) 根据油井产能和设计排量确定井底流压；2) 根据油井条件确定沉没度和沉没压⼒；3) 应⽤多相垂直管流理论或相关式确定下泵深度；4) 根据油井条件和设备性能确定冲程和冲次；5) 根据设计排量、冲程和冲次，以及油井条件选择抽油泵；6) 选择抽油杆，确定抽油杆柱的组合；7) 选择抽油机、减速箱、电动机及其它附属设备。
⼀、井底流压的确定井底流压是根据油井产能和设计排量来确定的。
当设计排量⼀定时，根据油井产能便可确定相应排量下的井底流压。
设计排量⼀般是由配产⽅案给出的。
⼆、沉没度和沉没压⼒的确定沉没度是根据油井的产量、⽓油⽐、原油粘度、含⽔率以及泵的进⼝设备等条件来确定。
确定沉没度的⼀般原则是：1) ⽣产⽓油⽐较低的稀油井，定时或连续放套管⽓⽣产时，沉没度应⼤于50 ；2) ⽣产⽓油⽐较⾼，并且控制套管压⼒⽣产时，沉没度应保持在150 以上；3) 当产液量⾼、液体粘度⼤(如稠油或油⽔乳化液时)，沉没度还应更⾼⼀些。
由于稠油不仅进泵阻⼒⼤，⽽且脱出的溶解⽓不易与油分离，往往被液流带⼊泵内⽽降低泵的充满程度，因此，稠油井需要有较⾼的沉没度。
这样，既有利于克服进泵阻⼒，⼜可减少脱⽓，以便保持较⾼的充满程度。
⼀般情况下，稠油井的沉没度应在200 以上。
当沉没度确定后，便可利⽤有关⽅法计算或根据静液柱估算泵吸⼊⼝压⼒。
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
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）
有杆泵采油技术讲解
一、抽油机
是抽油机一深井泵采油系统的主要地面设备
（一）抽油机的分类
机械式传动抽油机 按传动方式可分为
液压传动抽油机
常规式抽油机 曲柄平衡
游梁式抽油机 前置( 移 )抽油机 气动平衡
按外形结构和
异形游梁式抽油机
原理可分为
塔架式抽油机
无梁式抽油机 链条式抽油机
矮形异相曲柄平衡抽油器、驴头、游梁、 横梁、连杆、支架、曲柄、平 衡块、减速箱、刹车装置、底 座及各种连接轴承组成。
辅机：
由电动机 , 电路控制装置 组成
3.主要部件的作用:
(1)驴头与游梁的连接方式有三种 ： 悬挂式连接 穿销式连接 螺栓连接
(2)驴头移开井口的方法：
上翻式 :修井时把驴 头翻到游梁上，驴 头穿销为横穿式 , 可 上翻 1800。可以用 大钩提放，方便迅 速，但笨重不安 全．
有杆泵采油技术
在油田开发过程中,如油井不能自喷,则必须 借助机械的能量进行采油．机械采油是指人为 地通过各种机械从地面向油井内补充能量,举油 出井的生产方式．
有杆泵采油 目前使用的机械采油
无杆泵采油
培训内容
抽油机—深井泵采油系统
深井泵采油系统 —抽油机
1.抽油机
主要内容： 2.抽油杆
3.抽油泵
非常规型抽油机
1. 异形游梁式抽油机
①结构特点 ：
用一个后驴头来代替了普通游梁式抽油机的尾 轴 , 并用一根驱动绳辫子来连接横梁 , 构成了 抽油机的四连杆机构。
②工作原理： 电动机将其动力传递给减速器 , 经曲柄、连杆、 横梁、驱动绳辫、后驴头带动前驴头绕支架轴摆 动。前驴头上下运动通过悬绳器带动抽油杆、活 塞上下往复运动,抽油出井。
块 (5) 平衡块 : 减小上下行载荷
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。
有杆泵采油装置
基本型抽油机
❖ 基本型抽油机游梁旳前臂和后臂接近等长， 驴头在左曲 柄顺时针旋转为正传，但正转和反转效果相同。
变型抽油机
❖ 前长变型抽油机为适应长冲程做成前臂长，驴头端重。 ❖ 异相变型抽油机又称曲柄偏置抽油机，它旳平衡重中心线与曲柄中心线有一
5—内泵筒；6—固定阀
二、抽油泵
❖ 1.管式泵
❖ (1)管式泵旳构造及下井方式
❖ (2)管式泵旳特点是构造简朴，成本低， 在相同油管直径下允许下入旳泵径较 杆式泵大，因而排量大。但检泵时必 须起下管柱，修井工作量大，故合用 于下泵深度不大，产量较高旳，含气 量较小，含砂量较大旳浅井。
图3-5 抽油泵示意图 a． 管式泵 b．杆式泵
经过井口密封盘根，上端经过悬绳器和绳辫子与抽油机驴头
相连。驴头在下死点时，光杆伸入盘根盒下列旳长度称为方
入，盘根盒以上到悬绳器之间光杆旳长度称为方余，光杆旳
方入要不小于光杆冲程。
❖ 2． 抽油杆
❖ 3． 加重杆
图3-6-2 抽油杆示意图
3.悬绳器——悬点
❖
悬绳器是连接光杆与绳辫
子旳工具，由上下两块扼板构
抽油泵构造简朴，便于起下，制造泵旳
材料耐磨，抗腐蚀性能好，使用寿命长，
加工安装质量高，降低使用故障率。
❖
抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、 排出阀四大部分构成。按照抽油泵在井
图3-5 抽油泵示意图 a． 管式泵 b．杆式泵
1—油管；2—游动阀；
下旳固定方式，可分为管式泵和杆式泵。 3—卡簧；4—活塞；
游梁式抽油机型号代号
（二）链条式抽油机
❖ 链条式抽油机旳构造主要 由
《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。
采油工程第3章有杆泵采油
②抽油井工作制度与含水的变化关系
采油工程原理与设计
当油层和水层压力相同(或油水同层)时，油井含水不随工作 制度而改变；
当出油层压力高于出水层压力时，增大总采液量(降流压)， 将引起油井含水量的上升；
当水层压力高于油层压力时，加大总采液量，将使油井含 水量下降。
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采油工程原理与设计
(三)抽油杆柱的振动对柱塞冲程的影响
液柱载荷交变作用 抽油杆柱变速运动
抽油杆柱振动
抽油杆柱变形
理论分析和实验研究表明：抽油杆柱本身振动的相位在上 下冲程中几乎是对称的，即如果上冲程末抽油杆柱伸长，则下 冲程末抽油杆柱缩短。因此，抽油杆振动引起的伸缩对柱塞冲 程的影响是一致 ，即要增加都增加，要减小都减小。其增减 情况取决于抽油杆柱自由振动与悬点摆动引起的强迫振动的相 位配合。
图3-30 有气体影响的示功图
②充不满影响的示功图
采油工程原理与设计
充不满现象：地层产液在上冲程末未充满泵筒的现象。
图3-31 充不满的示功图
液击现象：泵充不满生产时，柱塞与泵内液面撞击引 起抽油设备受力急剧变化的现象。
2.漏失对示功图的影响 ① 排出部分的漏失
图3-32 泵排出部分漏失
采油工程原理与设计
V L1 t1 / 2
图3-26 声波反射曲线
L
L1
t t1
图3-25 静液面与动液面的位置
2.无音标井
采油工程原理与设计
根据波动理论和声学原理，声波在气体中的传播速度为：
V KP
利用气体状态方程确定气体密度：PV
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。
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r(sin
2
sin 2)
a b
A点加速度:
WA
dvA dt
2r(cos cos2) a
b
图3-9 曲柄滑块机构简图
图3-11 悬点加速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计
算；3-按曲柄滑块机构计算
图3-10 悬点速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计
油 电热抽油杆 杆
连续抽油杆
柔性抽油杆：如钢丝绳抽油杆
二、泵的工作原理
(一)泵的抽汲过程
1)上冲程 抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱
塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。 泵内压力降低，固定阀在环形空
间液柱压力(沉没压力)与泵内压力之
差的作用下被打开。 泵内吸入液体、井口排出液体。
泵吸入的条件：
泵内压力(吸入压力)低于沉没
异形游梁式抽油机
双驴头游梁式抽油机
链条式抽油机
液压增程抽油机
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 平衡方式代号 Y：游梁平衡
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
游梁式抽油机组成
游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置
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
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
后置式和前置式
不同点：
①游梁和连杆的连接位置不同。
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。
压力。
A-上冲程
2)下冲程
柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。
泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞 以上液柱压力时，游动阀被顶开。
柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞 上部，使泵排出液体。 泵排出的条件：
泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的 液柱压力。
柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一 个冲程内完成进油与排油的过程。
有杆泵占机采井的90%以上。全国产液量的60％、
产油量的75%靠有杆抽油采出。
第一节 抽油装置及泵的工作原理
一、抽油装置
抽油机
设 备
抽油杆
组 抽油泵
成
其它附件
抽油过程介绍
(一)抽油机
有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化 为机械能，将旋转运动转化成往复运动。 包括：游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种
光杆最大冲程， 悬m点最大载荷，10 kN CYJ-常规型 游梁式抽油机系列代号 CYJQ-前置型
CYJY-异相型
(2)抽油泵：机械能转化为流体压能的设备
一般要求
a.结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠；
b.制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长；
c.规格类型能满足油井排液量的需要，适应性强；
图3-7 抽油机四连杆机构简图
则B点经过t时间(曲柄转角φ)时位移为：
SB r(1 cos) r(1 cost)
以下死点为坐标零点，向上为坐标正方向，
则悬点A的位移为：
SA
a b
SB
a b
r(1 cost)
A点的速度为:
v dSA a r sint
A dt b
A点的加速度为:
WA
dv A
(3)抽油杆：能量传递工具。
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。 抽油杆的强度：C级杆(570MPa)、D级杆(810MPa) 接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。
超高强度抽油杆(EL级杆)
特 玻璃钢抽油杆
种 抽
空心抽油杆
光杆冲程：光杆从上死点到下死点的距离。B-下冲程
（二)泵的理论排量
泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱
塞在泵内让出容积，井内液体进泵和从泵内排出
井内液体。
在理想情况下，活塞上、下一冲次次进：入一分和钟排的出时的 液体体积都等于柱塞让出的体积间：内抽油泵吸入与
V fpS
排出的周期数。
每分钟的排量为：Vm
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
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。
常规有杆泵采油是目前我国应用最广泛的采油方
式，我国机械采油井占总井数的90%以上，其中
图3-2 后置式抽油机结构简图
图3-3 前置式气动平衡抽油机结构简图
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。
新型抽油机：为了节能和加大冲程
节能
异相型游梁式抽油机 异形游梁式抽油机 双驴头游梁式抽油机
加大冲程
链条式抽油机 宽带传动抽油机
液压抽油机
图3-4 异相型游梁式抽油机
f SN p
泵的理论排量
每日排量: Qt 1440f pSN
第二节 抽油机悬点运动规律及载荷
一、抽油机悬点运动规律 (一)简化为简谐运动时悬点运动规律
假设条件：r/l0、r/b0 游梁和连杆的连接点B的运动可
看做简谐运动，即认为B点的运
动规律和D点做圆运动时在垂直
中心线上的投影(C点)的运动规律
相同。
d.便于起下；
e.结构上应考虑防砂、防气，并带有必要的辅助设备。
主要组成
工作筒(外筒和衬套)、柱塞及游动阀(排出 阀)和固定阀(吸入阀)
分类
按照抽油泵在油管上的固定方式可分为：管式 泵和杆式泵
管式泵：外筒和衬套在地面组装 好接在油管下部先下入井内，然 后投入固定阀，最后再把柱塞接 在抽油杆柱下端下入泵内。 杆式泵：整个泵在地面组装好后 接在抽油杆柱的下端整体通过油 管下入井内，由预先装在油管预 A-管式泵 B-杆式泵 定深度(下泵深度)上的卡簧固定 在油管上，检泵时不需要起油管。 管式泵特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵 时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深 度不很大，产量较高的油井。 杆式泵特点：结构复杂，制造成本高，排量小，修 井工作量小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小
dt
a 2r cost
b
图3-8 简谐运动时悬点位移、 速度、加速度曲线
(二)简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律
假设条件： 0 r l 1 r l
把B点绕游梁支点的弧线运动近
似地看做直线运动，则可把抽油机
的运动简化为曲柄滑块运动。
A点位移：SA
r(1
cos
2
sin2
)
a b
A点速度:
vA
dSA dt