石油工程概论机械采油技术
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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。 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。按其结构 特征可分为：普通接箍、异径接箍和特种接箍。 普通接箍：连接等直径的抽油杆 异径接箍：用于连接不同直径的抽油杆 特种接箍：主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍，用于斜
第十章 机械采油技术
★ ★
有杆泵采油基础 无杆泵采油基础
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最广泛应用的采油方式，
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。
冲次：一分钟的时 在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体 间内抽油泵吸入与 体积都等于柱塞让出的体积： 排出的周期数。
V f pS
大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。
常规有杆泵采油是目前我国最广泛应用的采油方式。
中石油近几年有杆泵采油比例
100%
93%
75%
93%
89%
50%
25%
2003
2004
2005
第一节 有杆泵采油基础
一、抽油装置
抽油机 设 备 组 成 抽油杆 抽油泵
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，包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。
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； 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
按照抽油泵在油管中的固定方式可分为：管式泵和杆式泵
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Fra Baidu bibliotek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。
(5)合理利用气体能量及减少气体影响
四、地面示功图分析
示功图：载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。 地面示功图或光杆示功图：悬点载荷与位移关系的示功图。
1 Bl
V液 V活
Sp S
3.提高泵效的措施
(1)选择合理的工作方式
①选用大冲程、小冲次，减小气体影响，降低悬点载荷， 特别是稠油的井。
②连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。 ③深井抽汲时，S和N的选择一定要避开不利配合区。 (2)确定合理沉没度。 (3)改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。 (4)使用油管锚减少冲程损失
前置式气动平衡抽油机结构简图
后置式抽油机结构简图
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。
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 链条式抽油机 节能
宽带传动抽油机
液压抽油机
加大冲程
游梁式抽油机系列型号表示方法 CYJ 12—3.3—70(H) F(Y，B，Q)
每分钟的排量为： Vm f p SN
泵的理论排量
每日排量: Qt 1440 f p SN k p SN
三、泵效及其影响因素
1.泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。
Q / Qt
2.影响泵效的因素
(1) 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩 入 (2) 气体和充不满的影响 (3) 漏失影响 (4) 体积系数的影响 B
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。
扶正器
井或普通油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力，
减少对油管的磨损
超高强度抽油杆
特 种 抽 油 杆
玻璃钢抽油杆 空心抽油杆 电热抽油杆
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。
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、产量较小的油井。
(3)抽油杆：能量传递工具。
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
抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、28mm，
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。
A-管式泵
B-杆式泵
管式泵特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须
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，120 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
第十章 机械采油技术
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有杆泵采油基础 无杆泵采油基础
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最广泛应用的采油方式，
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。
冲次：一分钟的时 在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体 间内抽油泵吸入与 体积都等于柱塞让出的体积： 排出的周期数。
V f pS
大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。
常规有杆泵采油是目前我国最广泛应用的采油方式。
中石油近几年有杆泵采油比例
100%
93%
75%
93%
89%
50%
25%
2003
2004
2005
第一节 有杆泵采油基础
一、抽油装置
抽油机 设 备 组 成 抽油杆 抽油泵
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，包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。
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； 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
按照抽油泵在油管中的固定方式可分为：管式泵和杆式泵
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Fra Baidu bibliotek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。
(5)合理利用气体能量及减少气体影响
四、地面示功图分析
示功图：载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。 地面示功图或光杆示功图：悬点载荷与位移关系的示功图。
1 Bl
V液 V活
Sp S
3.提高泵效的措施
(1)选择合理的工作方式
①选用大冲程、小冲次，减小气体影响，降低悬点载荷， 特别是稠油的井。
②连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。 ③深井抽汲时，S和N的选择一定要避开不利配合区。 (2)确定合理沉没度。 (3)改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。 (4)使用油管锚减少冲程损失
前置式气动平衡抽油机结构简图
后置式抽油机结构简图
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。
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 链条式抽油机 节能
宽带传动抽油机
液压抽油机
加大冲程
游梁式抽油机系列型号表示方法 CYJ 12—3.3—70(H) F(Y，B，Q)
每分钟的排量为： Vm f p SN
泵的理论排量
每日排量: Qt 1440 f p SN k p SN
三、泵效及其影响因素
1.泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。
Q / Qt
2.影响泵效的因素
(1) 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩 入 (2) 气体和充不满的影响 (3) 漏失影响 (4) 体积系数的影响 B
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。
扶正器
井或普通油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力，
减少对油管的磨损
超高强度抽油杆
特 种 抽 油 杆
玻璃钢抽油杆 空心抽油杆 电热抽油杆
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。
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、产量较小的油井。
(3)抽油杆：能量传递工具。
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
抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、28mm，
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。
A-管式泵
B-杆式泵
管式泵特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须
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，120 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