第1讲 游梁式抽油机概述

用于停车时控制悬点所在位置；维修时，安全保护。
8、支架 支架结构：常用型钢焊接； 特轻型抽油机：一根圆管 重型抽油机：三腿或者四腿的行架
第二节 抽油机基本参数、分类、表示方法与趋势
•抽油机的功能:从一定井深处抽出一定数量的原油。井深和产量 就标志着抽油机的工作能力。
一、抽油机基本参数： 1、悬点的最大允许载荷Pmax： 2、悬点最大冲程长度Smax； 3、悬点最大冲程次数nmax； 4、减速箱曲柄轴最大允许扭矩Mmax
(2)根据悬点最大冲程长度Smax 短冲程： Smax＜1m 中等冲程： 1m＜Smax≤3 m 长冲程： 3m＜Smax≤6 m 超长冲程： Smax＞6 m (3)根据悬点最大冲程次数nmax 低冲次： nmax≤6min-1 中等冲次： 6 min-1＜nmax≤15 min-1 高冲次： nmax＞15 min-1
（3）地下设备：抽油泵及其配套工具； （4）地层、流体。
◆ 有杆抽油系统的工作原理
电动机通过皮带传动 带动减速箱输入轴上的大 皮带轮转动。经减速箱减 速后，由四连杆机构把减 速箱输出轴的旋转运动变 为游梁驴头的往复运动。 用驴头带动光杆和抽油杆 作上下往复的直线运动。 通过抽油杆再将这个运动 传给井下抽油泵中的柱塞
2、按结构形式分类
• 按结构形式不同：游梁式抽油机分为 常规型、异相型和前置型。

(a)常规型抽油机 (b)异相型—异相曲柄平
衡抽油机
(c)前置型抽油机
•单/两侧 •极位夹角 区别：
•偏置角 •冲程
常规型游梁式抽油机目前油田使用最广，其结构特点是： （1）驴头和四连杆机构分别位于游梁支点的两侧； （2）对称循环：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。 异相（曲柄平衡）型游梁式抽油机的结构特点是：
•
特点：结构简单，但检泵时必须起出油管，
故下泵深度不能很大。
•A-管式泵
•
杆式泵（随抽油杆入井）：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。
•
•B-杆式泵
特点：结构复杂，但检泵时不需要起油管，
故适用于下泵深度大。
泵的工作原理：
(4)根据减速箱曲柄轴最大允许扭矩Mmax 小扭矩： Mmax＜10 kN· m 中等扭矩： 10 kN· m＜Mmax≤30 kN·m 大扭矩： 30 kN· m＜Mmax≤60 kN·m 超大扭矩： Mmax＞60 kN· m (5)根据抽油机装机功率Nr 小功率： Nmax≤5kW 中等功率： 5kW＜Nmax≤25kW 大功率： 25kW＜Nmax≤100kW 超大功率： Nmax＞100 kW
例如：CYJ10-3-53HB
CYJY10-3-53HF
四、抽油机技术现状与发展趋势
1、常规结构游梁式抽油机：常规型和前置型
常规型：驴头和曲柄摇杆机构分别位于支架前后两侧。
平衡方式：曲柄平衡、游梁平衡、复合平衡。
2、节能型游梁式抽油机
抽油机是否节能，即电机耗电量—平衡性能决定的曲柄轴静扭矩。 节能型游梁式抽油机种类较多，如
（3）悬挂偏置抽油机：在前置 式抽油机的基础上，增加了偏 置配重（后驴头）平衡和悬挂 配重平衡（无曲柄平衡）。
（4）调径变矩抽油机：在前置式 抽油机的基础上，游梁平衡取代 曲柄平衡，并由直游梁变为弯型 游梁结构（吊臂和游梁后臂的夹 角和吊臂配重可调）；
平衡：悬挂偏置游梁复合平衡
节能。
平衡：游梁平衡节能。
前置式抽油机分为机械平衡与气动平衡
机械平衡
气动平衡
三、游梁式抽油机的表示方法
游梁抽油机已经系列化、标准化；用类型代号、规格代号、其他代号等标注。
CYJ 12—3.3—70
H
(B，Y，F，Q)
平衡方式代号 B：曲柄平衡 Y：游梁平衡 F：复合平衡 Q：气动平衡
减速箱齿形代号， 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 悬点最大冲程长度，m 驴头悬点最大允许载荷，10 kN CYJ - 常规型 游梁式抽油机系列代号 CYJQ - 前置型 CYJY - 异相型
（1）异相抽油机；
（2）下偏杠铃抽油机；
（3）悬挂偏置抽油机；
（4）调径变矩抽油机； （5）大摆角抽油机（低矮型机）； （6）双驴头抽油机 ； （7）随动游梁平衡抽油机；
平衡改进
（8）单曲柄低冲次节能型抽油机； 减速装置改进
（1）异相曲柄平衡抽油机：在常 （2）下偏杠铃抽油机：在常规 规游梁式抽油机的基础上，水平 游梁式抽油机的基础上，在游 偏移一定距离（悬点载荷减小 ），梁尾部增加杠铃平衡装置。 同时采用偏置曲柄平衡装置。 平衡：复合平衡节能。 平衡：偏置平衡节能；动载荷小
曲柄平衡重 —— 偏心重结构
偏心重结构特点： （1）制造容易；（2）调整较困难，曲柄与配重之间有导轨和挡 块，松开紧固螺钉，即可调整。
6、减速装置 一般由皮带传动与二级圆柱齿轮减速箱组成，个别一 级齿轮传动。 功率小：斜齿轮传动；功率大：人字齿、圆弧齿轮 减速箱的传动比一般为25～40。
7、刹车机构
3、按平衡方式分类
•按平衡方式，游梁式抽油机分为： 机械平衡; 气动平衡。
常规型抽油机机械平衡：
曲柄平衡（重型抽油机） 游梁平衡（轻型抽油机） 复合平衡
•图9-2 常规型游梁抽油机结构图 1-刹车装置;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-平衡重;12-连杆;13-横梁轴;14-横梁;15-平衡 板;16-游梁;17-支架; 18-驴头;19-暴绳嚣;20-井口密封
•① 上冲程
• 抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动 阀受油管内的液柱压力而关闭，井口排出液体。
•
泵内压力降低，固定阀打开，泵吸入液体。
•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， 泵排出液体。
抽油机及其设计计算
教学目的：
•
•
理解抽油机的结构组成和工作原理；
掌握抽油机的四个基本参数和抽油机的表示方法；
•
了解各种不同类型的抽油机；
第一节 抽油机概述与有杆抽油系统
1、概
述
2、有杆抽油系统
第二节 抽油机基本参数、分类、表示方法与趋势 1、抽油机基本参数 2、游梁式抽油机分类 3、游梁式抽油机的表示方法 4、抽油机技术现状与发展趋势
4、减速箱曲柄轴最大允许扭矩Mmax
曲柄扭矩与冲程、冲次、泵径 及下泵深度有关；特别是与最大冲 程长度Smax成正比。 曲柄轴最大允许扭矩Mmax表明 了：抽油机减速箱的承载能力、尺 寸和重量。
二、游梁式抽油机的分类
游梁式抽油机分类方法：
基本参数；结构形式；平衡方式 1、按基本参数分类 (1)根据悬点最大允许载荷Pmax 轻型：Pmax≤30 kN 中型：30kN＜Pmax≤100 kN 重型：Pmax＞100 kN
（1）驴头弧面半径R应等于前臂长度； （2）圆弧面长度应为：S弧=（1.2~1.3）Smax，Smax为悬点 最大冲程长度（为保证在一定冲程长度下，将圆弧运动 变为直线运动）； （3）修井：水平轴翻转驴头和垂直轴侧转驴头。
侧转（转轴）式驴头的侧转机构
3、游梁
游梁用型钢焊接结构或用普通工字钢制成。通过短轴和轴承
◆ 地下设备 —— 抽油泵
•主要组成:
• 泵筒(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
•
管式泵(随油管入井)：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。
抽油机的载荷特点：由于游梁式 抽油机上、下冲程载荷不均匀（上冲 程时，驴头提起抽油杆柱和油柱；下 冲程时，抽油杆依靠自重就可以下 落），这就使电机做功极不均匀。 为了使上、下冲程电机作功均匀， 兼顾减速机、四杆机构、抽油杆等的 寿命，必须采用平衡重结构。 平衡原理：上冲程、下冲程 平衡方式：机械平衡、气平衡。 机械平衡中的平衡重结构类型： (1)游梁平衡重：装在游梁尾部，一般作成片状，调整时用人力安 装或拆卸平衡重；（轻型抽油机） (2)曲柄平衡重：在曲柄上，广泛使用偏心重结构 （重型抽油机） (3)复合平衡重：
自喷采油法 气举法
Fra Baidu bibliotek
◆ 抽油泵采油法 井底安装抽油泵
无杆泵——电动潜油泵(电能—液能)： 有杆泵 通电使底部电机高速转动，带动多极离心 （用抽油杆上下往复运动驱动柱塞式抽油泵） 泵将原油举升至地面
二、有杆抽油系统
◆ 系统（设备）组成
（1）地上设备：抽油机、驱动与控制设备；
（2）中间设备：抽油杆、油管及其附件；
1、悬点的最大允许载荷Pmax：
包括静载荷和动载荷，取决于杆柱
和油柱的重量。 表明了：抽油机的承载能力； 最大下泵深度(泵径一定)。 悬点最大允许载荷Pmax=10～280kN。
2、悬点最大冲程长度Smax：悬点上行程或下行程运动的最大距
离。
最大冲程长度决定了抽油机的产量、基本尺寸、重量。 目前，Smax=0.3m到6m,而应用最广的在4.8m以下。每台抽油 机具有3、4级冲程长度。 ★通过调节曲柄半径来调节冲程长度。
前置型游梁式抽油机的结构特点是：
（1）驴头和曲柄摇杆机构都位于支架的前方； （2）非对称循环：极位夹角存在，所以这种抽油机上冲程运行时间长于下冲程运行时
间，从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷，悬点载荷下降10%，利于减少抽
油杆的事故； （3）在相同曲柄半径下，以游梁总长为回转半径，增加了冲程长度；
•驴头与游梁一体
（5）大摆角抽油机（低矮型机）：在常规游梁式抽油机的基础上， 采用曲柄偏置平衡方式，同时将游梁和驴头做成一体，游梁/驴头 摆角可达90°。
平衡：偏置曲柄平衡节能；
游梁摆角大，整机高度降低约2m，结构小，重量轻约18%。
（6）双驴头式抽油机：增加一个后驴头（变径可变的圆弧状的 游梁后臂），和前驴头组成双驴头；同时，游梁与横梁之间采 用了柔性件连接（曲柄—柔性连杆—摇杆机构的传动机构）； 属于变尺寸/参数的四杆结构；。 平衡：曲柄平衡节能；变径圆弧节能——负载大时（上冲程） 游梁后臂长，负载小时（下冲程）游梁后臂短的工作状态。
•B-下冲程
◆地上设备 —— 游梁式抽油机
游梁式抽油机的组成： 动力机构：驱动与控制设备； 传动系统： 换向机构——工作机构； 辅助装置：平衡装置； 井口装置； 调冲程装置； 调冲次装置； 制动装置；
1、悬绳器
作用：将钢丝绳及光杆连成一体；安放示功仪，测悬点 示功图 。
2、驴头
•驴头——钢板焊接，作用是将游梁（摇杆）前端的往复圆弧运动 变为抽油杆的垂直往复直线运动。
支在支架上，游梁负担抽油机的全部载荷，所以要有足够的强度 和刚度。 常用游梁结构：型钢焊制的游梁；
游梁型钢焊接结构
4、横梁与连杆
•横梁一般用型钢或者焊接制成; •连杆一般用无缝钢管;
轴承架
单独横梁结构（弓形）
上端连杆头
（无转动销与横梁相连）
下端连杆头 （装有滚动轴 承的曲柄销）
连杆结构
5、平衡重
（1）驴头和四连杆机构分别位于游梁支点的两侧；
（2）非对称循环：曲柄轴中心与游梁尾轴承存在一定的水平距离（存在较大的极位夹 角），使得上冲程的曲柄转角明显大于下冲程，从而降低了上冲程的运行速度、加速度
和动载荷，达到减小抽油机载荷；
（3）曲柄平衡重重心线与曲柄中心线存在偏置角（滞后角），达到节能的目的。
一、概
•石油开发技术:
述
石油地质勘探技术 钻井工程技术 采油工程技术 油气集输
采油机械:石油举升所应用的各种机械设备。
石油机械:石油开发过程中所应用的各种机械设备。
◆石
油
钻
机
◆ 井眼的形式
直井
定向井
水平井
◆ 完井（井底与油层连通的工艺）:
◆ 采油方法：自喷采油法、机械采油法
机械采油法分类：气举法和抽油泵采油法
3、悬点最大冲程次数nmax：悬点每分钟往复的最大次数
当泵径一定时 ,悬点的最大冲程次数nmax与最大冲程长度Smax 共同确定了抽油机的最大产量。 nmax=2～20min-1，我国nmax= 12min-1 。 抽油杆在每次冲程中，应力变化一次，易发生疲劳破坏； ★通过更换电动机输出轴小皮带轮大小来改调节冲次。