第二章有桿泵采油裝備主講：朱永愛采油裝備工業訓練基礎中國石油大學機電裝備實習總廠2/171(1)常規有桿泵采油：抽油機懸點的往復運動通過抽油桿傳遞給井下柱塞泵。(2)地面驅動螺桿泵采油：井口驅動頭的旋轉運動通過抽油桿傳遞給井下螺桿泵。有桿泵采油分類：常規有桿泵采油是目前我國最廣泛應用的采油方式，大約有80%以上的油井采油采用該舉升方式。有桿泵采油裝備主要由地面驅動設備抽油機，安裝在井下的抽油泵，連接抽油機與抽油泵的抽油桿和井口裝置等組成。目錄1、抽油機2、游梁式抽油機的運動轉換機構3、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理4、常規型游梁式抽油機的選擇5、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析6、有桿抽油泵7、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施8、抽油桿及采油管柱配套工具4/1711、抽油機抽油機屬于地面動力傳動裝置，其作用是通過減速器、曲柄連桿或其它機構等將動力機的旋轉運動變為抽油桿和抽油泵的往復運動，實現抽油泵的吸油和排油過程，并懸掛抽油桿，承受負荷。它將電能轉化為機械能，地面能量通過抽油桿、抽油泵傳遞給井下流體。按是否有游梁可分為：游梁式抽油機和無游梁式抽油機兩種。5/1711、抽油機6/1711、抽油機7/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號1、游梁式抽油機的結構和特點（1）常規游梁式抽油機1）組成結構

目前國內油田使用最廣泛地一種抽油機，其結構特點是：支架位于游梁的中部，驢頭和曲柄連桿裝置分別位于游梁的兩端，曲柄軸中心基本位于游梁尾部軸承的正下方，上下沖程運行時間相等。2）工作原理電機將高速旋轉運動通過皮帶輪傳給減速器的輸入軸，經中間軸帶動輸出軸減速旋轉，減速器的輸出軸帶動曲柄做低速旋轉運動。同時，曲柄通過連桿、橫梁拉著游梁后臂上下擺動，從而帶動驢頭上下擺動，驢頭通過懸繩器再帶動抽油桿，抽油泵柱塞做上下往復運動，將井中的原油抽到地面。3）性能特點優點：體積小、耐用、皮實，在惡劣的環境下如沙漠、鹽堿、風吹雨淋等都可以正常運轉。缺點：效率不高、能耗大、沖程小。8/171游梁式抽油機分類：后置式抽油機前置型抽油機1、抽油機前置型抽油機結構圖后置型抽油機結構圖9/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號1、游梁式抽油機的結構和特點（2）前置型游梁式抽油機結構特點：支架位于游梁的一端，驢頭和曲柄連桿位于另一端；在相同曲柄半徑下，前置型抽油機的沖程長度明顯大于常規型，而抽油機的規格尺寸較常規型小巧。這種抽油機的上沖程運行時間大于下沖程運行時間，從而降低了上沖程的運行速度、加速度和動載荷。前置型抽油機多為重型長沖程抽油機。10/171②運動規律不同—后置式上、下沖程的時間基本相等；前置式上沖程較下沖程慢。前置型抽油機結構圖①游梁和連桿的連接位置不同。后置型與前置型的不同點：1、抽油機后置型抽油機結構圖11/171新型抽油機：為了節能和加大沖程。異相型游梁式抽油機前置型游梁式抽油機雙驢頭游梁式抽油機鏈條式抽油機寬帶傳動抽油機液壓抽油機節能加大沖程1、抽油機抽油機發展方向：1、朝著低能耗的方向發展；2、朝著多功能方向發展；3、朝著長沖程無游梁方向發展；4、朝著自動化和智能化方向發展。12/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號1、游梁式抽油機的結構和特點（3）雙驢頭游梁式抽油機1）組成結構又稱異形抽油機，該種抽油機與常規游梁式抽油機相比，其結構特點是：用一個后驢頭代替了游梁式抽油機游梁的尾軸，并用驅動繩連接橫梁，構成了抽油機的變參數四連桿機構。2）工作原理電機通電后通過皮帶輪、減速器帶動曲柄做低速旋轉，然后通過連桿、橫梁、驅動繩帶動前后驢頭上下擺動。前驢頭再通過懸繩器帶動抽油桿和抽油泵上下往復運動，將原油從地下抽到地面。3）性能特點優點：沖程長、動載小、工作平衡、能耗低、綜合效率高。缺點：驅動繩易磨損，需要經常更換。13/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號1、游梁式抽油機的結構和特點（4）異相型游梁式抽油機結構特點：曲柄軸中心不在游梁尾部軸承的下方而是存在一定的距離，曲柄平衡重中心線與曲柄中心線存在偏移角，使得上沖程時曲柄轉角明顯大于下沖程，上沖程的懸點運動速度較下沖程慢，從而降低了上沖程的運行速度、加速度和動載荷，達到減小抽油機載荷，延長抽油桿壽命和節能的目的。14/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號2、游梁式抽油機的型號（1）游梁式抽油機基本參數基本參數是用來表征機械產品的主要性能、基本結構和主要尺寸的一組物理量與幾何量。游梁式抽油機的基本參數有3個：額定懸點載荷、光桿最大沖程和減速器額定扭矩。1）額定懸點載荷指被游梁式抽油機機架強度和剛度所限制的作用與懸繩器上的最大載荷允許值，單位為kN，代號用[W]表示。15/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號2、游梁式抽油機的型號（1）游梁式抽油機基本參數2）光桿最大沖程游梁式抽油機所能提供的光桿上下往復運動的最大位移稱為光桿最大沖程，單位為m，代號用[Smax]表示。3）減速器額定扭矩指被減速器中各零件的強度和剛度所限制的作用于減速器輸出軸上最大扭矩的允許值，單位為kN·m，代號用[T]表示。16/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號2、游梁式抽油機的型號（2）游梁式抽油機的型號表示方法平衡方式代號減速器齒輪齒形代號減速器額定扭矩，kN·m光桿最大沖程，m額定懸點載荷，X10kN游梁式抽油機類別代號17/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號2、游梁式抽油機的型號（2）游梁式抽油機的型號表示方法類別代號平衡方式代號齒輪齒形代號常規型游梁式抽油機前置型游梁式抽油機異相型游梁式抽油機雙驢頭游梁式抽油機游梁平衡曲柄平衡復合平衡氣動平衡點嚙合雙圓弧齒輪傳動漸開線齒輪傳動CYJCYJQCYJYCYJSYBFQH省略18/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號2、游梁式抽油機的型號（2）游梁式抽油機的型號表示方法例如：平衡方式為曲柄平衡減速器齒輪采用點嚙合雙圓弧齒輪減速器額定扭矩為37kN.m光桿最大沖程為3m額定懸點載荷為80kN常規型游梁式抽油機CYJ8—3—37HB19/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號3、抽油機的其它參數（1）沖程抽油機工作時，光桿在驢頭帶動下，上下往復運動一次叫一個沖程。光桿運動的最高點到最低點之間的距離稱為沖程長度。單位：m（2）沖次光桿每分鐘上下往復的次數叫沖次。單位：次/min。20/1711、抽油機1.1游梁式抽油機的結構和型號3、抽油機的其它參數（3）防沖距防沖距是指抽油泵柱塞在下死點位置時，游動閥和固定閥之間的距離（或柱塞下端到固定閥罩之間的距離）。主要是為防止由于抽油桿和油管在自重和載荷作用下而伸長，導致游動閥和固定閥相互碰撞，保證抽油泵正常工作。防沖距要求越小越好，特別是在氣體多的井里更應小些，防沖距一般是根據泵深決定的。21/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件1、驢頭驢頭裝在游梁前端，由鋼板和角鋼焊接而成，驢頭有一個較大的弧面，鋼絲繩掛在驢頭弧面的上部。驢頭的作用是保證抽油時光桿始終對準井口中心位置，因此在制作驢頭弧面時應以支架軸為圓心，以軸到驢頭前端長為半徑做圓弧，弧面長度為抽油機最大沖程Smax的1.2-1.3倍。22/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件1、驢頭驢頭是抽油機的主要承載部件，工作載荷全部由驢頭承擔。分類：按結構形式分為幅板式驢頭和桁架式驢頭；按與游梁的連接方式可分為懸掛式連接驢頭、穿銷式連接驢頭和螺栓連接驢頭；按驢頭讓位方式的不同分為驢頭穿銷為橫穿式，驢頭可上翻180°；驢頭穿銷為立穿式，驢頭可側轉180°；螺栓連接可以拆卸三種。23/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件1、驢頭（1）幅板式驢頭驢頭由鋼板組合焊接制成，驢頭兩側板用整張鋼板切割下料而成，驢頭承受的載荷也全部由兩側板承擔，這種結構的驢頭在生產制造過程中，焊接變形小、容易控制、操作靈活方便，有無工裝設備均可實現對結構尺寸精度的控制，在強度、承載能力和工藝性等方面都有一定的優越性。只是重量較重，材料消耗高，但仍不失為一種比較理想的結構，目前被廣泛采用。24/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件1、驢頭（2）桁架式驢頭桁架式驢頭由各種不同的型材組合焊接而成，驢頭承受的載荷通過連接支撐板輻射傳遞到整個桁架，驢頭的受力情況良好，而且這種結構用料少，重量輕，材料利用合理。但是整個驢頭焊縫接口較多，變形不太容易控制，結構尺寸精度必須有專門的工裝設備來保證，生產工藝及操作有一定困難。25/1711、抽油機26/1711、抽油機27/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件2、游梁游梁裝在支架軸上，前端安裝驢頭承受井下載荷，后端通過尾部軸承和橫梁相連，抽油機工作時，游梁繞支架軸作上下往復運動傳遞動力，同時承受懸點載荷、連桿的拉力載荷等。分類：按材料不同分為型材游梁和幅板箱式游梁；按結構和截面形式不同可分為等截面游梁、變截面游梁和繃繩桁架游梁。28/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件2、游梁

(1)型材游梁型材游梁一般情況下用工字鋼制成，也有用槽鋼組合焊接而成的，這種游梁結構簡單，生產制造方便，但材料利用不夠合理，而且有些局部結構尺寸在設計中會因材料的原因受到一定的限制，因此型材游梁一般多用于中小型抽油機。29/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件2、游梁

(2)幅板游梁幅板箱式游梁可以全部用不同規格的板材經切割下料后組焊制成，其特點是可以根據不同機型、不同規格的設計需要，任意選擇板材厚度和游梁的外形結構，不受材料限制；但焊縫較多、易變形，需合理安排焊接工藝，才能保證質量。30/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件3、橫梁橫梁是聯接連桿和游梁的中間部件，動力經過橫梁才能帶動游梁做上下往復運動。橫梁按結構可分為船型橫梁、翼型橫梁和直型橫梁三種。其中船型橫梁較為常用，它與連桿的連接點和與游梁的連接點在同一水平線上，增加了連桿和橫梁的剛性并改善了連接銷軸的工作條件。31/1711、抽油機32/1711、抽油機33/1711、抽油機34/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件4、連桿每臺抽油機都有兩根連桿，它是傳遞力矩的主要受力桿件。5、曲柄和平衡塊曲柄是傳遞減速器輸出扭矩的主要部件，必須具有一定的強度和傳動可靠性。曲柄上裝有根據油井工況所配得平衡塊。平衡塊的作用是減少電機上下沖程的載荷差。抽油機上沖程時平衡塊向下運動，幫助電機做功；下沖程時平衡塊向上運行，儲存能量以便在上沖程時釋放。35/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件5、曲柄和平衡塊圖2-2

曲柄的結構示意圖圖2-3曲柄與平衡塊連接示意圖36/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件6、電機和減速器電機是抽油機的動力源，它的可靠運行是整機正常運行的基本保證。一般根據額定功率和額定轉速來選擇電機。減速器是游梁式抽油機的重要部件，它的作用是傳遞動力和降低運轉速度，即將電機的高速轉動轉變為抽油機曲柄的低速運動。游梁式抽油機上使用的減速器一般采用三軸二級齒輪傳動，總傳動比在25-40左右。37/1711、抽油機38/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件7、剎車裝置剎車裝置的作用是當電源切斷后，使抽油機立即停止轉動或停留在任意位置，分為外抱式和內脹式。外抱式剎車裝置，結構簡單，安裝調試、維護保養方便，剎車效果一般，防風沙性能好，但防油效果差，大多在中小型抽油機上使用。39/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件7、剎車裝置內脹式剎車裝置，與外抱式相比結構稍復雜些，但安裝調試、維護保養都很方便。防風沙效果差、防油效果好，多用于重型抽油機。40/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件8、支架和底座支架經軸承與游梁相連，在抽油機工作過程中，承受著懸點載荷和連桿拉力，是重要的承載部件，必須要有足夠的強度和剛度。根據結構的不同，可分為三腿支架和四腿支架，支架用螺栓固定在底座上。底座是一個基礎部件，用來安裝減速器、支架以及電機等，一般用鋼板或型鋼焊接而成。抽油機工作時，用地腳螺栓把底座固定在井口的混凝土基礎上。41/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件9、鋼絲繩和懸繩器光桿和驢頭的連接件多采用鋼絲繩，鋼絲繩是井口載荷的主要承重件，必須要保證有足夠的強度；另外鋼絲繩還要周而復始地在驢頭弧面上盤繞、釋放、彎曲、伸直，所以又要求有良好的柔韌性，保證他耐用、安全可靠。驢頭向上運動時，鋼絲繩上行盤繞在驢頭圓弧面上，驢頭向下運動時，鋼絲繩逐步釋放為直線向下運動。這樣就理想地完成了由圓周運動轉換成直線往復運動的過程。42/1711、抽油機1.2常規型游梁式抽油機的主要部件9、鋼絲繩和懸繩器懸繩器由懸繩器上下體、頂釘和光桿方卡等零件組成。正常工作時，光桿載荷通過卡瓦傳到懸繩器上體，再通過頂釘和懸繩器下體傳給鋼絲繩，成為驢頭的懸點載荷。懸繩器上下體之間可以放置動力示功儀，以便測繪抽油機的懸點示功圖。43/1711、抽油機1.3無游梁式抽油機1、組成結構無游梁式抽油機種類很多，目前國內各大油田常用的皮帶式抽油機。皮帶式抽油機又稱寬帶抽油機。該抽油機與游梁式抽油機相比，其結構特點是：沒有游梁和四連桿機構，用皮帶和換向裝置帶動抽油桿做上下往復運動。2、性能特點優點：沖程長，沖次低適用于稠油深井開采。缺點：皮帶頻繁地彎曲和伸直，易發生疲勞損壞。44/1711、抽油機1.3無游梁式抽油機3、工作原理電機通過皮帶輪、減速器帶動主動輪減速旋轉，主動輪帶動鏈條運行，鏈條上的換向裝置和配重箱也隨鏈條運行。當換向裝置和配重箱從下往上運行時，皮帶帶動抽油桿從上往下運行，完成抽油機的下沖程；換向裝置和配重箱到達從動輪時，通過換向裝置的換向，配重箱改變運動方向從上往下運行，皮帶帶動抽油桿從下往上運行，完成抽油桿的上沖程。實現了抽油桿的上下往復運動，將原油從地下抽到地面。45/1712、游梁式抽油機的運動轉換機構游梁式抽油機是通過曲柄、連桿和游梁后臂（搖桿）構成的四連桿機構將減速器輸出軸的旋轉運動轉換成抽油桿的上下往復直線運動。2.1四連桿機構的基本知識46/1712、游梁式抽油機的運動轉換機構2.1四連桿機構的基本知識

1、四連桿機構的特點（1）可以傳遞較大的動力、制造簡便、易于獲得較高的精度，便于潤滑，滿足重型機械的要求。

（2）能夠實現多種運動形式的相互變換。（3）連桿上各點的運動軌跡曲線具有多樣性，這些曲線稱為連桿曲線，利用這些曲線可以實現實際生產中多種特殊運動的要求。（4）在四連桿機構的運動過程中，一些構件所產生的慣性力難以平衡，當高速運轉時會大大增加機構的動載荷，產生較大的強迫振動，所以連桿機構一般不宜用在高速場合。47/1712、游梁式抽油機的運動轉換機構2.1四連桿機構的基本知識2、四連桿機構的類型（1）曲柄搖桿機構曲柄通常為原動件，并作勻速運動；而搖桿為從動件，作變速往復擺動。（2）雙曲柄機構通常一個曲柄為原動件且做勻速的連續轉動，另一個曲柄為從動件一般做變速或等速的連續轉動，如圖所示。（3）雙搖桿機構因為搖桿做往復擺動，所以雙搖桿機構工作時所需空間尺寸相對較小，如圖所示。

48/1712、游梁式抽油機的運動轉換機構2.2常規型游梁式抽油機的四連桿機構常規型游梁式抽油機以游梁支點和曲柄軸中心的連線作為固定桿，以曲柄、連桿和游梁后臂為三個運動桿構成曲柄搖桿機構，如圖所示。49/1712、游梁式抽油機的運動轉換機構2.3雙驢頭游梁式抽油機的“變參數”四連桿機構雙驢頭抽油機也是通過曲柄搖桿機構實現運動轉換的，它的曲柄AB是曲柄搖桿機構中的曲柄，連桿和驅動繩組成曲柄搖桿機構中的連桿，游梁后臂是搖桿。50/1712、游梁式抽油機的運動轉換機構2.3雙驢頭游梁式抽油機的“變參數”四連桿機構雙驢頭抽油機由于用變徑圓弧形的后驢頭取代了常規機的游梁后臂，游梁與橫梁之間采用柔性件即驅動繩連接。游梁后臂的有效長度隨著曲柄轉角變化。由于連桿與游梁后臂是連接著的，因而連桿的長度也會隨之變化，因此，稱為“變參數”四連桿機構。51/1712、游梁式抽油機的運動轉換機構2.3雙驢頭游梁式抽油機的“變參數”四連桿機構這種機構的曲柄順時針旋轉時上沖程的曲柄轉角為190°，下沖程的曲柄轉角為160°，可以實現“慢上快下”的工作方式；而曲柄逆時針旋轉時，可實現“慢下快上”的工作方式。能夠滿足不同粘度原油開采的需要。52/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析計算懸點載荷時，一般只考慮抽油桿柱的重量、液柱的重量及抽油桿柱引起的慣性載荷，其它載荷不考慮。53/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析上沖程下沖程1、抽油桿柱的重量上沖程時，游動閥關閉，柱塞上下流體不連通，懸點所承受的是抽油桿柱在空氣中的重量。下沖程時，游動閥打開，柱塞上下流體連通，抽油桿收到液體浮力的作用，所以懸點承受的是抽油桿在液體中的重量。54/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析上沖程下沖程1、抽油桿柱的重量（1）抽油桿柱在空氣中的重量—抽油桿柱在空氣中的重量，N—抽油桿的截面積，m2—抽油桿的密度，kg/m3—抽油桿的總長度（即下泵深度），m—每米抽油桿在空氣中的重量，N/mL55/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析1、抽油桿柱的重量（1）抽油桿柱在空氣中的重量抽油桿數據表規格桿徑dr截面積fr,mm2每米抽油桿重量qr,N/m彈性常數Er,10-5kN-1mminCYG13131/2126.4510.513.7280CYG16165/8198.0616.492.3792CYG19193/4285.1623.791.6542CYG22227/8387.7432.401.2158CYG25251506.4542.320.9311CYG292911/8641.2953.560.736256/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析上沖程下沖程1、抽油桿柱的重量（2）抽油桿柱在液體中的重量—抽油桿柱在液體中的重量，N—抽油桿柱所受浮力，N—每米抽油桿在液體中的重量，N/m—井中液體的密度，kg/m3—水的密度，kg/m3—油的密度，kg/m3—含水率，%鋼桿57/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析上沖程下沖程2、液柱的重量上沖程時由于固定閥打開，游動閥關閉，柱塞上下流體不連通，液柱重量通過抽油桿作用在驢頭懸點上。下沖程，由于固定閥關閉，游動閥打開，柱塞上下流體連通，液體重量通過游動閥轉移到油管上，因而懸點不承受液柱重量。—作用在柱塞上的液柱重量，N—柱塞的截面積，m258/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析上沖程下沖程3、慣性載荷一般沖次不太大的情況下，在計算慣性載荷時通常忽略液柱引起的慣性載荷，此時，慣性載荷只與抽油桿柱的質量和懸點的加速度有關。慣性載荷的大小與加速度成正比，方向與加速度方向相反，習慣上取加速度方向向上，載荷方向向下為正。59/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析上沖程下沖程3、慣性載荷上沖程時抽油桿柱的慣性載荷下沖程時抽油桿柱的慣性載荷60/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析上沖程下沖程4、懸點的最大載荷和最小載荷懸點的最大載荷發生在抽油機的上沖程，最小載荷發生在抽油機的下沖程。（1）懸點最大載荷（2）懸點最小載荷61/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析例題：某井使用CYJ5-2.1-13HB型抽油機，下泵深度L=1000m，泵徑D=56mm，連桿長度l=1800mm，沖程S=1.4m，曲柄半徑r=495mm，沖次為9次/min，使用21/2in油管、3/4in抽油桿，原油密度為900kg/m3,油井含水率33%，計算懸點最大和最小載荷，并計算上沖程中各種載荷占最大載荷的百分比。解：井中液體密度查表可得3/4in抽油桿截面積為2.85X10-4m2，每米抽油桿在空氣中的重量為23.79N/m，56mm抽油泵的活塞截面積為24.63X10-4m2。62/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.1常規型游梁式抽油機驢頭懸點載荷分析上沖程中各種載荷占最大載荷的比例從結果看，作用在抽油機驢頭懸點上的載荷主要是靜載荷，慣性載荷所占比例很小，在沖次較小的情況下可以忽略不計。63/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡抽油機不平衡的原因：上下沖程中懸點載荷不同，造成電動機在上、下沖程中所做的功不相等。抽油機不平衡的危害有以下幾個方面：1）由于載荷不均勻，會縮短電機的使用壽命，浪費能源。上沖程中電動機承受著極大的負荷，下沖程中抽油機帶著電動機運轉，造成功率的浪費。2）由于載荷不均勻，會引起抽油機的振動，縮短抽油機的使用壽命。3）由于載荷不均勻，會破壞曲柄旋轉速度的均勻性，使驢頭上下擺動不均勻，影響抽油機和抽油泵的正常工作。64/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡1、抽油機的平衡原理在抽油機曲柄或游梁的尾部加一重物，當驢頭懸點做下沖程運動時，讓抽油桿自重和電機一起對重物做功，使重物具有一定的勢能，把能量儲存起來。上沖程時重物釋放勢能和電機一起舉升抽油桿與抽油泵，這樣既可以消除下沖程時電機做負功的現象，又可以減少上沖程時電機的能量消耗，從而使上、下沖程電機做功接近相等。65/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡2、抽油機的平衡方式游梁式抽油機的平衡方式分為機械平衡和氣動平衡兩種。1）機械平衡在游梁后臂或曲柄上安裝平衡塊，使平衡塊在下沖程時儲存能量，在上沖程時釋放能量，輔助電機做功，保證電機在上下沖程的輸出功率大致相等。根據平衡塊所處的位置將機械平衡分為游梁平衡、曲柄平衡和復合平衡三種。66/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡2、抽油機的平衡方式1）機械平衡（1）游梁平衡平衡塊安裝在游梁尾部，該種平衡方式簡單，簡化了曲柄軸結構；但在抽油機運動過程中易產生擺動，沖次越高，慣性越大。（2）曲柄平衡平衡塊安裝在曲柄上，減少了游梁平衡引起的擺動，這種方式是目前普遍采用的平衡方式。（3）復合平衡同時采用游梁平衡和曲柄平衡，其特點是若想小范圍調節平衡時，可調節游梁平衡塊；若想大范圍調節平衡時，則調節曲柄平衡塊。67/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡2、抽油機的平衡方式2）氣動平衡利用氣體的壓縮與膨脹來儲存和釋放能量，達到平衡的目的，如圖所示。其特點是抽油機工作平穩，但調節平衡難度較大。1—氣缸2—活塞3—氣包氣動平衡簡圖68/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡2、抽油機的平衡方式2）氣動平衡特點：(1)氣包內的氣體壓縮與膨脹；(2)多用于大型抽油機；(3)節約鋼材；(4)改善抽油機受力狀況；(5)加工質量要求高(如氣包的密封性等)。1—氣缸2—活塞3—氣包氣動平衡簡圖69/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡3、檢驗抽油機平衡的方法檢驗抽油機是否平衡的方法主要有三種：觀察法、測時法和電流強度法。1）觀察法抽油機若平衡時：（1）電機易啟動，無“嗚嗚”的怪叫聲。（2）抽油機突然停止運轉時，驢頭和曲柄可以停留在任意位置。平衡偏重：驢頭運動上快下慢，停抽時，曲柄擺動后停在下方，驢頭停在上死點。平衡偏輕（又稱欠平衡）：驢頭運動上慢下快，停抽時，曲柄擺動后停在上方，驢頭停在下死點。70/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡3、檢驗抽油機平衡的方法2）測時法若驢頭上沖程的時間為t上，下沖程時間為t下，則：當t上＝t下時，說明抽油機平衡；

t上＞t下時，說明抽油機平衡偏輕；

t上＜t下時，說明抽油機平衡偏重。3）測電流強度法若驢頭上沖程的電流強度峰值為I上，下沖程為I下，則：當I上＝I下時，說明抽油機平衡；

I上＞I下時，說明平衡偏輕；

I上＜I下時，說明平衡偏重。71/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡3、檢驗抽油機平衡的方法調整抽油機平衡的基本原則1）游梁平衡的調整平衡塊偏輕時，應在游梁尾端加平衡塊平衡塊偏重時，應將游梁尾端的平衡塊減小2）曲柄平衡的調整平衡塊偏輕時，增加平衡半徑，向遠離曲柄軸的方向調整平衡塊；平衡塊偏重時，減少平衡半徑，向靠近曲柄軸的方向調整平衡塊72/1713、常規型游梁式抽油機的懸點載荷與平衡原理3.2常規型游梁式抽油機的平衡3、檢驗抽油機平衡的方法

平衡率是下沖程電流強度峰值與上沖程電流強度峰值之比的百分數，其表達式為：I上—下沖程電流強度峰值，AI下—上沖程電流強度峰值，Aα—抽油機的平衡率，%當85%≤α≤100%，說明抽油機接近平衡，不用調整。當α<85%時，說明抽油機平衡偏輕；當α>100%時，說明抽油機平衡偏重。73/1714、常規型游梁式抽油機的選擇4.1選擇游梁式抽油機的原則和依據1、原則選擇的抽油機應該在油井經濟壽命期內滿足油層最大供液能力的需要；應在使用期的大部分時間內具有較高的載荷、扭矩和電機功率的利用率，一般要求Wmax≤0.95[W]，Tmax≤0.9[T]。一般條件的油井應選用常規型抽油機，對稠油井或產能較高而套管直徑相對較小的井，應選用具有較長沖程的前置型、異相型或雙驢頭抽油機。抽油機應進行區域統籌，對同一油區或同一油礦區所選的機型不宜太雜，流體物性和載荷要求都相近的井盡量選用同一規格和型號的抽油機。74/1714、常規型游梁式抽油機的選擇4.1選擇游梁式抽油機的原則和依據2、依據1）油井的下泵深度，L,m；2）油井的產液量，Q，m3/d3）井液的物理性質，主要是井液粘度ν，Pa.s和密度ρf,kg/m4)油井的開采條件，如井斜、含砂、蠟、氣等情況，以及油井周圍環境的氣溫和地形等。75/1714、常規型游梁式抽油機的選擇4.2游梁式抽油機的選擇方法游梁式抽油機的選擇方法就是根據下泵深度L和油井的產液量Q確定抽油機的基本參數，即確定抽油機額定懸點載荷[w]、減速器額定扭矩[T]和光桿最大沖程Smax的方法從而確定抽油機的型號。在實際選用時，一般采用計算法和圖表法，這兩種方法都是確定抽油機型號后，再進行必要的校核和參數調整。油田現場往往是按已有抽油機所選用的設備，根據經驗選擇抽油機型號后，在校核調整其他參數。76/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析光桿示功圖：反映懸點載荷隨懸點位移變化規律的圖形。理論示功圖：理想狀況下，只考慮懸點所受的靜載荷及由靜載荷引起的桿管變形，而不考慮其它因素的影響，所繪制的示功圖。1、繪制理論示功圖的假設條件1）抽油泵和油管沒有漏失，泵工作正常；2）油層供液能力充足，泵充滿情況良好；3）不考慮動載荷的影響；4）不考慮油井砂、蠟、氣、水的影響和稠油的影響；5）不考慮油井連抽帶噴的現象；6）認為進入泵內的液體是不可壓縮的，閥是順時開、關的。77/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制1）懸點載荷與變形的分析根據公式，只考慮靜載荷時,上沖程時懸點所受的最大載荷為：下沖程時懸點所受著最小載荷為：78/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制1）懸點載荷與變形的分析抽油機由下沖程轉為上沖程時，懸點靜載荷由變為，載荷增加，會使細長的抽油桿柱伸長；而在由上沖程轉為下沖程時，懸點靜載荷由變為，載荷減小，會使細長的抽油桿柱縮小，其變形量為。總的靜載變形量λ為抽油桿柱與油管柱兩部分靜載荷變形之和即對于油管來說，如果油管底部不錨定，在抽油機由下沖程轉為上沖程，隨著游動閥關閉，固定閥打開，在抽油桿柱增載的同時，油管柱會減載，使油管柱縮短；同樣，在由上沖程轉為下沖程時，油管柱會增載，使油管柱伸長，其變形量為。79/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制1）懸點載荷與變形的分析抽油機由下沖程轉為上沖程的過程中，即在抽油桿伸長和油管柱縮短的變形期間，雖然驢頭懸點向上運行了λ距離，但實際上柱塞相對泵筒并沒有運動，如圖（a）（b）。此時，游動閥雖已關閉，但固定閥尚未打開，因此，泵并不抽油。只有當驢頭懸點向上運動λ距離后，即抽油桿和油管柱的靜變形結束后，柱塞和泵筒之間才產生相對運動，固定閥打開，泵開始抽油。80/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制1）懸點載荷與變形的分析在下沖程開始階段，雖然懸點向下運動，但由于桿柱縮短和管柱伸長，柱塞和泵筒之間也無相對運動，如圖(c)、(d)所示。此時，只有當驢頭懸點向下的位移超過了λ以后，柱塞和泵筒之間才產生相對運動，游動閥打開，柱塞下面的液體才被排到柱塞上面來。81/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制1）懸點載荷與變形的分析抽油機在由下沖程轉為上沖程時，驢頭懸點盡管由下死點上升到上死點走了沖程長度S，但是由于抽油桿柱和油管柱靜變形的結果使得抽油泵柱塞的行程Sp

相對S有所減小即82/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制2）與繪制示功圖有關的概念（1）減程比：光桿沖程在圖上的長度與實際沖程長度之比，用“a”表示。（2）力比：實際懸點載荷與其在圖上的長度之比，用“b”表示，單位為kN∕mm。83/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制3）理論示功圖的繪制（1）計算并在圖上畫出懸點最大載荷和最小載荷最大載荷在圖上的高度為：最小載荷在圖上的高度為：84/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制3）理論示功圖的繪制（2）計算并在圖上畫出光桿沖程、柱塞沖程和沖程損失柱塞沖程在圖上的長度為：光桿沖程在圖上的長度為：85/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制3）理論示功圖的繪制四個點：A點-驢頭下死點B點-固定閥打開，游動閥關閉，柱塞開始上行程；C點-驢頭上死點，柱塞運行到最高點；D點-固定閥關閉，游動閥打開，柱塞開始下行程。86/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析2、理論示功圖的繪制3）理論示功圖的繪制六條實線：AB線-增載線BC線-柱塞上行程線，也是最大載荷線CD線-卸載線DA線-柱塞下行程線，也是最小載荷線ABC線-驢頭上行程線CDA線-驢頭下行程線兩條虛線：BB’、DD’—桿柱與管柱的靜變形之和，即沖程損失。87/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析3、示功圖的測試目前使用的測試示功圖的儀器有:金時或金時+3油井診斷儀、德國生產的DYM-77型動力儀及遠傳裝置等。不論是哪種測試儀器都是由傳感器部分、信號接收及記錄兩部分組成，傳感器部分接在懸繩器上，信號接收部分可根據輸入的抽油桿長度、桿徑、密度，液體的密度，柱塞直徑自動繪出理論示功圖，并根據測試情況直接打印測示功圖。88/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析4、典型實測示功圖的分析1）泵工作正常時的示功圖這種示功圖與理論示功圖差異不大，為一近似的平行四邊形。除了抽油設備的輕微振動引起一些微小波紋外，其它因素的影響不明顯。圖中虛線是人為根據油井抽汲參數繪制的理論負載線，上邊一條是最大理論負載線，下邊一條是最小理論負載線。89/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析4、典型實測示功圖的分析2）連抽帶噴的示功圖油井具有一定的自噴能力，固定閥和游動閥都處于開啟狀態，抽汲只起助噴作用，液柱載荷基本上不作用在懸點上，示功圖的位置及載荷的大小取決于噴勢的大小90/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析4、典型實測示功圖的分析3）氣體影響的示功圖上行程：氣體隨油進入泵內，氣體體積膨脹使泵內壓力不能很快降低，造成增載緩慢，固定閥推遲打開。泵內氣體越多，增載越緩慢，固定閥打開得越滯后，進入泵內的液體就越少，泵效就越低，嚴重時會出現固定閥打不開，游動閥關不上，造成氣鎖現象。下行程：泵內氣體被壓縮使泵內壓力增加緩慢，游動閥推遲打開，卸載緩慢。泵內氣體越多，游動閥打開越遲緩，卸載越緩慢，嚴重時游動閥打不開，也會造成氣鎖現象。91/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析4、典型實測示功圖的分析4）供液不足的示功圖上行程：示功圖正常，只是泵筒未充滿。下行程：由于泵筒未充滿且液面低，開始懸點載荷不降低，只有當柱塞碰到液面時才開始卸載，卸載線基本上與理論示功圖的卸載線平行。示功圖出現刀把現象，充滿程度越差，刀把越長。92/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析4、典型實測示功圖的分析5）出砂井的示功圖油井出砂，有砂卡現象，上下行程會出現振動載荷，示功圖呈鋸齒狀。93/1715、常規型游梁式抽油機示功圖的測試與分析4、典型實測示功圖的分析5）結蠟井和稠油井的示功圖結蠟井和稠油井，上下行程流動阻力增加，上行程時，流動阻力的方向向下，使懸點載荷增加；下行程時，流動阻力的方向向下，使懸點載荷減小。稠油井的最大和最小載荷振動要比結蠟井小，但兩種示功圖都會出現肥大。稠油井示功圖結蠟井示功圖94/1716、有桿抽油泵6.1抽油泵的分類和型號表示方法有桿抽油泵是有桿抽油系統的重要組成部分，作業時它裝于油管柱的下部，沉沒于井內液體中，由地面部分的抽油機及中間部分的抽油桿柱帶動抽油泵的柱塞上下往復運動。1、抽油泵的分類和型號表示方法按其在油井中連接方式的不同分為95/1716、有桿抽油泵6.1抽油泵的分類和型號表示方法1、抽油泵的分類和型號表示方法96/1716、有桿抽油泵6.1抽油泵的分類和型號表示方法2、抽油泵的型號表示方法CYB/

GLZ軟密封柱塞，整體泵筒（無代號為金屬柱塞，多節缸套）固定閥可打撈（無代號為固定閥不可打撈，帶泄油器）管式泵（無代號為桿式泵）沖程長度，m泵公稱直徑，mm抽油泵代號例如：CYB43/3GLZ；CYB32/497/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點抽油泵：機械能轉化為流體壓能的設備一般要求：a.結構簡單，強度高，質量好，連接部分密封可靠；b.制造材料耐磨和抗腐蝕性好，使用壽命長；c.規格類型能滿足油井排液量的需要，適應性強；d.便于起下；e.結構上應考慮防砂、防氣，并帶有必要的輔助設備。主要組成工作筒(外筒和襯套)、柱塞、游動閥(排出閥)和固定閥(吸入閥)98/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點分類：按照抽油泵在油管中的固定方式可分為：管式泵和桿式泵管式泵：外筒和襯套在地面組裝好接在油管下部先下入井內，然后投入固定閥，最后再把柱塞接在抽油桿柱下端下入泵內桿式泵：整個泵在地面組裝好后接在抽油桿柱的下端整體通過油管下入井內，由預先裝在油管預定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，檢泵時不需要起油管。管式泵特點：結構簡單、成本低，排量大。但檢泵時必須起出油管，修井工作量大，故適用于下泵深度不很大，產量較高的油井。桿式泵特點：結構復雜，制造成本高，排量小，修井工作量小。桿式泵適用于下泵深度大、產量較小的油井。99/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點1、管式泵的結構和特點管式泵的泵筒直接固定在油管柱的下端，柱塞隨抽油桿下入泵筒內。圖示管式泵為三閥管式泵，因為他有一個固定閥和兩個游動閥。由于三閥管式泵在柱塞下端也裝有游動閥，所以柱塞走到下柱塞末端時，下游動閥和固定閥之間的容積即余隙容積比較小，適用于含氣多的油井1—柱塞桿2、12—外管接箍3—上游動閥罩4、10—游動閥球5、11—游動閥座6—襯套7—工作筒外管8—柱塞9—下游動閥罩13—輔助閥球14—固定閥球15—固定閥座16—固定閥罩17—固定閥座接頭管式泵結構圖100/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點1、管式泵的結構和特點只有一個游動閥的雙閥管式泵由于防氣性能差，已很少應用。固定閥是雙球閥，有一大一小兩個球，大球跳起時由于小球的作用，迫使大球旋轉，使大球磨損均勻，閥罩不易結蠟，減少了固定閥發生蠟卡和砂卡的故障。管式泵的主要部件有工作筒、柱塞、游動閥和固定閥。1—柱塞桿2、12—外管接箍3—上游動閥罩4、10—游動閥球5、11—游動閥座6—襯套7—工作筒外管8—柱塞9—下游動閥罩13—輔助閥球14—固定閥球15—固定閥座16—固定閥罩17—固定閥座接頭管式泵結構圖101/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點1、管式泵的結構和特點1）工作筒又稱泵筒，由外管、多級襯套和外管接箍組成。接箍的作用是把多級襯套緊壓在外管里，使襯套內孔對齊成為很長、精度很高的工作面，以便柱塞在里面往復運動。制造泵筒用的毛坯是精密鋼管分為兩種：①直縫焊接、芯軸拉拔的精密鋼管。②冷拔、冷軋無縫管。由于泵筒內表面要求質量很高，因此需要強化處理，國內使用的工藝主要有碳氮共滲、氮化和鍍鉻等，目前又出現了輝光離子氮化工藝、激光硬化工藝燈，增強泵筒的耐磨損和抗腐蝕性能。102/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點1、管式泵的結構和特點2）柱塞柱塞與泵筒組成運動副，它是游動閥和閥罩等零部件的支持件。柱塞外開有環狀防砂槽。環狀防砂槽的作用有兩個：①能儲存少量砂子，防止砂子磨損柱塞和泵筒表面；②能儲存少量油液，起到潤滑作用。103/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點1、管式泵的結構和特點3）泵閥由閥球和閥座組成，是抽油泵的易損件。4）閥罩閥罩按出油結構分為開口閥罩和閉式閥罩兩類，如圖是典型的開口閥罩。104/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點1、管式泵的結構和特點管式泵的特點：（1）泵徑較大、排量大、適用于產量高、含砂量較高的井；（2）適用于產氣量較小的井；（3）結構簡單，加工方便，價格便宜；（4）由于工作筒接在油管下端，所以修井檢泵時需起出泵上全部油管，工作量大。105/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點2、桿式泵的結構桿式泵有內外兩個工作筒，使用時把外工作筒固定在油管柱下端，再把裝有柱塞的內工作筒連接在抽油桿上，下放到外工作筒中；同樣，在起出時也是通過抽油桿把內工作筒拔出，所以也叫插入式泵。按其固定形式的不同分為動筒式和定筒式兩種，如圖所示。定筒式桿式泵動筒式桿式泵106/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點2、桿式泵的結構（1）定筒式桿式泵工作時，泵筒固定，抽油桿柱與柱塞連接，在抽油機和抽油桿的帶動下柱塞在泵筒內作往復運動，泵筒一般由卡簧和支撐環固定在外工作筒內。定筒式桿式泵又分為底部固定和頂部固定兩種形式。定筒式桿式泵動筒式桿式泵107/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點2、桿式泵的結構（2）動筒式桿式泵工作時，泵筒在抽油桿柱的帶動下作往復運動，而柱塞和固定閥一起固定在油管下端的錐座上。動筒式桿式泵的固定閥位于固定柱塞的頂部，游動閥位于游動泵筒的頂部。定筒式桿式泵動筒式桿式泵108/1716、有桿抽油泵6.2抽油泵的結構和特點2、桿式泵的結構（3）桿式泵的特點1）檢泵方便，起出抽油桿即可，不用起出油管；2）泵徑小，適用于產量低的深井；3）泵在下井前可以試抽，從而保證了質量；4）泵的結構較復雜，加工難度大，成本高；5）不能用于易出砂的淺井，內外工作筒容易因砂卡而使泵卡在油管內。109/1716、有桿抽油泵6.3抽油泵的工作原理上沖程：柱塞上行，游動閥關閉，泵筒內壓力下降，當泵筒內壓力低于泵入口處壓力時，固定閥被頂開，液體進入泵內。與此同時，如果油管內已逐漸被液體所充滿，柱塞上面的液體沿油管排到地面。所以，上沖程是泵內吸入液體，而井口排出液體的過程。造成吸液進泵的條件是泵內壓力（吸入壓力）低于沉沒壓力。下沖程：柱塞下行，泵筒內壓力升高，游動閥打開，固定閥關閉，液體從泵內排出到柱塞以上的油管中。同時，由于有相當于沖成長度的一段光桿從井外進入油管，將排擠出相當于這段光桿體積的液體。所以，下沖程是泵向油管內排液的過程，造成泵排出液體的條件是泵內壓力高于柱塞以上的液柱壓力。（a）上沖程（b）下沖程抽油泵的工作原理圖1—游動閥2—柱塞3—泵筒4—固定閥110/1716、有桿抽油泵6.4抽油泵的理論排量在理想情況下，柱塞上下運動一次進入泵內和排到地面的液體體積相等，即等于柱塞在上行時走過的幾何體積V。柱塞上行程吸入泵內的液體體積為：柱塞上行程排出井外的液體體積為：柱塞下行程排出井外的液體體積為：柱塞上下運動一次排出井外的液體體積為：111/1716、有桿抽油泵6.4抽油泵的理論排量所以泵每日的理論排量為：泵徑，mm283238434451活塞截面，X10-4m26.158.0411.3414.5215.2020.43排量系數K0.891.161.632.092.192.94泵徑，mm565763708395活塞截面，X10-4m224.6325.5231.1738.4854.1070.88排量系數K3.553.674.495.547.7910.21抽油泵的排量系數表112/1716、有桿抽油泵6.5抽油泵的選擇1、選擇原則1）應使抽油泵的最大排量滿足油井的供液能力；2）要與所用抽油機參數、功率相匹配；3）要考慮整個系統的綜合效率；4）要考慮油井類型和地質狀況；5）對特殊井如出砂井、稠油出砂井等，還要考慮地層對滲流速度的承受能力。綜合考慮上述因素后，優先選用小泵徑長沖程和常用的泵型規格。113/1716、有桿抽油泵6.5抽油泵的選擇2、基本選擇方法1）根據提供的油井的產液量，確定抽油泵泵徑。2）根據抽油泵泵徑查表得到排量系數K值。3）根據抽油機參數，確定沖程長度S和沖次n，在確定S、n時還應考慮到抽油泵的下泵深度、被抽汲液體的物性等，推薦S×n的數值可在20～50m/min內。4）根據已確定的k、s、n查表得出抽油泵的理論排量。理論排量應大于油井產液量，校核抽油泵的理論排量和油井產液量。根據實踐經驗0.6～0.7倍的理論排量應等于油井實際產液量，若相差太大，則應重新選擇S、n甚至是泵徑，直到符合為止。114/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施泵實際排量與泵理論排量之比的百分數稱為泵效，泵效是衡量泵工作狀況好壞的重要參數，也是反映油井管理水平的一項重要技術指標。泵效的表達式為：計算泵效時，泵的實際排量和理論排量單位要統一，都用質量排量或都用體積排量。一般除連抽帶噴的井外，泵效都是小于100％的，若泵效大于70％說明泵的工作狀況良好。在實際生產中，一般泵效都低于70％。115/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素1、油井工作制度的影響

油井工作制度選擇不合理指的是沖程、沖次、泵徑選得過大，而地層能量供不應求，致使泵效降低。2、沖程損失的影響沖程損失是指光桿沖程與柱塞沖程之差，行程沖程損失的原因主要是上下沖程中抽油桿柱和油管柱承受交變載荷而產生彈性伸縮，使柱塞沖程小于光桿沖程，從而減小了柱塞所讓出的體積，使泵效降低。116/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素2、沖程損失的影響（1）靜載荷引起的沖程損失1）沖程損失的形成過程由于液柱載荷在上下沖程中交替的作用在抽油桿和油管上，使得作用在抽油桿柱和油管柱上的載荷交替的增大和減小，從而引起抽油桿柱和油管柱交替地伸長和縮短。117/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素2、沖程損失的影響（1）靜載荷引起的沖程損失2）沖程損失的計算油井使用單級桿柱時的計算公式式中：fr—抽油桿柱的截面積，m2ft—油管的截面積，m2fp

—柱塞的截面積，m2E—抽油桿材料的彈性模量，Pa剛的彈性模量為2.1x1011PaL—下泵深度，m。118/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素2、沖程損失的影響（1）靜載荷引起的沖程損失2）沖程損失的計算油井使用多級桿柱時的計算公式式中：L1、L2—分別為第一級、第二級抽油桿柱的長度，mfr1、fr2—分別為第一級、第二級抽油桿的截面積，m2119/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素2、沖程損失的影響（1）靜載荷引起的沖程損失2）沖程損失的計算柱塞的截面積越大，沖程損失越大；下泵深度越大，沖程損失越大；液體的密度越大，沖程損失越大；抽油桿的截面積越大，沖程損失越小；油管的截面積越大即油管壁越厚，沖程損失越小。沖程損失影響的泵效：120/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素例題：某井使用的油管直徑為21/2in(外徑73mm、內徑62mm),選用56mm的管式泵，下泵深度為1000m，由直徑為7/8in的抽油桿400m、直徑為3/4in的抽油桿600m組成二級抽油桿柱，井內液體密度為900kg/m3，光桿沖程為1.8m，試計算靜載荷引起的沖程損失及對泵效的影響。解：查表得7/8in、3/4in抽油桿的截面積分別為387.74mm2和285.16mm2121/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施靜載荷引起的沖程損失對泵效的影響：只考慮靜載荷引起的沖程損失一項的影響，泵效就能達到70%多，所以實際泵效一般都低于70%。122/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素2、沖程損失的影響（2）慣性載荷對沖程損失的影響當懸點上升到上死點時，抽油桿受向上最大慣性力作用，懸點到上死點后，抽油桿在該慣性力的作用下帶著柱塞仍然上行，使柱塞比只有靜載荷作用下，向上多移動一段距離λ′。當懸點運行到下死點時，抽油桿受到向下的最大慣性力，柱塞比只有靜載荷作用下，向下多移動一段距離λ〞。在慣性載荷的作用下，使柱塞的沖程比只有靜載荷時要增加λi。123/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素2、沖程損失的影響（2）慣性載荷對沖程損失的影響根據虎克定律，由慣性力產生柱塞沖程的增量為：（3）考慮慣性載荷和靜載荷的活塞沖程為：124/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素3、氣體對泵效的影響1）相關概念（1）余隙容積：當柱塞運動到下死點位置時，固定閥與游動閥之間的泵筒容積。用Vs表示。（2）充滿系數：柱塞上沖程時，吸入泵內的液體體積與柱塞讓出泵筒容積之比，用β表示。式中：Vp—柱塞讓出泵筒容積；V′o

—進入泵筒中液體的體積。（3）氣鎖：大量氣體進入泵內，在抽汲時由于氣體在泵內壓縮和膨脹，使固定閥和游動閥無法打開，導致泵抽不出油的現象。125/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素3、氣體對泵效的影響1）氣體對泵效的影響如圖所示，柱塞從下死點運行到上死點時，泵內進入油氣的情況。由于抽油機井的井底壓力都比較低，泵入口的壓力一般都低于飽和壓力，在抽汲時，總會有氣體隨液體一起進入泵內。氣體占據一定的泵內容積，柱塞上行時泵內氣體膨脹，泵筒內壓力不能及時下降，使固定閥不能及時打開，游動閥不能及時關閉，影響液體進泵；當柱塞下行時，壓縮泵筒內的氣體，使泵筒內壓力不能立即上升，游動閥推遲打開，固定閥推遲關閉，泵筒不能及時排油。因此，氣體進入泵內會降低泵效，當大量氣體進入泵內，還會產生氣鎖，使泵無法工作。126/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素3、氣體對泵效的影響1）氣體對泵效的影響如圖所示，柱塞從下死點運行到上死點時，泵內進入油氣的情況。127/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素4、漏失的影響漏失會使泵效降低，常見的漏失包括以下三方面。1）油管漏失包括接頭螺紋漏、腐蝕穿孔漏、制造缺陷的管壁砂眼等。2）選泵不合理柱塞與泵筒間的配合間隙過大。3）抽油泵零件磨損和被卡引起的漏失。造成這種漏失的原因有以下幾種：（1）油井出砂；（2）油井結蠟；（3）井內液體含有腐蝕性物質；（4）原油粘度過高；（5）井身彎曲；（6）鋼質部件發生磁化。128/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.1影響泵效的因素5、供液不足的影響若油層能量低或沉沒度較小時，使得柱塞的運動速度大于吸入液體的速度，會使泵充不滿而影響泵效。129/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.2提高泵效的措施提高和維持油層能量，保證有充足的供油能力。1、油層方面采取的措施提高和維持油層能量，保證有充足的供油能力。對于注水開發的油田，合理注水是保證高產、高泵效的根本措施；對于井底附近油層物性不好的，可采取增產措施如壓裂、酸化等增大井底附近油層的滲透率，以提高油層供油能力。130/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.2影響泵效的因素2、油井方面采取的措施

1）選擇合理的油井工作制度連續抽油的井，油井的工作制度是指沖程、沖次、泵徑和下泵深度的合理選擇；間歇抽油的井，油井的工作制度指的是合理選擇開、停抽時間。（1）連續抽油的井在滿足產量要求的條件下，選擇抽汲參數的最佳配合。選擇油井工作制度的原則是：長沖程、低沖次、小泵徑及合理的下泵深度。131/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.2影響泵效的因素1）選擇合理的油井工作制度（1）連續抽油的井選用長沖程的優點是：可相對減小沖程損失對泵效的影響；可減小余隙百分比，以減小氣體對泵效的影響；在沖次不變的情況下，可相對提高柱塞的運動速度，減小漏失量。選用低沖次的優點是：可減小懸點的慣性載荷和振動載荷，改善抽油機的工作條件，有利于提高泵的充滿系數。選用小泵徑的優點是：在同樣下泵深度條件下，泵徑小，光桿載荷小，可減小沖程損失，提高泵效。下泵深度的選擇，也直接影響泵效。下泵深度過大會使懸點載荷增加，增加沖程損失；下泵深度過小會減小泵的沉沒度，增加氣體對泵效的影響，使泵供液不足。132/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.2影響泵效的因素1）選擇合理的油井工作制度（2）間歇抽油的井當地層供液能力很差，連續抽油會使泵效大大降低，不僅浪費動力資源而且損壞抽油設備，為了避免能源和設備的損耗而采用間抽得方法進行采抽。間抽井選擇油井工作制度主要指確定油井合理的開、關時間，使油井供油能力與泵的工作能力相適應。133/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.2影響泵效的因素2）使用油管錨，減小沖程損失用油管錨將油管下端固定，可以消除油管變形、減少沖程損失、改善受力狀況。目前在油田使用的油管錨分為機械式和液力式兩大類,機械式包括張力式油管錨、壓縮式油管錨和旋轉式油管錨三種；液力式包括壓差液力式油管錨和憋壓式油管錨兩種。張力式油管錨的結構如圖所示。134/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.2影響泵效的因素2）使用油管錨，減小沖程損失

圖2-26張力式油管錨結構圖1—錐體2—卡瓦3—卡瓦托4—摩擦塊5—倒J型定位槽6—中心管7—上接頭135/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.2影響泵效的因素3）合理利用氣體能量，減小氣體的影響（1）控制套管氣對于地層能量較高且具有自噴能力的井，應控制套管氣，利用氣體能量舉油，可以提高泵效。對于沒有自噴能力但氣油比較高的井，通過控制套管氣，使動液體穩定，提高泵的充滿程度，使氣體到達柱塞以上再分離，提高泵效。對于含氣較少的井，可以適當地放套管氣，以提高泵的沉沒度。（2）減小防沖距在保證不碰泵的情況下，盡量減小防沖距，減小余隙容積，減小氣體對泵效的影響。136/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.2影響泵效的因素3）合理利用氣體能量，減小氣體的影響（3）使用氣錨減少氣體影響氣錨是一種井下氣液分離器。氣錨有四種類型，分別是利用滑脫效應的簡單氣錨、利用離心效應的螺旋氣錨、利用捕集效應的盤式氣錨、利用氣帽排氣的氣錨。其中，利用滑脫效應的氣錨結構最簡單。如圖所示。圖2-27簡單氣錨結構示意圖1—上接頭2—外管3—內管4—堵頭137/1717、影響抽油泵泵效的因素和提高泵效的措施7.2影響泵效的因素4）減小漏失對泵效的影響①防止油井出砂，對于由于油井出砂而使泵漏失的井，應采用防砂措施。②防止油井結蠟，對于由于油井結蠟而使泵漏失的井，應制定合理的防清蠟措施。③防腐蝕，對于由于腐蝕而使泵漏失的井，要制定合理的防腐措施。138/1718、抽油桿及采油管柱配套工具抽油桿柱是有桿泵采油裝置的一個重要組成部分，抽油桿柱上連抽油機，下連抽油泵，起傳遞動力作用。8.1抽油桿柱抽油桿柱由光桿、抽油桿、抽油桿接箍和加重抽油桿組合而成。1、光桿抽油桿柱最上面的一根抽油桿稱為光桿。光桿有兩個作用：1）通過光桿方卡把整個抽油桿柱懸掛在懸繩器上；2）和井口盤根配合密封井口。光桿分為普通型和一端鐓粗型兩種。

139/1718、抽油桿及采油管柱配套工具8.1抽油桿柱

普通型光桿兩端均為相同的抽油桿螺紋，桿體直徑大于兩端螺紋最大外徑，兩端無鐓粗頭。其特點是兩端可互換使用，能充分利用桿體全部。

一端鐓粗型光桿是光桿的一端鐓粗并加工出抽油桿螺紋，另一端未鐓粗直接加工出抽油桿螺紋，桿體直徑小于鐓粗部分直徑。其特點是鐓粗端螺紋連接性能好，但兩端不可互換。常用的光桿桿體直徑有Φ25、Φ28、Φ32、Φ38四種規格。140/1718、抽油桿及采油管柱配套工具8.1抽油桿柱2、抽油桿抽油桿是兩端加粗并車制螺紋的實心或空心桿，用于連接光桿與抽油泵，并將地面動力傳遞給抽油泵。普通鋼質抽油桿又稱為常規抽油桿，制造工藝簡單、成本低、直徑小、使用范圍廣，約占有桿抽油井的90%以上。（1）常規抽油桿的結構和規格常規抽油桿是一種具有圓形斷面而兩頭鐓粗的金屬細長桿件，一般長度為8米左右，如圖所示。桿頭部分由外螺紋、卸荷槽、推承面臺階和扳手方頸等組成，結構如圖所示。為了調節抽油桿柱的長度，還配有多種長度的短抽油桿。141/1718、抽油桿及采油管柱配套工具圖

常規抽油桿的結構示意圖圖

常規抽油桿鐓粗部分結構示意圖1—外螺紋接頭2—卸荷槽3—推承面臺肩4—扳手方頸5—凸緣6—圓弧過渡區142/1718、抽油桿及采油管柱配套工具8.1抽油桿柱2、抽油桿（1）常規抽油桿的結構和規格國標將常規抽油桿分為C、D和K三個等級，其中C級抽油桿用于輕、中負荷的油井，一般用40號或45號優質碳素鋼或錳鋼制造；D級抽油桿用于中、重負荷的油井，由碳鋼或20CrMo合金鋼制造；K級抽油桿用于有腐蝕性的油井，由鎳鉬合金鋼制造。抽油桿要經過鐓粗、整體熱處理、外螺紋滾壓加工、噴丸強化、油溶性涂料防護等加工過程，使其獲得一定的抗疲勞和抗腐蝕性能。143/1718、抽油桿及采油管柱配套工具8.1抽油桿柱2、抽油桿（2）常規抽油桿的型號表示方法和技術規范CYG/材料強度代號，B為合金鋼，調制處理；C為碳鋼，正火處理。短抽油桿長度，mm抽油桿桿體直徑，mm抽油桿代號在抽油桿型號中，若未注明長度，則表示抽油桿是長度為8米的標準抽油桿。例如：CYG22BCYG25/1500C144/1718、抽油桿及采油管柱配套工具8.1抽油桿柱3、抽油桿接箍抽油桿接箍按結構特征的不同分為普通接箍和異徑接箍。普通接箍如圖（a）(b)所示，它用于連接等直徑抽油桿。145/1718、抽油桿及采油管柱配套工具8.1抽油桿柱3、抽油桿接箍異徑接箍如圖（C）（D），兩端的螺紋直徑不等，用于連接不同直徑的抽油桿。146/1718、抽油桿及采油管柱配套工具8.1抽油桿柱4、加重抽油桿加重抽油桿是一種本體直徑較大的抽油桿，兩端帶有抽油桿螺紋，一端車有吊卡頸和打撈頸的實心圓桿。它替代部分抽油桿以增大抽油桿柱下部重量，減少抽油桿柱的縱向彎曲。加重抽油桿的結構如圖所示。147/1718、抽油桿及采油管柱配套工具8.2抽油井井口裝置抽油井井口裝置一