第一節抽油機教學目的：教學重點、難點：

教學重點

了解抽油機的分類、規格代號，掌握游梁式抽油機的工作原理，認識各種類型的抽油機。1、抽油機采油的原理；2、游梁式抽油機曲柄軸扭矩計算；第九章機械采油設備教學難點1、游梁式抽油機曲柄軸扭矩計算；1一、抽油機采油的原理帶動動力設備（電機）減速機構（齒輪減速器）經皮帶產生高速旋轉運動曲柄軸的低速旋轉運動換向機構（四桿機構）抽油泵（往復泵）變為驢頭的上下擺動經鋼絲繩上下往復直線運動抽油桿機械采油設備—抽油機2二、抽油機的分類機械采油設備—抽油機抽油機游梁式抽油機無游梁式抽油機常規型游梁式抽油機前置型游梁式抽油機異相曲柄平衡抽油機鏈條皮帶抽油機液壓抽油機摩擦換向抽油機平衡方式：機械平衡氣動平衡懸點載荷：輕型（≤30KN）中型重型（≥100KN）沖程長度：短（≤1m）中等（1～3m）長（3～6m

）超長（

＞6m）最大沖次：低（≤6）中等（6～15）高（＞15

）3三、游梁抽油機型號和代號CYJ12—3.3—70（H）BCYJ—常規型CYJQ—前置型CYJY—異相型平衡方式代號F—復合平衡Y—游梁平衡B—曲柄平衡Q—氣動平衡減速箱齒輪形狀代號，H為點嚙合雙圓弧齒輪，漸開線人字齒輪時省略曲柄軸最大允許扭矩，KN·m光桿最大沖程，m懸點最大允許載荷，12KN游梁式油機系列代號機械采油設備—抽油機4四、游梁抽油機結構組成1—懸繩器；2—毛辮子；3—驢頭；4—中軸承；5—游梁；6—橫梁軸承座；7—橫梁；8—下偏杠鈴；9—連桿；10—曲柄銷；11—平衡塊；12—曲柄裝置;13—減速器;14—支架；15—底座；16—水泥基礎；14514321512111086161379機械采油設備—抽油機51.游梁式抽油機運動分析

游梁式抽油機是以游梁支點和曲柄軸中心的連線做固定桿K，以曲柄R、連桿P和游梁后臂C為三個活動桿件的曲柄搖桿機構。游梁式抽油機運動簡圖五、游梁式抽油機工作原理機械采油設備—抽油機61.游梁式抽油機運動分析（1）游梁式抽油機四桿機構的循環主要有三種形式：對稱循環型近似對稱循環型非對稱循環型對稱循環型：當游梁處于上下死點時，曲柄與連桿共線，上、下沖程對應的旋轉角度相等（180°）。當曲柄勻速轉動時，上、下沖程對應的時間相等。五、游梁式抽油機工作原理機械采油設備—抽油機71.游梁式抽油機運動分析（1）游梁式抽油機四桿機構的循環主要有三種形式：對稱循環型近似對稱循環型非對稱循環型非對稱循環型：近似對稱循環型，θ0≤5°如：常規游梁式抽油機；非對稱循環型的行程速比系數更大，θ0=8°～12°如：異相曲柄平衡抽油機。λ--極位夾角θ0—上沖程初始角行程速比系數：五、游梁式抽油機工作原理機械采油設備—抽油機81.游梁式抽油機運動分析（簡化）（2）游梁式抽油機懸點運動規律當曲柄半徑R比連桿長度P及游粱后臂長度C小得多時。游粱和連桿的連接點B可看成簡諧運動，即：以懸點在下死點時的位移為零點，向上為正，則任意時刻懸點位移、速度、加速度分別為：0五、游梁式抽油機工作原理機械采油設備—抽油機9（2）游梁式抽油機懸點運動規律上沖程：

前半程加速（a↑v↑）后半程減速（a↓v↑）上沖程：

前半程加速（a↓

v↓

）后半程減速（a↑

v↓

）1.游梁式抽油機運動分析（簡化）五、游梁式抽油機工作原理機械采油設備—抽油機

游梁式抽油機懸點運動規律的精確求解（復變矢量法）請參閱《抽油機設計計算與計算機實現》董世民。102.游梁式抽油機懸點載荷分析ABCD懸點靜載荷隨位移變化規律A’B’C’D’考慮慣性載荷后變化規律A’’B’’C’’D’’考慮慣性載荷后變化規律

抽油泵工作時，抽油機驢頭懸點上作用有6項載荷：1.抽油桿柱自重P桿，方向↓;2.柱塞上的油柱重P油，方向↓;3.活塞下端壓力P壓，方向↑;4.抽油桿柱和油柱運動過程產生的慣性力，大小與懸點加速度成正比，方向與加速度方向相反；5.抽油桿柱和油柱運動產生的振動載荷，大小和方向變化；6.各運動部件和介質的摩擦力；五、游梁式抽油機工作原理機械采油設備—抽油機113.游梁式抽油機的平衡問題五、游梁式抽油機工作原理機械采油設備—抽油機不平衡原因：

不平衡的后果：

上、下沖程中懸點載荷大不同，造成電動機在上、下沖程中所做的功不相等。上沖程中電動機承受著很大的負荷；下沖程中抽油機帶著電動機運轉，造成抽油機能耗高和“大馬拉小車”。對策：加平衡重，儲存下沖程勢能。12八、其它新型游梁抽油機

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低沖次抽油機低沖次抽油機主要應用于現有國內外低產油井的開采，在耗能較小的前提下使大量低產井得到充分開采。該機以常規機為基礎模型，應用抽油機專用大傳動比三級減速器來減低抽油機沖次，除具有常規型游梁式抽油機優點外，還具有以下優點：⑴沖次低，達到1～2次/分鐘；⑵配套電機功率低，與同型號常規機相比電機功率降低2～3個檔次，達到節能效果；⑶基礎與同型號普通常規型抽油機相同，方便用戶使用維護。13特點：低沖次抽油機是針對低滲透油層開發的節能抽油機。沖次降低，更適用于低產井，適合復雜地理環境，降低管理成本，提高了抽油機運轉效率。142雙驢頭抽油機15

雙驢頭抽油機

通過改變抽油機扭矩因數的變化規律來加強平衡效果，達到節能目的。它是以常規機為基礎模型，對其四桿機構進行了關鍵性的技術變革，采用了特殊曲線型的游梁后臂、游梁與橫梁之間采用柔性連接結構，以得到搖桿（游梁后臂）長度、連桿長度隨曲柄轉角的變化而變化的特殊四桿機構，即"變參數四桿機構"，形成了一種能適應采油實際工況的新型動力傳動的抽油機主結構。

該機工作時，依靠其游梁后臂有效長度的有規律變化實現負載大時平衡力矩大，負載小時平衡力矩小的工作狀態，從而加強抽油機的平衡效果，實現節能意圖。163下偏杠鈴抽油機

主要特點：利用下偏杠鈴來平衡和削減抽油機峰值扭矩，可以根據井況合理匹配下偏杠鈴的位置和重量，繼承了常規游梁式抽油機的全部優點，平衡效果好，性能可靠。174調徑變矩抽油機

主要特點：

游梁實現偏置平衡，結構新穎。調整簡單易行。驢頭上死點時配重箱接近地面。很容易加減配重箱中小平衡塊。平衡性好，針對載荷峰值位置精確調整平衡。調沖程時將游梁與支架鎖住，改變了過去調沖程作業安全性差、勞動強度大并需吊車等輔助作業的現狀。中小型機采用后置式結構，大型機采用前置式結構。

185擺桿式游梁抽油機

擺桿式游梁抽油機是一種新型節能產品，現已形成系列。該形式節能抽油機是采用曲柄--擺桿帶動搖桿機構作往復直線運動的新結構抽油機，擺桿針對懸點上下沖程載荷大小的變化自行調整力矩，使減速器工作扭矩始終處于最佳狀態，達到較游梁抽油機節能約50%的效果，是一種具有廣闊發展前景的抽油機。具有以下特點：

1．整機運轉平穩，噪音小。

2．匹配減速器小，較游梁式抽油機扭矩小約50%。

3．節能效果顯著，與游梁式抽油機相比可降低能耗約50%。

4．電動機裝機容量小，功率可減小約50%。

5．安裝容易，使用維護更方便，尤其是調整沖程。196偏輪游梁式抽油機

該抽油機是在異相游梁抽油機基礎上發展起來的，在游梁尾部配置一偏輪，以偏輪為中心形成一六連桿機構。通過改變懸點載荷的變化規律、等效后臂的長度和曲柄偏置角使減速器扭矩平緩。該機適用于一般油井，也可適用于特殊油井。與常規機型相比具有懸點動負荷小，最大線速度小等特點。207

液壓抽油機

液壓抽油機是在常規式游梁抽油機的基礎上發展生產的新一代抽油設備，它不僅保持了常規機的優點，還具有運行參數可調，節能，系統效率高等特點，是一種新型節能抽油機。

主要特點:

1、能耗低。

2、調參方便。

3、體積小、重量輕、便于安裝維修和搬運。

4、平衡效果好。

5、具有超載和斷載保護裝置，并能自動停機報警。21九、無游梁式抽油機1

漸開線天輪抽油機22

該型抽油機采用左右對稱布置的輪式結構，小輪通過后鋼絲繩與曲柄銷相連，而大輪通過前鋼絲繩與光桿相連。大小輪固聯在一起，通過鋼絲繩的軟傳動，實現將減速器的旋轉運動變為提升光桿的垂直運動。小輪輪廓采用漸開線形狀，而大輪輪廓是一圓形，因此在每一抽吸過程中，輪徑比始終變化，而這種變化規律正好與懸點載荷的變化規律相吻合，因而降低了減速器輸出軸扭矩峰值，改善運動和動力特性，實現節能。修井時可不用吊車，只需移開懸繩器梁。結構特點：漸開線抽油機采用漸開線輪式結構控制懸點和平衡力臂，實現抽油機節能。天輪部件的小輪通過后鋼絲繩與曲柄銷相連，而大輪通過前鋼絲繩與光桿相連。由于大小輪是固聯在一起的，因此通過鋼絲繩的軟傳動，實現了將減速器的旋轉運動轉變為提升光桿的上下垂直運動，天輪的小輪輪廓采用漸開線形狀。為方便修井作業，本機兩前輪采取左右對稱布置，修井時不需進行讓井作業，極大地方便了油井的維修。

節能原理：由于天輪部件的小輪輪廓是采用漸開線形狀，它的向徑大小與轉角有關，是按一定規律變化的，而大輪輪廓是一圓形，它的向徑不與轉角的變化而變化，因此在每一抽吸過程中，輪徑比始終是變化的，而這種變化規律正好與懸點載荷的變化規律相吻合，因而降低了減速器輸出軸扭矩峰值，改善運動和動力特性，實現節能目的。

性能特點：結構簡單緊湊，整機重量輕。相對常規機，節電率25％左右。232矮型異相曲柄平衡抽油機矮型異相抽油機是中國石油天然氣集團公司推廣的機型。采用驢頭游梁一體結構，結構簡單、緊湊，游梁擺角約90°。在驢頭尾部和橫梁之間采用尾軸承座傳動。該機型傳動機構合理，與常規機比較，體積小，比同型號常規機總體高度低一米多，總重量減少近2噸。重量輕、能耗小、效率高。最大扭矩系數下降17%，具有較好的節能效果。24矮異形抽油機性能特點：1.改善平衡效果，降低電機型號由于擺角大在同等情況下沖程也就大，游梁前臂就短，載荷產生的扭矩相應下降，平衡重半徑可無級調節因此比較節能。2.消除負扭矩，減少電機功率損失輸出軸靜扭矩出現負值，即系統對電機作功，電動機成為發電機，電能反饋回電網又不能利用，變為熱能損失掉。由于消除了負扭矩，進而減少了電機功率損失。3.降低凈扭矩波動，提高電機的運行效率從扭矩曲線可以看出，載荷扭矩曲線變化平穩，電機運行效率可維持在較高水平。缺點：由于驢頭半徑比較小，鋼絲繩彎曲應力大，易斷裂，由于擺角大，連桿水平拉力分力大，支架振前后向振幅大。253摩擦換向式抽油機

摩擦換向式抽油機是機電一體化、高效節能產品。適用稠油、稀油及聚合物驅采油各種狀況的油井。驅動系統性能安全可靠，起動換向平穩，沖擊小，調整簡易，沖程、沖次均可實現獨立無級調節，調防沖距、調平衡簡便。上、下行程速度也可分別控制。264鏈條皮帶式抽油機27

主要優點：

1.長沖程，低沖次長沖程。使泵充滿系數高，液壓沖擊小；低沖次使井下設備磨損小，操作成本低。