機械采油常識概述

千里之行，始于腳下。第2頁/共2頁精品文檔推薦機械采油常識概述

編號：時間：2023年x月x日書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟頁碼：第33頁共33頁第三章機械采油常識第一節(jié)有桿泵抽油機及井口裝置在油田開發(fā)過程中，油田達(dá)到自噴晚期或停噴后，或原始地層壓力不足，要對這些井進行采油，就必需安裝一種人工舉升裝置，以維持所需要的井底流壓和生產(chǎn)出地質(zhì)配產(chǎn)要求的產(chǎn)量。

人工舉升采油有三種方式可供選擇，即氣舉采油、有桿泵采油和無桿泵采油。當(dāng)前，我國有桿泵采油方式占人工舉升井?dāng)?shù)的90。

因此，本節(jié)就有桿泵抽油機及井口裝置做一簡潔介紹。

一、有桿抽油泵有桿抽油泵按用途可分為常規(guī)（標(biāo)準(zhǔn)）抽油泵和特種抽油泵兩大類。

通常，對于符合抽油泵標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和制造的抽油泵稱作標(biāo)準(zhǔn)抽油泵或常規(guī)抽油泵，而

具有特地用途的，如防砂、防氣、抽稠油等，或具有與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)或尺寸不同的抽油泵稱作特別用途的抽油泵或?qū)Ｓ贸橛捅谩?/p>

我國抽油泵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是SY/T5059-91抽油泵。

（一）常規(guī)抽油泵常規(guī)抽油泵又分為管式泵和桿式泵兩大類。

1.管式抽油泵管式抽油泵是按設(shè)計的泵掛深度直接將泵筒連接在井下油管的下端，活塞連接在抽油桿的最下端，見圖1-3-1。工作原理：上沖程時，抽油桿柱帶動活塞上行，游動閥（排出閥）受自重和油管內(nèi)液柱壓力的作用而關(guān)閉，并提升柱塞上部的液體，與此同時柱塞下面的泵筒空間里的壓力降低，當(dāng)其壓力低于套管壓力時，該空間的液體將頂開油泵固定閥（吸人閥）而進人抽油泵活塞上沖程所讓開的泵筒空間。

當(dāng)柱塞下行時

，油泵的固定閥靠自重下落而關(guān)閉，泵筒內(nèi)的液體受到壓縮，在柱塞連續(xù)下行過程中，泵內(nèi)的壓力不斷增高，當(dāng)泵內(nèi)壓力增至超過油管內(nèi)液柱壓力時，將頂開油泵的游動閥使泵筒內(nèi)的液體進人油管內(nèi)。

由于油泵柱塞在抽油機的帶動下，連續(xù)做上下往復(fù)運動，因而油泵的固定閥和游動閥也將交替地關(guān)閉與打開，完成抽油泵的抽汲工作循環(huán)。管式抽油泵結(jié)構(gòu)簡潔，成本低；泵筒壁較厚，承載力量大；在相同的油管尺寸下可安裝的管式抽油泵直徑比桿式抽油泵大，因而排液量也較大；對于產(chǎn)液量更大的油井還可通過脫接器安裝泵徑大于油管內(nèi)徑的管式抽油泵。因此在我國得到了廣泛的應(yīng)用。

2.桿式抽油泵桿式抽油泵有定筒式頂部固定桿式泵、定筒式底部固定桿式泵及動筒式底部

固定桿式泵三種。

1)定筒式頂部固定桿式泵這種泵由泵頂部的固定支承裝置將泵筒固定在油管內(nèi)的預(yù)定位置上，見圖1-3-2。頂部固定方式是桿式泵最常采納的，它不僅使用牢靠，而且還具有下列優(yōu)點：在柱塞運動時可將鎖緊裝置四周的砂子沖掉，防止砂卡，使起泵作業(yè)簡單；泵筒可繞頂部鎖緊裝置這個支點搖擺，所以在斜井中下泵時，泵筒和油管都不會損壞；在固定位置深度相同的狀況下，泵的沉沒度比底部固定的桿式抽油泵更大，所以更適合低產(chǎn)井和低液面并中使用；頂部固定位置使泵本身具有氣錨作用，可在含氣較多的油井中使用，其缺點為：由于頂部固定，泵筒受內(nèi)壓和液柱向下拉伸的復(fù)合載荷，受力狀況比較惡劣；柱塞上行程時，泵筒受內(nèi)部壓力高于外部

壓力，使泵筒內(nèi)孔增大，漏失量有所增加。2)定筒式底部固定桿式泵這種泵由泵的底部鎖緊裝置將泵筒固定在油管內(nèi)的預(yù)定位置上，見圖1-3-3。

底部固定桿式泵應(yīng)用也較廣。它具有泵筒不會因液柱作用而伸長、只受外壓、間隙不會增大的特點，適合在深井中使用；泵筒可繞底部鎖緊裝置這個支點搖擺，在斜井中也可使用。但在固定支承套和底部鎖緊裝置的環(huán)形空間處極易沉積砂粒，使起泵作業(yè)困難，不宜在含砂井中使用。

底部固定，工作時泵筒搖擺大，加劇了閥桿、導(dǎo)向套的磨損，故不宜用作長沖程泵。

3)動筒式底部固定桿式泵這種泵的泵筒與抽油桿柱連接，并作上下運動，柱塞通過拉管及底部鎖緊裝置固定在油管內(nèi)預(yù)定位置上的支承套上，見圖1-3-4。動

筒式底部固定桿式抽油泵，主要用在含砂較多的油井中。由于工作時泵筒上下運動，不停地攪動井液，砂粒不易沉積在鎖緊裝置上產(chǎn)生卡泵；在周期開采抽油井停抽時，頂部閥球封閉閥座，油管中的砂粒不會沉積在泵內(nèi)產(chǎn)生卡泵；固定閥和出油閥都為開式閥罩，流體的局部阻力小，有利于含砂較多的井液排出。

但這種泵拉桿穩(wěn)定差，不宜作長沖程泵和在稠油井中使用。桿式泵與管式泵相比具有起下泵時不起下油管的特點，適合在深井中使用。另外，它還具有形式多樣、選擇的余地大等優(yōu)點，在我國正在逐步推廣使用。

（二）特別用途有桿抽油泵為滿意抽油井簡單開采條件（如稠油、高含砂、油氣比大、斜井等）對抽油泵的特地要求，近幾年，國內(nèi)外研制出一些具有特別用途

的抽油泵。

1.抽稠油泵稠油的粘度很高，阻力很大，用常規(guī)抽油泵無法使抽吸過程順當(dāng)進行，為此設(shè)計以下幾種特地開采稠油的抽油泵。1)流線型管式抽油泵這種泵的結(jié)構(gòu)與管式泵相比，有如下特點：

(1)只在柱塞總成的上出油罩內(nèi)安裝出油閥球與座，其閥球直徑比同規(guī)格抽油泵的閥球直徑要小一個等級，這樣就擴大了油流通過閥罩的流道面積，削減了油流阻力。

(2)閥座的內(nèi)孔做成圓錐形，削減對油流的阻力；采納母螺紋柱塞，流道面積比外螺紋柱塞面積大，將柱塞下端的孔口做成圓錐形，削減了局部阻力；采納流線形大通道固定閥，與可打撈式的固定閥相比，提高了流通力量。

總之，這種泵的設(shè)計特點是擴大或轉(zhuǎn)變流道外形，削減對稠油的局部阻力。2)液力

反饋抽稠油泵這種泵由兩臺不同泵徑的抽油泵串聯(lián)而成，中心管將上下柱塞連為一體，見圖1-3-5。

這種泵的進、出油閥均裝在柱塞上，當(dāng)驢頭作下沖程時，柱塞下行，上柱塞與上泵筒的環(huán)形腔A體積減小，壓力增大。

A腔的原油通過孔b將進油閥關(guān)閉，油管內(nèi)液柱壓力通過進油閥加在柱塞上，強迫柱塞克服稠油的阻力下行。

驢頭作上沖程時，柱塞上行，A腔增大，壓力減小，進油閥打開，出油閥被油管內(nèi)液柱壓力關(guān)閉，井下原油經(jīng)孔b流人A腔。這種泵的設(shè)計特點是采納大小柱塞形成A腔和只在大小柱塞上裝進出油閥，以達(dá)到在下沖程時進油閥關(guān)閉，實現(xiàn)液力反饋的目的。這種泵泵筒上沒有閥，因此井下可不裝泄油器，還可不動泵筒、油管進行井下測試和對稠油

層注人熱采蒸汽。

3)雙向進油抽稠油泵這種泵與一般管式泵相比，在泵筒中部開有進油孔，柱塞為整體超長結(jié)構(gòu)，見圖1-3-6。柱塞上行時，其底部壓力降低，進油閥打開，出油閥在油管內(nèi)浪往壓力作用下關(guān)閉。當(dāng)長柱塞上行程超過泵筒中部開有的進油孔b時，進油這種泵結(jié)構(gòu)原理與液力反饋泵相像，也是由兩臺不同泵徑抽油泵串聯(lián)而成，見圖1-3-7。

其特點是在液力反饋泵的基礎(chǔ)上增加了環(huán)流閥總閥關(guān)閉，套管中的液體在沉沒壓力作用下從泵筒中部進油孔進人泵筒，一方面對泵筒進油孔下部泵筒沒布滿的空間進行補充，一另一方面將泵筒進油孔下部泵筒空間的氣體排出。

柱塞下行時，只要往塞表面將泵筒進油孔密封，柱塞出油閥即打開，泵筒進油孔下部的液體

從柱塞內(nèi)孔排至油管。對稠油井、含氣井使用雙向泵雖然損失一部分有效沖程；但與常規(guī)泵相比泵效還是得到大幅度提高，其緣由是泵筒中部開進油孔，改善了進油狀況，提高了泵筒開孔下部的泵筒內(nèi)腔的布滿程度。該泵采納在泵筒上開孔，除完成二次進油及排氣功能外，還可不動油管柱對稠油井進行蒸汽吞吐。

由于油管和套管通過泵筒上的二次進油孔相互連通，只要把超長柱塞提至油管中即可對稠油層實施蒸汽吞吐工藝。由于泵筒上開有二次進油孔，因此井下可不裝泄油器，降低油井修井費用。4)環(huán)流抽稠油泵這種泵結(jié)構(gòu)原理與液力反饋泵相像，也是由兩臺不同泵徑抽油泵串聯(lián)而成，見圖1-3-7。

其特點是在液力反饋泵的基礎(chǔ)上增加了環(huán)流閥總成，增大了流道面積

；縮短了井下原油進人A腔的路程，削減了液流阻力，既保留了液力反饋泵的優(yōu)點，又提高了泵的布滿系數(shù)，更宜于抽汲稠油。

井下可不裝泄油器，只要將活塞總成提出，不動管柱就能進行井下測試和對稠油層實施蒸汽吞吐工藝。但因增加了環(huán)流閥總成，使得泵的形狀尺寸增大，只能用于17

7.8mm及以上套管的稠油井。5)VR一S抽稠油泵這種泵的設(shè)計特點是依靠機械力的作用迫使錐形閥開啟，解決了在抽汲稠油時，閥球不能準(zhǔn)時開啟，與閥座不能形成牢靠密封和球在閥罩中阻擋稠油流淌的一系列問題（見圖1-3-8)。

由于不是依靠壓差開啟錐形閥，所以能較好地解決熱采轉(zhuǎn)抽的蒸汽鎖和一般氣鎖問題，極大地提高了抽神泵的容積效率。另外，錐形閥的倒

裝，連接器與柱塞頭的刮砂作用，也使這種泵在含砂較多的稠油井能正用。

2.防砂泵1)三管抽油泵這種泵屬于底部固定桿式抽油泵（見圖1-3-9)，相宜用于含砂嚴(yán)峻的油井，對于新投產(chǎn)的井和加砂壓裂后初次抽油的井尤為適用。

為保持肯定的泵效，三管泵的沖次一般比常規(guī)泵要高。

隨泵掛的加深，三個泵筒也應(yīng)相應(yīng)加長，以增加密封長度。2)防砂卡抽油泵這種泵在抽汲過程中，排出到泵上部的井液把大部分較小的砂粒帶到地面，而較大的砂粒在下沉過程中，被滑閥遮擋，不能落回泵筒，而是姐比沙卜套與泵筒間的環(huán)形通道沉到泵下面的沉砂管內(nèi)。若因故停抽，滑閥使泵筒上端關(guān)閉，泵上方油管內(nèi)井液中的砂粒，也通過環(huán)形通道下沉到沉砂管內(nèi)。

所以這種抽油泵

在抽極和停抽時均能有效地防止砂卡和砂埋（見圖1-3-10)。

3.防氣抽油泵常規(guī)抽油泵在油氣比大的油井中使用，油液布滿程度差，泵效低，還往往消失“氣鎖”，使抽油泵無法正常工作。更有危害的是在這種油井中抽油常發(fā)生“液面沖擊”，加速了抽油桿柱、閥桿、閥罩、泵閥、油管等井下設(shè)備的損壞。

為此，人們特地設(shè)計了適合在油氣比大的油井使用的抽油泵。

1)兩級壓縮抽油泵這種泵活塞由瘦長的上柱塞與直徑較大的下柱塞串聯(lián)起來，將泵筒分成上下兩個工作腔，下工作腔比上工作腔的環(huán)形面積大得多。上出油閥和中出油閥，下出油閥和進油閥分別構(gòu)成這兩個工作腔的進出油閥，泵由底部固定裝置固定（見圖1-3-11）。2)機械啟閉閥抽油泵機械啟

閉閥抽油泵的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1-3-2。

這種泵與常規(guī)抽油泵比較其結(jié)構(gòu)上有以下幾個特點：（1)柱塞上的出油閥為一倒裝的錐形閥，錐形閥體與抽油桿剛性連接，所以此閥的開啟不是靠壓差，而是依靠抽油桿上下機械移動來完成。（2)泵筒出油閥為一正裝的錐形閥，錐形閥中心開一小孔，與閥桿滑動協(xié)作。

(3)柱塞較短，一般為0.5m左右，上段為硬柱塞，下段為軟柱塞，提高了密封性能，增加了與泵筒的摩擦力。

其工作過程為：上沖程時，抽油桿提升，使柱塞出油閥關(guān)閉，并帶動柱塞上行。

此時下腔室壓力下降，當(dāng)其壓力低于泵的人口壓力時，進油閥打開進油。

與此同時，上腔室壓力上升，假如井液油氣比大，油氣雖被壓縮但壓力增加小，此時常規(guī)泵往往

打不開柱塞出油閥而發(fā)生“氣鎖”。

由于此泵在閥桿上設(shè)計有推塊和放氣孔，當(dāng)柱塞接近上死點和換向上升一小段距離時，均能讓柱塞出油閥上下腔連通，提前將上腔室的氣體排至油管中，從而有效地避開了“氣鎖”的發(fā)生。

下沖程時，抽油桿柱下行，它不受油氣比大的影響，首先將柱塞出油閥打開，使上下腔室連通。當(dāng)下行15mm后，推動柱塞下行，這樣，下腔室的油、氣很簡單就進人了上腔室、在柱塞接近下死點和柱塞離開下死點的一段時間內(nèi)，放氣孔又將柱塞出油閱的上下腔連通，完成排氣，保證上沖程時將柱塞出油閥準(zhǔn)時打開。

3)環(huán)形閥抽油泵這種泵是在常規(guī)抽油泵的基礎(chǔ)上進行改造而成的，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1-3-13。

首先，取消上出油閥，在泵的出口

處裝一環(huán)形閥；其次，在環(huán)形閥中間固定一摩擦環(huán)，以增加環(huán)形閥與拉桿之間的摩擦力。

上沖程時，環(huán)形閥在拉桿摩擦力的帶動下，準(zhǔn)時打開，出油閥在油管液柱壓力作用下關(guān)閉，上泵腔排油與此同時，下泵腔體積增大，壓力下降，進油閥打開進油。下沖程時，在油氣比大的油井中，常規(guī)抽油泵往往因進油閥上面的壓力低于油管液柱壓力，使出油閥打不開。而此時，環(huán)形閥抽油泵的環(huán)形閥在拉桿摩擦力作用下準(zhǔn)時關(guān)閉，并承受油管液柱壓力，使環(huán)形閥以下泵腔處于低壓，出油閥由于柱塞上面泵體積增大，壓力降低而快速打開進油。

4.其他特別用途的抽油泵1)大排量雙作用抽油泵這種泵在一個往復(fù)沖程中可完成兩次汲油和兩次排油的過程，因而比泵徑和工作參數(shù)完全相同

的抽油泵大幅度地提高了產(chǎn)液量。當(dāng)油層壓力高、油井供液相當(dāng)充分，以至較大的常規(guī)泵也滿意不了排液量的要求時，可采納大排量雙作用泵。但由于下沖程時有排油過程，桿柱下行阻力較大，不宜在原油粘度過大或出砂的油井中使用。

其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1-3-14。

2)整筒過橋抽油泵與常規(guī)泵相比，它增加了環(huán)形閥總成、過橋接頭、過橋管及油管錨總成，除泵的上部與油管相連接外，下部還通過油管錨將泵錨固在套管上，大大增加了油管和泵筒的剛度（見圖1-3-15）。下沖程時，在閥桿下行摩擦力的帶動下環(huán)形閥關(guān)閉，泵上面的液柱重量通過環(huán)形閥過橋接頭、過橋管、油管錨作用在套管上，這時的油管彈性伸長比常規(guī)泵要小得多。與此同時，由于環(huán)形閥準(zhǔn)時關(guān)

閉，柱塞和環(huán)形閥之間的空間不再受上部液柱壓力的作用，壓力較低，使進油閥能快速打開，從而可提高泵的布滿系數(shù)。

上沖程時，由于受液柱壓力作用，初始階段環(huán)形閥沒有準(zhǔn)時打開，所以抽油桿載荷沒有馬上被加上，這使抽油桿換向時產(chǎn)生的慣性力與液柱對抽油桿作用力不在同一時刻發(fā)生，削減了抽油桿彈性伸長。同時，油管因載荷降低所產(chǎn)生的彈性收縮也比常規(guī)泵小得多。這種泵可在3000m的泵掛深度下有效地工作。

3)斜井抽油泵為使抽油泵能在斜井中正常工作，它采納具有導(dǎo)向筋的閥罩限制了閥球升降時的搖擺幅度，合理地解決了泵以較大傾角安裝時閥球關(guān)閉滯后問題；將泵下接頭下部油管進口堵死，使原油從大篩管人泵，氣體由套管放出，排解了氣體上升

減慢問題的消失；增加外管，提高泵體的剛度，從而削減了泵筒的變形，讓柱塞運動自如。

斜井抽油泵可在泵掛點斜度達(dá)250左右的斜井中使用。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1-3-16。4)螺桿抽油泵螺桿抽油泵（見圖1-3-17)按基本結(jié)構(gòu)型式分為單筒式和串聯(lián)式，按驅(qū)動方式可分為地面驅(qū)動和井下驅(qū)動兩類，目前廣泛采納的是地面驅(qū)動螺桿泵。

(1)結(jié)構(gòu)：地面驅(qū)動螺桿泵抽油裝置主要由驅(qū)動系統(tǒng)、連接器、抽油桿及井下抽油裝置組成。

(2)工作原理：螺桿泵是一種螺旋式空腔累進泵，地面動力通過抽油桿驅(qū)動轉(zhuǎn)子在定子之中轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子與定子嚙合，形成一系列被定子與轉(zhuǎn)子之間的接觸線所密封的腔室。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，泵人口處不斷形成的放開室在沉沒壓力作用

下依次被井液布滿，并漸漸成為密封腔向泵排出端移動，將井液排出。

(3)特點：結(jié)構(gòu)簡潔，占地面積小，利于海上平臺和叢式并組采油。

它只有一個運動件（轉(zhuǎn)子）不會消失常規(guī)抽油泵那樣的閥卡、氣鎖、蠟卡等現(xiàn)象，適合稠油井和出砂井應(yīng)用。它無脈動排油特征，泵內(nèi)無閥件和簡單的流道。

水力損失小。

在相同舉升參數(shù)下，螺桿泵系統(tǒng)效率為有桿泵的1.7倍，能量消耗小。泵的實際揚程受液體粘度影響大，粘度上升，泵的揚程下降較大。應(yīng)用過程中的工藝較簡單。

二、抽油機隨著采油設(shè)備技術(shù)討論的深人，抽油機在最初的雛形上有了長足的進展，從采油方式上可分為有桿類采油設(shè)備和無桿類采油設(shè)備兩種。

有桿類采油設(shè)備又可分為抽油桿往復(fù)運動類（如游梁式和

無游梁式抽油機）和旋轉(zhuǎn)運動類（如電動潛油螺桿泵），無桿類采油設(shè)備也可分為電動潛油離心泵、液壓驅(qū)動類（如水力活塞泵）和氣舉采油設(shè)備。盡管抽油機的種類許多，結(jié)構(gòu)形式各異，但在油田上普遍被采納的抽油機種類并不太多。

這里把油田常用的抽油機，尤其是最近幾年新創(chuàng)造的專利節(jié)能抽油機，以及中國石油自然?氣集團公司在對全國抽油機全面考查、綜合評定后的7種向全國推廣的機型和很有潛力的節(jié)能抽油機，做一個簡要介紹。

（一）游梁式抽油機

1.常規(guī)曲柄平衡抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1-3-18。

(1)工作原理：電動機通過皮帶和減速器帶動曲柄作勻速圓周運動，曲柄通過連桿帶動四桿機構(gòu)（由曲柄、連桿、支架及游梁所組成的四邊形鉸鏈機構(gòu)）的游梁以

支架上中心軸承為支點，做上下?lián)u擺，帶動游梁前端的驢頭懸點連接抽油桿柱、油泵柱塞做上下往復(fù)直線運動，實現(xiàn)機械采油。

(2)特點：常規(guī)曲柄平衡抽油機結(jié)構(gòu)簡潔，運行牢靠，操作維護便利，但長沖程時平衡效果較差，能耗高。

2.常規(guī)復(fù)合平衡抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1-3-19。

該機結(jié)構(gòu)與常規(guī)曲柄平衡抽油機基本相同，其不同點是在游梁尾端加裝了游梁配重塊，構(gòu)成復(fù)合平衡。曲柄平衡塊和游梁配重塊共同對抽油機載荷起平衡作用，稱之為復(fù)合平衡。其工作原理和常規(guī)曲柄平衡抽油機相同。

游梁配重塊起著削減肯定載荷峰值的作用，與常規(guī)曲柄平衡抽油機相比平衡效果有所改善。其特點基本上與常規(guī)曲柄平衡抽油機相同，只是調(diào)整游梁配重塊時不太便利。

3.異

相曲柄復(fù)合平衡抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1-3-20。

其工作原理和常規(guī)曲柄平衡抽油機相同。

與常規(guī)復(fù)合平衡抽油機相比，該機的結(jié)構(gòu)特點體現(xiàn)在以下兩個方面：上沖程懸點運動較下沖程緩慢，相應(yīng)地降低了上沖程懸點的加速度，從而降低了上沖程懸點的慣性載荷，使得能耗降低。曲柄中心與平衡重中心線間有一相位角，從而使曲柄軸上的平衡扭矩與懸點負(fù)荷引起的扭矩相差一相位角，經(jīng)平衡后產(chǎn)生的曲柄軸凈扭矩曲線比較平緩，峰值扭矩降低，因此提高了減速器的壽命，降低能耗。

4.前里式曲柄平衡抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1-3-21。

其四連桿機構(gòu)的幾何尺寸和角度發(fā)生了變化，該機型的基本結(jié)構(gòu)與常規(guī)曲柄平衡抽油機相比，有較大轉(zhuǎn)變。其一，將橫梁鉸接點由常規(guī)機型的

游梁尾端移至中心軸承與驢頭之間。其二，平衡塊和連桿鉸接點分別置于曲柄兩端，減速器輸出軸在曲柄中間，且曲柄中心線與平衡塊中心線偏離了一個相位角，結(jié)構(gòu)緊湊。

工作原理：電動機輸出動力，通過皮帶、減速器帶動曲柄旋轉(zhuǎn)，通過四連桿機構(gòu)變成懸點的上下往復(fù)運動，驅(qū)動井下泵工作。

上沖程時，曲柄落下，釋放位能，下沖程時，曲柄平衡塊舉升，儲存位能。該機具有結(jié)構(gòu)新奇、性能牢靠、運動平穩(wěn)、沖次較低、沖程較大、節(jié)能等特點，同時又具有體積小、重量輕、節(jié)約鋼材的優(yōu)點。

5.下偏杠鈴游梁復(fù)合平衡抽油機（推廣機型之一）下偏杠鈴游梁復(fù)合平衡抽油機是在原常規(guī)游梁抽油機的游梁尾端，增加簡潔的下偏杠鈴裝置后誕生的一種新型節(jié)能抽油機。

它有兩

種結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)插式結(jié)構(gòu)和后翹式結(jié)構(gòu)，見圖1-3-22。內(nèi)插式下偏杠鈴裝置，利用減速器、支架、兩連桿之間、小橫梁之下的有效空間；后翹式下偏杠鈴裝置，利用減速器和底座之間的有效空間，其余結(jié)構(gòu)與常規(guī)游梁抽油機相同。其工作原理和常規(guī)曲柄平衡抽油機相同。

該機繼承和保留了原常規(guī)游梁式抽油機的全部優(yōu)點，具有結(jié)構(gòu)簡潔、牢靠、耐用、維護費用低的優(yōu)點，尾部采納下偏杠鈴游梁復(fù)合平衡裝置，科學(xué)地運用五條曲線和三點調(diào)整法對整機進行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和調(diào)整，使之與負(fù)載扭矩相吻合，起到對凈扭矩削峰填谷的效果，達(dá)到了節(jié)能的目的。

負(fù)載經(jīng)過兩次平衡，使抽油機的性能得到很大的改善：可降低減速箱和電動機功率的選型等級，或使原抽油機的提升

力量得到提高。該技術(shù)既可用于新機制造，又可用于對大量現(xiàn)場在用的常規(guī)游梁式抽油機進行節(jié)能改造。該節(jié)能改造技術(shù)是目前最簡潔易行的，且效益顯著。

6.調(diào)徑變矩游梁平衡抽油機（推廣機型之一）其結(jié)構(gòu)見圖1-3-23。它的結(jié)構(gòu)是在常規(guī)游梁前置式抽油機的基礎(chǔ)上變化而來的，不同之處是曲柄無配重，在游梁尾部加長吊臂和配重箱，進行游梁平衡。該機采納調(diào)徑變矩純下偏平衡的原理，在游梁尾部采納可變角度吊臂和配重箱，通過轉(zhuǎn)變變徑銷直徑，調(diào)整配重箱平衡力臂長度，使平衡扭矩變化曲線最大限度地吻合負(fù)載扭矩曲線，從而得到平穩(wěn)、低峰值的凈扭矩曲線，降低了減速器和電動機的額定扭矩，使游梁承受全部負(fù)載。

其他運動件只承受負(fù)載與平衡力之差，

有利于延長抽油機使用壽命，提高承載力量。

該機具有結(jié)構(gòu)簡潔、整機重量輕、運行電流平緩、節(jié)電效果顯著、制造成本低等特點。獨特設(shè)計的游梁固定支撐調(diào)沖程裝置、調(diào)平衡裝置和短小的曲柄，大大削減了調(diào)參的時間，增加了平安性和便利性。

7.懸掛偏里游梁平衡抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1-3-24。

該機與常規(guī)游梁前置式抽油機的運動部件基本相同，其不同之處是：曲柄上無平衡塊，在游梁后端裝有其次驢頭（后驢頭），后驢頭是構(gòu)成變矩平衡的主要構(gòu)件之一。整機結(jié)構(gòu)特點像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。后驢頭與游梁下腹板間設(shè)置有抬頭變矩裝置，弧面上掛有易調(diào)平衡配重裝置，尾端通過芯軸串裝有杠鈴式偏置配重裝置。

為使平衡配重載荷與

抽油載荷的變化相適應(yīng)，該機采納了三項平衡機理：偏置平衡、懸掛易調(diào)平衡和抬頭變矩平衡。

三者都設(shè)置在后驢頭上，在抽油機運行時，可同抽油機載荷的變化相適應(yīng)，達(dá)到加強抽油機的平衡效果。在保持了常規(guī)抽油機優(yōu)點的同時，還具有平衡率高、節(jié)電效果顯著、調(diào)參便利等特點。8.擺桿式游梁抽油機（推廣機型之一）其結(jié)構(gòu)見圖1-3-25。

該機是在常規(guī)游梁式抽油機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一對擺桿。由曲柄帶動連桿，改為曲柄通過滾輪在擺桿中間軌道上往復(fù)滾動來帶動擺桿拉動連桿，實現(xiàn)驢頭往復(fù)直線運動。其節(jié)能機理是：在擺桿上作用著兩個力矩：一個是抽油桿上的載荷，通過鋼絲繩、驢頭、游梁、橫梁及連桿下接頭與擺桿相連的鉸點作用在擺桿上，對固定在支

架上的支承軸的軸心形成一個力矩（稱為載荷力矩）；另一個是由電動機通過皮帶、減速器的輸出軸、曲柄及安裝在曲柄及安裝在曲柄銷上的滾輪作用在擺桿上，對支承軸軸心形成一個力矩（稱為動力矩）。

由于動力矩力臂的長度是變化的，致使上沖程時力臂長，下沖程時力臂短。

因上沖程時動力矩的力臂長，所以省力節(jié)能。擺桿平衡機構(gòu)是節(jié)能的第三機理，在擺桿的端部可加平衡板（為了區(qū)分曲柄平衡錘，將其稱為平衡板），又形成了一套平衡機構(gòu)，不但可以使輸出軸扭矩峰值較小，變化平衡，而且在肯定條件下可以實現(xiàn)全抽汲周期無負(fù)扭矩，這一機理是該機一個制造性的特點。另外，從運動學(xué)角度看，上沖程時擺桿式游梁抽油機比常規(guī)游梁抽油機懸點速度低，動載荷減

少，所需分力也相應(yīng)削減，故而可節(jié)能。

這樣使抽油機的平衡力矩和動力力矩按懸點載荷力矩的變化規(guī)律進行調(diào)整，可用來對在用的常規(guī)抽油機進行節(jié)能改造。9.偏輪式游梁抽油機（推廣機型之一）其結(jié)構(gòu)見圖1-3-26。該機是在異相曲柄復(fù)合平衡抽油機游梁尾部裝有一個偏輪結(jié)構(gòu)，在偏輪與游染中心和支架之間增設(shè)一操縱桿，游梁尾部、橫梁、操縱桿與偏輪之間用軸承連接。

這樣當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時，曲柄帶動連桿、橫梁、偏輪和游梁運動。

由于偏輪具有急回機構(gòu)，上沖程加速度明顯降低，所以在上沖程時由懸點載荷產(chǎn)生的曲柄軸扭矩比常規(guī)游梁式抽油機要小，而偏輪式游梁抽油機由于具有游梁后臂長度變化和游梁搖擺角速度變化的特點，所以上沖程的加速度比異相曲柄

復(fù)合平衡抽油機小，因而上沖程由懸點載荷產(chǎn)生的最大曲柄軸扭拒比常規(guī)游梁式抽油機降低。由于偏輪式游梁抽油機上沖程的最大扭矩因數(shù)值推移到曲柄轉(zhuǎn)角1050由懸點載荷產(chǎn)生的最大曲柄軸扭矩也在該處，而曲柄平衡重由于具有偏置角，所以由曲柄平衡重產(chǎn)生的最大平衡扭矩點基本與懸點載荷產(chǎn)生的最大扭矩重合。而下沖程最小扭矩因數(shù)值則向前移動至曲柄轉(zhuǎn)角2700處，下沖程由懸點載荷產(chǎn)生的曲柄軸最小扭矩點也在該處，基本上與曲柄平衡重產(chǎn)生的最小平衡扭矩點重合。

這樣經(jīng)平衡后的曲柄軸凈扭矩波動變得平穩(wěn)，使其凈扭矩曲線波動遠(yuǎn)小于常規(guī)游梁式抽油機。由于在這種運動中偏輪相對游梁轉(zhuǎn)動，使游梁后臂有效長度隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化，游梁搖擺角

速度也隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變化而具有不同的變化，使得抽油過程中的平衡力臂和動力臂合理變化，實現(xiàn)上提加速度比常規(guī)游梁式抽油機低，大大地削減了抽油桿上提時的動負(fù)荷和因動負(fù)荷引起的震驚負(fù)荷。10.特形雙驢頭游梁式抽油機（推廣機型之一）其結(jié)構(gòu)見圖1-3-27，該機是將常規(guī)游梁式抽油機游梁與橫梁的鉸連接，改為變徑圓弧形的后驢頭、鋼絲繩與橫梁的軟連接，構(gòu)成變參數(shù)四桿機構(gòu)來傳遞運動和扭矩，克服了原機構(gòu)的死角，增加游梁擺角，沖程提高2070，同時正轉(zhuǎn)時慢提快放，適用于抽稀油，反轉(zhuǎn)時為快提慢放，適用于抽稠油。

由于采納了變徑圓弧形的游梁后臂，游梁與橫梁之間采納柔性連接等結(jié)構(gòu)，得到變參數(shù)四桿機構(gòu)。

該機構(gòu)在工作時，依靠游梁

后臂有效長度的有規(guī)律變化實現(xiàn)負(fù)載大時平衡力矩大、負(fù)載小時平衡力矩小的工作狀態(tài)。該機游梁力臂變化產(chǎn)生的變動扭矩和平衡塊按正弦規(guī)律產(chǎn)生的平衡扭矩之和能盡可能地擬合載荷扭矩的變化，這是該機一個制造性的特點，從而使凈扭矩波動小，達(dá)到加強平衡、降低能耗的目的。1

1.低矮異形游梁式抽油機（推廣機型之一）其結(jié)構(gòu)見圖1-3-28。

該機較常規(guī)游梁式抽油機相比，舍棄游梁，形成了驢頭、游梁一體化結(jié)構(gòu)的扇形驢頭，使整機結(jié)構(gòu)更加緊湊，驢頭的強度有所提高。低矮異形抽油機的懸點加速度較常規(guī)抽油機下降，使其慣性載荷降低，支架受力削減，增加平穩(wěn)性。該機取消了尾軸承座，代之是柔性連接的鋼絲繩。

鋼絲繩成為關(guān)鍵件，鋼絲繩的破壞形式主

要是接觸應(yīng)力。

該機在后驢頭后面掩蓋一層聚氨醋板，大大地降低了鋼絲繩的接觸應(yīng)力，使其壽命增加，整機的牢靠性大幅度提高。工作原理為：電動機輸出的動力經(jīng)皮帶、減速箱及柔性曲柄連桿機構(gòu)傳動而帶動驢頭，驢頭通過旋轉(zhuǎn)帶動懸點上下往復(fù)運動，達(dá)到抽油的目的，驢頭前部相對于回轉(zhuǎn)中心為一圓弧，從而保證懸點對準(zhǔn)井口；驢頭后部相對于回轉(zhuǎn)中心為一變徑曲線，從而達(dá)到變矩，削減曲柄軸凈扭矩曲線波動，降低裝機功率及節(jié)能的目的。該機采納一體式游梁驢頭整體結(jié)構(gòu)，大大削減了整機尺寸和重量，結(jié)構(gòu)緊湊。

比較適合10型以下抽油機。1

2.雙四桿游梁式抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1-3-29。該機僅在游梁后臂與連桿的鉸接處及游梁支承部位增加了一套四連桿

機構(gòu)，因此就轉(zhuǎn)變了連桿上端的運行軌跡，使原來是一個圓的軌跡變?yōu)榻咏本€的扁圓軌跡。

這樣就放大了沖程，從而使驅(qū)動扭矩在肯定程度上可模擬正弦規(guī)律，改善了抽油機平衡效果，實現(xiàn)了運動及力的重新分布。

改善了減速器的扭矩曲線，降低了波峰和波谷的肯定值，也就轉(zhuǎn)變了對動力源的要求，從而實現(xiàn)了在同一負(fù)荷的工作條件下所使用的減速器和電機較常規(guī)游梁式抽油機小，即實現(xiàn)了節(jié)能目的。該機的特點是：在保持傳統(tǒng)常規(guī)游梁式抽油機基本特征不變的條件下，只是在抽油機尾軸與游梁支撐之間增加一套副梁連桿機構(gòu)，合理地掌握抽油過程中曲柄平衡重作用在游梁上的平衡力臂和動力力臂的變化，使減速器輸出軸凈扭矩峰值大幅度降低，使抽油機系統(tǒng)運行更平衡

，實現(xiàn)了既保持常規(guī)游梁式抽油機簡潔、耐用、易維護的優(yōu)點，又提高了動力效率，削減能耗，同時降低了抽油機制造的成本。1

3.氣動平衡抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1-3-30。

該機屬前置式抽油機，除了空氣動力平衡系統(tǒng)以外，其他結(jié)構(gòu)和前置式曲柄平衡抽油機相像。它去掉了曲柄平衡塊，在游梁的前臂加裝了平衡空氣包，其橫梁鉸接于游梁前臂，位于主支承與驢頭之間。四連桿機構(gòu)尺寸和角度發(fā)生了變化，使整機更加緊湊。

工作原理為：電動機輸出動力，通過皮帶、減速器帶動曲柄旋轉(zhuǎn)，通過四連桿機構(gòu)變成懸點上下往復(fù)運動驅(qū)動井下工作。

上沖程時，氣缸氣體膨脹，釋放壓能；下沖程時，氣體壓縮，儲存壓能。該機結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，節(jié)約材料，但由于氣缸

平衡部分問題較多，油田上的推廣應(yīng)用量呈下降趨勢。

（二）無游梁式抽油機一

1.天輪式抽油機（1)結(jié)構(gòu)特點：平衡塊與抽油桿通過鋼絲繩懸掛在天輪的兩側(cè)，直接平衡負(fù)載，只有天輪承受主要負(fù)荷，曲柄旋轉(zhuǎn)時，通過連桿、搖桿和滾軸帶動天輪，見圖1-3-31。

(2)工作原理：電動機作單向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)皮帶輪由減速器帶動裝在減速器上的曲柄旋轉(zhuǎn)，曲柄經(jīng)連桿帶動搖桿搖擺，滾軸與天輪鉸接連接，滾軸又卡在搖桿的槽中。搖桿搖擺時，將帶動天輪實現(xiàn)大擺角搖擺，平衡塊和抽油桿用懸繩器掛在天輪上，當(dāng)天輪搖擺時，帶動抽油桿和平衡塊上下運動，達(dá)到抽汲油液的目的。

(3)性能特點：結(jié)構(gòu)新奇簡潔，平衡效果好，效率高、節(jié)電。

調(diào)平衡簡潔便利。

2.輪式移

動平衡抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1-3-32。

該機主要由拖動裝置、減速器、曲柄裝置、連桿、橫梁、游梁、托輪、懸繩器、游梁支承、推拉桿、平衡箱、支架、凹凸座、剎車裝置、圍欄組成。特點：該機獨特的全平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計使平衡重從曲柄位置轉(zhuǎn)移到搖擺梁的平衡箱中，隨著曲柄的旋轉(zhuǎn)借助于推拉桿使平衡箱在搖擺梁軌道上作往復(fù)直線運動，奇妙地轉(zhuǎn)變平衡重的力矩，改善抽油機的平衡狀況。

減速器的峰值扭矩顯著降低，與常規(guī)游梁式抽油機相比，相同工況下峰值扭矩降低，整機重量減輕，節(jié)電效果明顯。

3.漸開線異形抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1-3-33。該機采納雙天輪結(jié)構(gòu)，驅(qū)動輪為漸開線形，負(fù)荷輪為圓形，并與驅(qū)動輪同軸固定在一起；負(fù)荷輪一側(cè)懸掛抽油桿，另一側(cè)

懸掛曲柄平衡重。

圓周運動曲柄通過鋼絲繩帶動驅(qū)動輪搖擺，經(jīng)負(fù)荷輪帶動抽油桿做往復(fù)運動，可實現(xiàn)大擺角、長沖程、大負(fù)荷。

其特點為：結(jié)構(gòu)簡潔，運行牢靠。凈扭矩下降，電機配置減小，節(jié)能效果好，系統(tǒng)效率提高。調(diào)參便利，操作維護管理難度較小。

后鋼絲繩受力太大，為延長其壽命，驅(qū)動輪掩蓋聚氨醋板。該機在結(jié)構(gòu)上舍棄了游梁，取消了橫梁、連桿，避開在光桿斷脫或滯后消失橫梁撞擊支架，造成支架與橫梁破壞，消退了事故隱患。

4.直線往復(fù)式抽油機（推廣機型之一）直線往復(fù)式抽油機是依據(jù)直線往復(fù)機構(gòu)設(shè)計的無游梁、大載荷、長沖程、節(jié)能高效抽油機，其結(jié)構(gòu)見圖1-3-34。

它是由兩個圓環(huán)形軌道安置在H型換向器的兩邊，通過變向減速器雙輸出

銷齒輪撥動長環(huán)形軌道中的特別鏈條作反方向運動。

即軌道內(nèi)有兩個比較特別的銷齒軌跡鏈條，軌道的下方有兩個外嚙合的驅(qū)動齒輪，齒輪由一個單輸人雙輸出對稱分流式的減速器進行驅(qū)動，通過軌跡鏈條上的特別鏈節(jié)帶動換向軸，換向軸帶動H型換向器上的光桿做上下往復(fù)運動。換向軸在直線段的運動中只作上下的勻速直線運動，無慣性力，無脈動、無側(cè)向力；在上下死點左右換向時，在曲線段的運動是既作上下標(biāo)準(zhǔn)的簡諧運動，又做在換向器橫槽中的橫向運動，從而實現(xiàn)上下往復(fù)運動中的換向，可實現(xiàn)平衡無沖擊換向。其結(jié)構(gòu)特點是：抽油桿直接懸掛在抽油機的換向器上，削減了傳動環(huán)節(jié)，取消了游梁式抽油機與鏈條式抽油機懸掛的鋼絲繩，削減了事故發(fā)生幾率，提高

了牢靠性。

由于采納對稱布置，整機受力狀態(tài)好。由于采納銷齒軌跡鏈條傳動，避開了傳動中的鏈條的多邊形效應(yīng)和鏈條中的磨損伸長及鏈條的爬高跳齒現(xiàn)象。由其結(jié)構(gòu)打算了較易實現(xiàn)大沖程。

由于其結(jié)構(gòu)采納了銷齒軌道傳動方式，因此消退了鏈條傳動中突然卸載與突然加載引起的換向沖擊。

其減速器是一種單輸人雙輸出對稱分流雙圓弧齒形減速器，這種減速器具有在同樣體積和材料的狀況下，承受載荷大、傳動效率高和使用壽命長的優(yōu)點，而且還具有很小的翻轉(zhuǎn)力矩。抽油機的平衡重兩側(cè)對稱的布置削減了平衡寬帶負(fù)荷重量，并使寬帶處于微小的動載狀態(tài)，從而有利于提高寬帶的使用壽命和牢靠性。重塊祛碼直接平衡能實現(xiàn)較好的平衡性。

5.寬皮帶式抽油機該機主要由

底座、電動機、減速器、滾筒、過輪、柔性寬皮帶、機架、平衡筐組成，見圖1-3-35。

(1)結(jié)構(gòu)特點：在機架頂部裝有旋轉(zhuǎn)天車，懸繩器和平衡筐之間采納多股鋼絲繩組連接，平衡筐底部裝有銷式平安裝置，柔性寬皮帶同其他零件的連接采納契形皮帶接頭齒輪減速器驅(qū)動滾筒再通過鏈條減速裝置帶動偏心輪沖程調(diào)整器。

(2)工作原理：依靠電動機的正反驅(qū)動來帶動一個特別滾筒正反轉(zhuǎn)纏繞一根柔性皮帶拉動平衡筐，通過鋼絲繩組和懸繩器使光桿做往復(fù)直線運動，以達(dá)到抽油的目的。

(3)性能特點：將受載荷部分的柔性皮帶傳動改為鋼絲繩傳動，從而提高傳動的牢靠性和壽命，削減了使用費用和停機修理時間。

采納旋轉(zhuǎn)天車臺結(jié)構(gòu)代替移動底座結(jié)構(gòu)，便利了修

井作業(yè)，提高了工效，減輕了勞動強度；采納直接平衡，調(diào)整便利、精確?????、效果好并且恒定，沖程長度可不停機無級調(diào)整。

滾筒傳動的力臂小于曲柄傳動的力臂，扭矩可以減小節(jié)電效果較好。動載比常規(guī)抽油機減小，接近氣動平衡抽油機，增加了實際承載力量。

由于該機沖程長，平衡效果好，故適于2000m以上中深井采油，用于2000m以內(nèi)淺井采油同樣具有高效、節(jié)能、操作便利等優(yōu)點。

6.鏈條式抽油機其結(jié)構(gòu)見圖1一3一36。其工作原理為：電動機經(jīng)皮帶傳動和減速后驅(qū)動下鏈輪旋轉(zhuǎn)，使軌跡鏈條在垂直布置的主動鏈輪和上鏈輪間運轉(zhuǎn)；軌跡鏈條上的特別鏈節(jié)與來回架上的滑塊中的主軸銷相連，使來回架隨軌跡鏈條而上、下來回運行；來回架體的上橫梁連接

著繞過天車輪的鋼絲繩，帶動抽油桿來回運動，從而帶動抽油泵抽油；來回架下橫梁連接著繞過平衡鏈輪并固定在機架上的平衡鏈條，使平衡缸式的柱塞來回運動，實現(xiàn)儲能和放能的平衡作用。

三、井口裝置井口裝置（圖1-3-37)是安裝在井口上的設(shè)備通稱。

其作用是：在完井以后，用于懸掛油管，承托并內(nèi)的全部油管柱重量；密封油管、套管間的環(huán)形空間，掌握和調(diào)整油井的生產(chǎn)；有序掌握各項井下作業(yè)，如誘噴、洗井、打撈、酸化、壓裂等的施工；錄用油壓、套壓資料和測壓、清蠟等日常生產(chǎn)管理。井口裝置包括套管頭、油管頭及采油（氣）樹三部分，連接方式有螺紋、法蘭和卡箍三種。

（一）套管頭井口裝置的下部分稱套管頭，其作用是用來懸掛技術(shù)套管和油

層套管并密封