第一講主講內(nèi)容1.1抽油機(jī)1.1抽油機(jī)國(guó)外抽油機(jī)總的開(kāi)展方向是：※超大載荷、長(zhǎng)沖程、低沖次；※自動(dòng)化、智能化；※高效節(jié)能；※高適應(yīng)性；※無(wú)游梁長(zhǎng)沖程、大型化。游梁式抽油機(jī)經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)展，產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度日益提高；各種節(jié)能機(jī)型得到了普遍推廣；抽油機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也被廣泛使用；多種型式的無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的開(kāi)展已日趨完善。1.2抽油桿

為了滿足大泵強(qiáng)采、小泵深抽、稠油井、高含蠟井、腐蝕井和斜井采油的需要，國(guó)外研制了許多特種抽油桿，如:超高強(qiáng)度抽油桿、玻璃鋼抽油桿、空心抽油桿、電熱抽油桿、KD級(jí)抽油桿、連續(xù)抽油桿、金屬塑料復(fù)合噴涂防腐抽油桿、柔性抽油桿和鋁合金抽油桿等。進(jìn)一步提高了抽油桿的使用壽命和應(yīng)用范圍。1.2抽油桿—舉例1.2抽油桿—舉例

★加拿大Corod公司研究開(kāi)發(fā)的橢圓截面型連續(xù)抽油桿，已經(jīng)在許多國(guó)家15000多口井中使用，最大下泵深度已達(dá)3500m，均取得了較好的使用效果，Corod抽油桿與油管相對(duì)磨損較少，抽油桿應(yīng)力減少23%，光桿最大載荷減少12.6%，消耗功率減少14.3%，特別適用于深井、斜井和叢式井開(kāi)采石油及小直徑油管抽油。1.2抽油桿—舉例★美國(guó)Axelson公司生產(chǎn)的S-80型超高強(qiáng)度抽油桿，由于抗疲勞強(qiáng)度高，消耗功率減少30%-50%。★美國(guó)Maga公司生產(chǎn)的鋁合金抽油桿，耐腐蝕能力很強(qiáng)，質(zhì)量較輕，操作方便，消耗功率減少30%-50%，是一種很有開(kāi)展前途的抽油桿。1.2抽油桿—舉例

★俄羅斯杜馬茲石油股份公司2000年在1317油井和1520油井安裝了2套玻璃鋼抽油桿。玻璃鋼抽油桿的優(yōu)良性能表現(xiàn)為兼有相當(dāng)大的強(qiáng)度和很大的彈性，其質(zhì)量大大低于鋼質(zhì)抽油桿。這樣在不改變?cè)O(shè)備類型的情況下，可以使用提高泵排量的大直徑柱塞泵。(但存在致命的缺點(diǎn):不宜修復(fù))1.3抽油泵有桿抽油泵由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝成熟、操作簡(jiǎn)便、維修容易，仍然是美國(guó)和俄羅斯等國(guó)的主要機(jī)械采油設(shè)備。國(guó)外抽油泵開(kāi)展的特點(diǎn)是：①抽油泵向適應(yīng)出砂、高油氣比、稠油、腐蝕、井斜等特殊井況，滿足深抽和強(qiáng)采需要以及高效、長(zhǎng)壽命方向開(kāi)展。②形成了范圍較廣的尺寸系列，能適應(yīng)油井不同井深及采液量的需要。1.3抽油泵③目前國(guó)外長(zhǎng)沖程泵及相應(yīng)的抽油機(jī)開(kāi)展很快。④抽油泵的泵筒與柱塞副和閥件的耐久性的提高增加了使用壽命。1.3抽油泵抽稠泵

目前美國(guó)已有長(zhǎng)度為5.5m、6.1m、7.6m、10.37m、12.2m、15.24m的長(zhǎng)沖程抽稠油泵。俄羅斯已將沖程為6m的稠油泵列為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并研制出長(zhǎng)泵筒和長(zhǎng)柱塞結(jié)構(gòu)的HT＞KCB60／48型稠油泵，最大排量為234m3／d。1.3抽油泵超長(zhǎng)沖程抽油泵

美國(guó)Axelson公司研制出了直徑為44.45mm、沖程為24.38m的桿式抽油泵。

前蘇聯(lián)試制了沖程達(dá)上百米的特種有桿泵，與鋼帶式超長(zhǎng)沖程抽油裝置配用。1.3抽油泵防氣鎖泵

美國(guó)Harbison—Fischer公司開(kāi)發(fā)成功了一種可在氣鎖情況下使用的新型有桿泵。采用它有助于消除氣鎖，縮小桿柱應(yīng)力范圍，消除泵的氣液沖擊，減輕了桿管摩擦。1.3抽油泵此外，加拿大的Harbison—Fischer生產(chǎn)出了一種高排量、高壓縮能力凡爾罩的有桿泵，其液體通過(guò)能力比現(xiàn)有凡爾罩高一倍，并能對(duì)液體傳遞螺旋運(yùn)動(dòng)，從而延長(zhǎng)凡爾球的使用壽命；美國(guó)Nilcra陶瓷公司研制了PSZ陶瓷抽油泵閥。經(jīng)過(guò)60多口油井實(shí)驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明：平均檢泵周期延長(zhǎng)4.4倍，每口油井修理費(fèi)用減少13640美元，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。1.3抽油泵多功能抽油泵Texaco公司設(shè)計(jì)的井下往復(fù)泵，置于油水分界面上，在上沖程時(shí)提升油，在下沖程時(shí)注入水?！布匆环N同井采注裝置〕1.3抽油泵螺桿泵

隨著各國(guó)稠袖、含砂、含氣井的數(shù)量越來(lái)越多，為滿足油田開(kāi)采工藝的需要，近二十年來(lái)，各國(guó)有關(guān)制造廠和公司相繼推出了井下單螺桿抽油泵系列產(chǎn)品，主要以地面驅(qū)動(dòng)、抽油桿傳動(dòng)為主；近幾年來(lái)又相繼推出了地驅(qū)的井下雙螺桿泵采油裝置。

1.3抽油泵有桿泵抽油系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)

美國(guó)休斯頓CaseServices公司2001年研制成功評(píng)價(jià)有桿泵抽油系統(tǒng)效率的csBeam軟件系統(tǒng)。利用這套系統(tǒng)可進(jìn)行井下動(dòng)態(tài)分析、可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)新型抽油系統(tǒng)、優(yōu)化抽油機(jī)的平衡、監(jiān)控油井的動(dòng)態(tài)變化，以確保每口井以最高產(chǎn)量生產(chǎn)。抽油井動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)此系統(tǒng)是建立在便攜式計(jì)算機(jī)及綜合數(shù)據(jù)采集程序包根底上研制出來(lái)的。它可以作為定期優(yōu)化油井動(dòng)態(tài)的一種診斷工具。2.1抽油機(jī)研究開(kāi)發(fā)了各種類型的抽油機(jī)，提高了抽油機(jī)的適應(yīng)性。為了適應(yīng)各種油藏條件，如含砂、含氣、含蠟、稠油、及低滲透油田采油的需要，研制與應(yīng)用了液壓抽油機(jī)、長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)、螺桿泵采油系統(tǒng)等；為了適應(yīng)斜井、叢式井采油的需要，研制與應(yīng)用了斜井、叢式井抽油機(jī)；為了適應(yīng)高含水油井采用大泵提液時(shí)不停機(jī)進(jìn)行環(huán)空測(cè)試的需要，研制與應(yīng)用了長(zhǎng)沖程抽油機(jī)；為了解決常規(guī)抽油機(jī)耗電量大的問(wèn)題，研制與應(yīng)用了多種新型節(jié)能抽油機(jī)，提高了抽油效率，降低了采油本錢。抽油機(jī)分類抽油機(jī)游梁式無(wú)游梁式常規(guī)式前置式鏈條式直線電機(jī)式皮帶-鏈條式雙驢頭式基本型變型基本型游梁的前臂和后臂接近等長(zhǎng)變型抽油機(jī)為適應(yīng)長(zhǎng)沖程做成前臂長(zhǎng)，驢頭端重異相曲柄式下偏杠鈴式矮型異相曲柄式智能換向式常規(guī)式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.1.1游梁式抽油機(jī)1.整體結(jié)構(gòu)〔一〕常規(guī)式抽油機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力設(shè)備減速箱經(jīng)皮帶產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)（四搖桿機(jī)構(gòu)）抽油桿柱將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)轶H頭的上下擺動(dòng)經(jīng)懸繩器上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)2.動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)傳遞1.前置式游梁抽油機(jī)1〕整體結(jié)構(gòu)前置式氣動(dòng)平衡抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1—?jiǎng)x車機(jī)構(gòu)；2—電動(dòng)機(jī)；3—支架；4—游梁；5—驢頭；6—平衡氣缸7—連桿；8—曲柄；9—減速箱；10—底座；11—橫梁；12—懸繩器1112◆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)〔1〕橫梁與支架中心互換，即橫梁前移；〔2〕采用氣動(dòng)平衡方式?！粜阅芴攸c(diǎn)〔1〕改善了其運(yùn)動(dòng)性能，使上沖程慢、下沖程快，減少了動(dòng)載；〔2〕驢頭懸點(diǎn)承載能力得到增強(qiáng)，減速箱曲柄軸受扭矩更趨均勻，壽命延長(zhǎng)；〔3〕節(jié)能，比常規(guī)抽油機(jī)節(jié)電10%~30%2)與常規(guī)式相比所具有的特點(diǎn)2.異相曲柄游梁式抽油機(jī)1)整體結(jié)構(gòu)1—?jiǎng)x車機(jī)構(gòu)；2—電動(dòng)機(jī)及小皮帶輪；3—大皮帶輪；4—減速箱；5—異相曲柄；6—平衡塊；7—機(jī)架；8—平衡塊安裝曲柄；9—連桿；10—游梁；11—驢頭；12—懸繩器；13—底座異相曲柄型游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2)曲柄結(jié)構(gòu)◆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)〔1〕曲柄平衡重偏置〔曲柄銷孔中心線與曲柄平衡塊中心線不重合，平衡塊中心線逆轉(zhuǎn)動(dòng)方向后置一個(gè)銳角，一般8~15度〕；〔2〕游梁處于水平位置時(shí)，平衡塊曲柄也根本處于水平；連桿與兩者近似垂直；游梁和橫梁相對(duì)于曲柄旋轉(zhuǎn)中心前移了一定距離〔L-h〕?！粜阅芴攸c(diǎn)〔1〕改善了其運(yùn)動(dòng)性能，使上沖程慢、下沖程快，減少了動(dòng)載；〔2〕使減速箱曲柄軸上的扭矩變化幅度減小，改善了減速箱的工況，在相同工況下，比常規(guī)抽油機(jī)減速箱輸出扭矩減少40%～60%；〔3〕節(jié)能降耗，比常規(guī)抽油機(jī)節(jié)電10%～20%。3)結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)3.雙驢頭游梁式抽油機(jī)◆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)它去掉了常規(guī)游梁式抽油機(jī)橫梁尾軸，依靠一個(gè)后驢頭裝置通過(guò)驅(qū)動(dòng)鋼絲繩使橫梁與連桿相連接?！粜阅芴攸c(diǎn)〔1〕上沖程慢、下沖程快，減少了動(dòng)載，工作穩(wěn)定，易啟動(dòng)；〔2〕沖程長(zhǎng)，節(jié)能好，比常規(guī)抽油機(jī)節(jié)電10%～20%；〔3〕缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)繩辮子易磨損。雙驢頭式抽油機(jī)的特點(diǎn)4.矮型異相曲柄游梁抽油機(jī)◆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)〔1〕它以一個(gè)異形驢頭取代了游梁的功能；〔2〕四連桿機(jī)構(gòu)非對(duì)稱循環(huán)；〔3〕異相曲柄，曲柄平衡塊偏置；〔4〕整機(jī)高度低、重量輕、本錢低?！粜阅芴攸c(diǎn)〔1〕上沖程慢、下沖程快，減少了動(dòng)載，工作穩(wěn)定，易啟動(dòng)；〔2〕節(jié)能降耗，比常規(guī)抽油機(jī)節(jié)電15%左右；〔3〕缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)繩辮子易磨損，不適合稠油井開(kāi)采。矮型異相曲柄抽油機(jī)的特點(diǎn)它實(shí)際上是結(jié)合了異相曲柄與雙驢頭抽油機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)5.下偏杠鈴式游梁抽油機(jī)1.在游梁尾部增設(shè)一個(gè)向下偏置的杠鈴平衡重2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠；3.繼承了常規(guī)抽油機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，且平衡效果好；4.適應(yīng)于對(duì)常規(guī)抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能升級(jí)改造；

5.綜合節(jié)能較常規(guī)機(jī)高30％以上。

下偏杠鈴式游梁抽油機(jī)的特點(diǎn)潤(rùn)滑系統(tǒng)鏈條式抽油機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)換向系統(tǒng)平衡系統(tǒng)懸重系統(tǒng)電控系統(tǒng)〔一〕鏈條式抽油機(jī)1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成2.1.2無(wú)游梁式抽油機(jī)沖程長(zhǎng)、沖數(shù)低、適用于深井和稠油開(kāi)采動(dòng)載荷小、平衡程度好節(jié)電、系統(tǒng)效率高節(jié)約鋼材2.鏈條式抽油機(jī)的特點(diǎn)3.鏈條式抽油機(jī)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形式國(guó)產(chǎn)鏈條式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

潤(rùn)滑系統(tǒng):油杯+滴油潤(rùn)滑鏈條式抽油機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng):電動(dòng)機(jī)+皮帶輪換向系統(tǒng):立式鏈條箱+往返架

平衡系統(tǒng):平衡鏈輪+平衡氣缸

懸重系統(tǒng):往返架+頂部滑輪+鋼絲繩

電控系統(tǒng):普通電器控制箱

〔1〕國(guó)產(chǎn)鏈條式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn):國(guó)產(chǎn)鏈條式抽油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)照片

〔2〕國(guó)產(chǎn)鏈條式抽油機(jī)工作照片〔3〕國(guó)產(chǎn)鏈條式帶機(jī)械平衡的抽油機(jī)工作照片〔二〕皮帶—鏈條式抽油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng):滴油潤(rùn)滑皮帶-鏈條式抽油機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng):電動(dòng)機(jī)+皮帶輪換向系統(tǒng):立式鏈條箱+往返架平衡系統(tǒng):往返架下帶平衡重懸重系統(tǒng):往返架+頂部寬滑輪+柔性寬皮帶電控系統(tǒng):自動(dòng)電器控制箱

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成2.皮帶-鏈條式抽油機(jī)實(shí)物照片3.內(nèi)部換向機(jī)構(gòu)三維示意圖沖程長(zhǎng)、沖數(shù)低、適用于深井和稠油開(kāi)采動(dòng)載荷小、平衡效果好，運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小節(jié)電、系統(tǒng)效率高節(jié)約鋼材整體效果優(yōu)于鏈條式抽油機(jī)4.皮帶—鏈條式抽油機(jī)的特點(diǎn)〔三〕直線電機(jī)式抽油機(jī)※工作原理：直線電機(jī)的原理并不復(fù)雜，設(shè)想把一臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)沿著半徑的方向剖開(kāi)，并且展平，這就成了一臺(tái)直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。在直線電機(jī)中，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的，叫初級(jí)；相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，叫次級(jí)。初級(jí)中通以交流，次級(jí)就在電磁力的作用下沿著初級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)。這時(shí)初級(jí)要做得很長(zhǎng)，延伸到運(yùn)動(dòng)所需要到達(dá)的位置，而次級(jí)那么不需要那么長(zhǎng)。實(shí)際上，直線電機(jī)既可以把初級(jí)做得很長(zhǎng)，也可以把次級(jí)做得很長(zhǎng)；既可以初級(jí)固定、次級(jí)移動(dòng)，也可以次級(jí)固定、初級(jí)移動(dòng)。1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成承載與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：天輪，翻轉(zhuǎn)輪和桁架。直線電機(jī)：電機(jī)定子〔外表粘貼永磁體的鋼板〕、電機(jī)動(dòng)子〔雙邊初級(jí)線圈〕、動(dòng)子導(dǎo)向輪和以鋼軌為材料的導(dǎo)軌。抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)：包括專用變頻器、控制面板和控制保護(hù)裝置。平衡及其它輔助系統(tǒng)：動(dòng)子背部的平衡箱、拖動(dòng)抽油桿的扁鋼絲繩、懸繩器、防撞器、無(wú)觸點(diǎn)限位器和電磁剎車等。2.直線電機(jī)抽油機(jī)物理樣機(jī)初級(jí)線圈〔動(dòng)子〕

翻轉(zhuǎn)輪

頂部導(dǎo)向輪動(dòng)子導(dǎo)軌

扁鋼絲繩

懸繩器采油樹(shù)動(dòng)子導(dǎo)向輪平衡箱桁架底座主板〔電機(jī)定子〕

扁鋼絲繩

光桿承載與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

桁架：管材、型鋼焊接而成。包括梯子和安裝無(wú)觸點(diǎn)限位器的夾板等；桁架的外部有防護(hù)罩，用于防雨、灰塵和通風(fēng)散熱。

天輪：兩個(gè)直徑1.2m左右的焊接輪，用于扁鋼絲繩的轉(zhuǎn)向和承載。翻轉(zhuǎn)輪：兩個(gè)直徑0.8m左右的焊接輪，油井作業(yè)修井時(shí)翻轉(zhuǎn)到側(cè)面，為通井機(jī)留出作業(yè)空間。直線電機(jī)部分電機(jī)定子：厚度30—35mm的鋼板，粘貼有永磁體，表面有不銹鋼保護(hù)層；兩側(cè)安裝有鋼軌。電機(jī)動(dòng)子：硅鋼片鐵芯、銅線繞組和動(dòng)子導(dǎo)向輪組成。動(dòng)子的背部安裝電磁剎車裝置、平衡箱和磁感應(yīng)板等。其它輔助系統(tǒng)扁鋼絲繩：由數(shù)根?7.6—8.3mm的鋼絲繩經(jīng)橡膠硫化而成，承載能力為額定載荷的9倍以上。懸繩器、電磁剎車、皮帶剎車、防撞器、電磁限位開(kāi)關(guān)等。3.直線電機(jī)抽油機(jī)的特點(diǎn)1、機(jī)械效率高：常規(guī)游梁抽油機(jī)機(jī)械效率72%；直線電機(jī)抽油機(jī)僅經(jīng)過(guò)扁鋼絲直接拖動(dòng)抽油桿，轉(zhuǎn)換效率94%以上。2、體積小，重量輕：簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，緊奏的設(shè)計(jì)，使得直線電機(jī)抽油機(jī)與常規(guī)抽油機(jī)相比重量降低50%左右，節(jié)省了大量鋼材，且占地面積小。3、噪音低。直線電機(jī)抽油機(jī)取消了復(fù)雜的能量傳遞環(huán)節(jié)，能量傳遞更加合理，降低了抽油機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的噪音，使得直線電機(jī)抽油機(jī)運(yùn)行聲音低于63分貝。4、性能可靠、平安耐用。整機(jī)為以直線電機(jī)為主的機(jī)電一體化抽油機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)部件少，提高了抽油機(jī)運(yùn)行的可靠性能和平安性能。5、在線可調(diào)的“上快下慢〞、“上