哈爾濱石油學(xué)院石油工程采油課程設(shè)計(jì)綜述

1、第1章前言11.1 設(shè)計(jì)目的及意義11.2 目前國(guó)內(nèi)、外發(fā)展趨勢(shì)11.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容51.4 2章抽油泵的選擇62.1 油井產(chǎn)能計(jì)算122.2 沖程及沖次的選擇原則152.3 泵徑的計(jì)算162.4 泵型的選擇條件162.5 活塞和襯套間配合間隙的確定16第3章抽油桿的選擇173.1 抽油桿柱長(zhǎng)度的確定183.2 懸點(diǎn)載荷的計(jì)算193.3 抽油桿強(qiáng)度的確定193.4 抽油桿組合的確定20第4章抽油機(jī)的選擇224.1 抽油機(jī)的作用及選擇原則284.2 減速箱作用及計(jì)算校核減速箱扭矩284.3 電動(dòng)機(jī)作用及計(jì)算出電動(dòng)機(jī)功率29第5章實(shí)例分析30I哈爾濱石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)第1章前言1.1 設(shè)計(jì)目的及

2、意義抽油機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，成為目前最主要的機(jī)械采油方法。對(duì)游梁式有桿泵進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅可以讓學(xué)生掌握所學(xué)過的理論知識(shí)，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。對(duì)于剛投產(chǎn)的新井，確定使用游梁式有桿泵采油方式進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，首先要對(duì)抽油泵、抽油桿和抽油機(jī)“三抽”設(shè)備進(jìn)行合理的選擇；當(dāng)油井投產(chǎn)后，還必須檢驗(yàn)抽油設(shè)備是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，當(dāng)設(shè)備的工作性能及油層工作狀況發(fā)生變化時(shí)，還要對(duì)原有的系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行重新選擇和調(diào)整。因此，對(duì)抽油井各設(shè)備的選擇或工作狀況判斷是抽油井生產(chǎn)過程中需要經(jīng)常進(jìn)行的重要工作。抽油井中的“三抽”設(shè)備彼此不是孤立的，而是相互聯(lián)系和制約的。某一設(shè)備的工作狀況發(fā)生的變化，必

3、將影響其他設(shè)備的正常工作。同時(shí)，抽油設(shè)備的選擇又受地層條件、井筒條件、流體性質(zhì)等多因素的制約。因此，要對(duì)抽油井進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，應(yīng)將油層到地面看作統(tǒng)一的整體來(lái)進(jìn)行。抽油井的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是根據(jù)油井條件，選擇合適的抽油設(shè)備，即選擇抽油泵、抽油桿、抽油機(jī)及減速箱和電動(dòng)機(jī)。油井產(chǎn)量和下泵深度是選擇抽油設(shè)備的基本依據(jù)，而油井產(chǎn)量和下泵深度又是由油井產(chǎn)能所決定的。因此，抽油井的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)從油層入手。抽油井系統(tǒng)設(shè)計(jì)是將油層到地面看作一個(gè)完整的系統(tǒng)。通過相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，掌握抽油井系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。具體將就是學(xué)習(xí)和掌握油井產(chǎn)能計(jì)算方法、油井溫度分布計(jì)算方法、原油粘關(guān)系數(shù)據(jù)的回歸分析方法、抽油設(shè)備的選擇方法

4、及抽油桿柱設(shè)計(jì)方法。該專題是針對(duì)有桿泵采油井，從油層、井筒到地面進(jìn)行系統(tǒng)地選擇設(shè)計(jì)。它涉及到油層、井筒以及地面設(shè)備之間的匹配關(guān)系，需要根據(jù)油層條件、油井條件以及設(shè)備條件首先設(shè)計(jì)出井底流壓，然后確定出下泵深度，從而進(jìn)一步選擇出抽油泵、抽油桿及其組合，以及抽油機(jī)、減速箱和電動(dòng)機(jī)等設(shè)備。通過該專題課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，將使學(xué)生熟悉抽油井系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問題的能力，為進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、今后走向工作崗位以及從事科研工作打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.2 目前國(guó)內(nèi)、外發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 國(guó)內(nèi)抽油機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀油機(jī)是有桿抽油系統(tǒng)中最主要舉升設(shè)備。根據(jù)是否有游梁，可分為游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī)。經(jīng)過

5、一百多年的實(shí)踐和不斷的改進(jìn)創(chuàng)新，抽油機(jī)不管是結(jié)構(gòu)形式還是在使用功能上，都產(chǎn)生了很大的變化。特別是近幾十年來(lái)，世界對(duì)原油的需求量不斷加大，對(duì)油田深度開采的能力有了更進(jìn)一步的要求，在很大程度上加快了抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的速度，催生出多種類型。目前，國(guó)內(nèi)抽油機(jī)制造廠有數(shù)十家，產(chǎn)品類型已多樣化，但游梁式抽油機(jī)仍處于主導(dǎo)地位。根據(jù)公開發(fā)表的資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有6大類共45種新型抽油機(jī)，并且每年約有30種新型抽油機(jī)專利，十多種新試制抽油機(jī)，已形成了系列，基本滿足了陸地油田開采的需要。各種新型節(jié)能游梁式抽油機(jī)如雙驢頭式抽油機(jī)、前置式抽油機(jī)、異相曲柄平衡抽油機(jī)、前置式氣平衡抽油機(jī)、下偏杠鈴系列節(jié)能抽油機(jī)和用窄V形帶傳

6、動(dòng)的常規(guī)抽油機(jī)等均已在全國(guó)各個(gè)油田推廣應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。長(zhǎng)沖程、低沖次的無(wú)游梁式抽油機(jī)的研制也取得了一些進(jìn)展，如由勝利油田研制的無(wú)游梁鏈條抽油機(jī)，經(jīng)過國(guó)內(nèi)十幾個(gè)油田稠油及叢式井的推廣使用4,在低沖次抽油和抽稠油方面已初見成效。此外，桁架結(jié)構(gòu)的滑輪組增距式抽油機(jī)、滾筒式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)已在某些油田進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)5；齒輪增距式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的研制工作也取得了新的進(jìn)展；質(zhì)量輕、成本低、便于調(diào)速和調(diào)整沖程的液壓抽油機(jī)經(jīng)過幾年的研制和工業(yè)性試采油，也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)60其他型式新穎的抽油機(jī)如數(shù)控抽油機(jī)、連續(xù)抽油桿抽油機(jī)、車載抽油機(jī)、磨擦式抽油機(jī)、六連桿游梁式抽油機(jī)和斜直井抽油機(jī)等也正處于不斷改造和

7、試生產(chǎn)過程中7。然而，游梁式抽油機(jī)的缺點(diǎn)是不容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程低沖次的要求，因而不能滿足稠油井、深抽井和吉?dú)饩捎妥鳂I(yè)的需要。同時(shí)，長(zhǎng)沖程低沖次的無(wú)游梁式抽油機(jī)的性能尚有待完善（如油田正在使用的鏈條式抽油機(jī)還存在鏈條壽命短、換向沖擊載荷大和鋼絲純易斷、導(dǎo)軌剛.度不足容易變形等問題），而且品種規(guī)格還很少，不能適應(yīng)當(dāng)前石油工業(yè)的發(fā)展80液壓抽油機(jī)至今仍處在研制階段。1.2.2 國(guó)外抽油機(jī)的研發(fā)現(xiàn)狀目前，世界上生產(chǎn)抽油機(jī)的國(guó)家主要有美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、加拿大和羅馬尼亞等。為了減少能耗，提高采油經(jīng)濟(jì)效益，近年來(lái)國(guó)外研制與應(yīng)用了許多節(jié)能型抽油機(jī)。例如異相型抽油機(jī)節(jié)電15%35%;前置式抽油機(jī)節(jié)電368%;前

8、置式氣平衡抽油機(jī)節(jié)電35%;輪式抽油機(jī)節(jié)電50%80%;大圈式抽油機(jī)節(jié)電30%;自動(dòng)平衡抽油機(jī)節(jié)電30%50%;低矮型抽油機(jī)節(jié)電5%20%;ROTAFLEX抽油機(jī)節(jié)電25%;智能抽油機(jī)節(jié)電174%;螺桿泵采油系統(tǒng)節(jié)電40%50%。近年來(lái)國(guó)外很重視改進(jìn)和提高抽油機(jī)的平衡效果，使抽油機(jī)得到更精確平衡。近年來(lái)，為了節(jié)約能耗、提高采油經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)外研制與應(yīng)用了許多節(jié)能型抽油機(jī)，在采油實(shí)踐中，取得較好的使用效果。如變平衡力矩抽油機(jī)，可使上沖程平衡力矩大于下沖程力矩。前置式氣平衡抽油機(jī)，由于可在動(dòng)態(tài)下調(diào)節(jié)氣平衡，平衡效果較好。氣囊平衡抽油機(jī)有90%以上載荷得到平衡。雙井抽油機(jī)可利用兩口油井抽油桿柱合理設(shè)計(jì)

9、得到更精確的平衡。自動(dòng)平衡抽油機(jī)可保證在上下沖程每一瞬間得到較精確的平衡效果。近年來(lái)國(guó)外研制與應(yīng)用了多種類型長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，其中包括增大沖程游梁抽油機(jī)、增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)和長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)。1前置式氣平衡抽油機(jī)美國(guó)工Jufkin公司生產(chǎn)的A系列前置式氣平衡抽油機(jī)具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，抽油機(jī)重量減輕40%,尺寸縮小35%,動(dòng)載荷較小，受力均勻,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，節(jié)約電耗35%。2無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)美國(guó)ROTAFLEx寬帶傳動(dòng)抽油機(jī)實(shí)踐表明：抽油機(jī)系統(tǒng)效率為5%,而常規(guī)抽油機(jī)只有40%。提升液體能耗比常規(guī)抽油機(jī)減少25%,可使用29.4kw電動(dòng)機(jī)，而同級(jí)常規(guī)抽油機(jī)須用只kw電動(dòng)機(jī)。美國(guó)WesternG

10、ea:有限公司研制的液壓驅(qū)動(dòng)無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)占地面積較小，可節(jié)約電耗10%15%。美國(guó)NationalSupply有限公司研制的無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)節(jié)約電耗10%20%3智能抽油機(jī)美國(guó)NationalSupply有限公司研制的智能抽油機(jī)減速器峰值扭矩減少34.7%,電動(dòng)機(jī)功率減少17.4%,產(chǎn)量增加19%,抽油機(jī)系統(tǒng)效率平均提高47.8%,投資費(fèi)用減少20%,成本利用率提高20.7%。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)美國(guó)生產(chǎn)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)可比電動(dòng)機(jī)功率減少30%,動(dòng)力費(fèi)用與采油成本均較低。4變平衡力矩抽油機(jī)美國(guó)Pionner公司研制了變平衡力矩抽油機(jī)，利用抽油機(jī)連桿運(yùn)動(dòng)以及新增加的連桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)

11、作用原理，使得上沖程時(shí)平衡力矩大于下沖程時(shí)的平衡力矩，實(shí)現(xiàn)更精確地平衡抽油機(jī)載荷、減少抽油機(jī)電力消耗的目的。1.2.3 國(guó)內(nèi)抽油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)20世紀(jì)9O年代以來(lái)，我國(guó)東部各主要油田相繼進(jìn)入中高含水開發(fā)期。為確保高效生產(chǎn)，對(duì)抽油機(jī)的要求呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)：一是急需采用長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，以增加油井的產(chǎn)液量；二是為了降低油井的單位生產(chǎn)成本，對(duì)抽油機(jī)的節(jié)能性提出了更高的要求。其次就目前抽油機(jī)耗電量大，工作效率、能量利用率低這一現(xiàn)狀仍是我國(guó)抽油機(jī)研究的重點(diǎn)之一，在抽油機(jī)效率和節(jié)能方面，還有很大的提升空問，具有非常誘人的前景。長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的研制應(yīng)用能力不足一直是我國(guó)抽油機(jī)發(fā)展的瓶頸，長(zhǎng)沖程抽油機(jī)具有減小沖程損失、提

12、高系統(tǒng)效率、延長(zhǎng)機(jī)桿泵的使用壽命、減少故障及提高整機(jī)運(yùn)行質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。因此，發(fā)展長(zhǎng)沖程抽油機(jī)對(duì)當(dāng)前我國(guó)老油田高含水井后期開采，減緩產(chǎn)量遞減速度，開采稠油、低滲透油田以及沙漠油田深井及超深井的機(jī)械開采，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。游梁式抽油機(jī)的局限性十分突出，多方面事實(shí)說明，長(zhǎng)沖程、低沖次、低功耗的無(wú)游梁式抽油機(jī)是今后抽油機(jī)發(fā)展的主要方向。為適應(yīng)油田采油需要，在適當(dāng)發(fā)展游梁式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的同時(shí)，應(yīng)加速開發(fā)各類無(wú)游梁式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。開發(fā)無(wú)游梁曲柄搖桿輪式斜井抽油機(jī)和大型斜直井抽油機(jī)將對(duì)我國(guó)油氣資源開采有重要意義。根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，發(fā)展無(wú)游梁大沖程、低能耗、具有高適應(yīng)性的直井抽油機(jī)和斜井抽油機(jī)，將是我國(guó)今后

13、抽油機(jī)發(fā)展的主要方向。近年來(lái)，變頻技術(shù)在抽油機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。利用變頻控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整工作參數(shù)，提高電機(jī)功率因數(shù)，減小供電電流，還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動(dòng)，減小沖擊，并可根據(jù)油井供液能力實(shí)時(shí)調(diào)整沖次頻率，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)節(jié)能效果；另外，研究開發(fā)機(jī)電一體化抽油裝置，根據(jù)抽油機(jī)井特性實(shí)時(shí)控制和改變抽油狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高效智能化采油。如美國(guó)NSCO公司智能抽油機(jī)，采用微處理器和自適應(yīng)電子控制器進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)，具有功能多、抽油效率高、自動(dòng)化程度高、經(jīng)濟(jì)性好、安全可靠、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。研發(fā)大型、高適應(yīng)性的叢式井抽油機(jī)，隨著世界油氣資源的不斷開發(fā)，油層開采深度逐年加大，油田含水量的增多，大泵提液采油工藝和稠油開采等都要求

14、采用大型抽油機(jī)?，F(xiàn)代大型抽油機(jī)應(yīng)具備有高適應(yīng)性，以適應(yīng)多種惡劣環(huán)境和地層油層的變化，如開發(fā)一種機(jī)型能適應(yīng)不同自然氣候與地貌環(huán)境的差異、地層油層的遷移改變、沖程沖次的改變、油氣層性狀的改變、連續(xù)與間歇抽油的調(diào)整等。另外，由于現(xiàn)代大型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制的復(fù)雜性，體積的龐大，其工作面積也相應(yīng)增大，同一抽油機(jī)可以對(duì)多口相鄰油井同時(shí)抽油作業(yè)，采用綜合平衡方式和節(jié)能方式，達(dá)到最好的作業(yè)效果。1.2.4 國(guó)外抽油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)如前所述，世界范圍內(nèi)抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是向著多樣化、超大載荷、長(zhǎng)沖程、節(jié)能型、無(wú)游梁式和自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。1 .朝著大型化方向發(fā)展隨著世界油氣資源的不斷開發(fā)，開采油層深度逐年增

15、加，石油含水量也在不斷增多，采用大泵提液采油工藝和開采稠油等，都要求采用大型抽油機(jī)，所以近年來(lái)，國(guó)外出現(xiàn)了許多大載荷抽油機(jī)，如前置式氣平衡抽油機(jī)最大載荷213kN,氣囊平衡抽油機(jī)最大載荷227kN等。還會(huì)出現(xiàn)更大載荷新型抽油機(jī)。采用長(zhǎng)沖程抽油方式，抽油效率高，抽油機(jī)壽命長(zhǎng)，動(dòng)載荷小，排量穩(wěn)定，具有較好的采油經(jīng)濟(jì)效益，所以近年來(lái)國(guó)外出現(xiàn)了許多長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，如法國(guó)Mape公司抽油機(jī)，最大沖程10m；美國(guó)WGCO公司抽油機(jī)最大沖程24.38m,NSCO公司抽油機(jī)最大沖程27.48m；原蘇聯(lián)鋼帶式超長(zhǎng)沖程抽油機(jī)最大沖程1500m。長(zhǎng)沖程抽油機(jī)全部采用低沖次抽油方式，Mape公司抽油機(jī)最大沖次5min,

16、GDCO公司抽油機(jī)最大沖次為3min。2 .朝著低能耗方向發(fā)展為了減少能耗，提高采油經(jīng)濟(jì)效益，近年來(lái)國(guó)外研制與應(yīng)用了許多節(jié)能型抽油機(jī)。例如異相型抽油機(jī)節(jié)電15%35%;前置式抽油機(jī)節(jié)電36.8%;前置式氣平衡抽油機(jī)節(jié)電35%;輪式抽油機(jī)節(jié)電50%80%;大圈式抽油機(jī)節(jié)電30%;自動(dòng)平衡抽油機(jī)節(jié)電30%50%;低矮型抽油機(jī)節(jié)電5%20%;ROTAFLEX抽油機(jī)節(jié)電25%;智能抽油機(jī)節(jié)電17.4%;螺桿泵采油系統(tǒng)節(jié)電40%50%。3 .朝著精確平衡方向發(fā)展近年來(lái)國(guó)外很重視改進(jìn)和提高抽油機(jī)的平衡效果，使抽油機(jī)得到更精確平衡。例如變平衡力矩抽油機(jī)，可使上沖程平衡力矩大于下沖程力矩。前置式氣平衡抽油機(jī)，

17、由于可在動(dòng)態(tài)下調(diào)節(jié)氣平衡，平衡效果較好。氣囊平衡抽油機(jī)有90%以上載荷得到平衡。雙井抽油機(jī)可利用兩口油井抽油桿柱合理設(shè)計(jì)得到更精確的平衡。自動(dòng)平衡抽油機(jī)可保證在上下沖程每一瞬間得到較精確的平衡效果。4 .朝著高適應(yīng)性方向發(fā)展現(xiàn)代抽油機(jī)應(yīng)具有較高的適應(yīng)性，以便拓寬使用范圍。例如適應(yīng)各種自然地理和地質(zhì)構(gòu)造條件抽油的需要；適應(yīng)各種成分石油抽汲的需要；適應(yīng)各種類型油井抽汲的需要；適應(yīng)深井抽油需要；適應(yīng)長(zhǎng)沖程抽油的需要；適應(yīng)節(jié)電的需要；適應(yīng)精確平衡的需要；適應(yīng)無(wú)電源和間歇抽油的需要；適應(yīng)優(yōu)化抽油的需要等。5 .朝著長(zhǎng)沖程無(wú)游梁方向發(fā)展近年來(lái)國(guó)外研制與應(yīng)用了多種類型長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，其中包括增大沖程游梁抽油機(jī)

18、、增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)和長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)；實(shí)踐與理論分析表明，增大沖程游梁抽油機(jī)是常規(guī)游梁抽油機(jī)的發(fā)展方向；增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向；長(zhǎng)沖程無(wú)游梁抽油機(jī)是長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向。6 .朝著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展近年來(lái)抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的顯著標(biāo)志是自動(dòng)化和智能化。美國(guó)Baker提升系統(tǒng)公司、Delta-X公司、APS公司等均研制了自動(dòng)化抽油機(jī)，具有保護(hù)和報(bào)警功能，實(shí)時(shí)測(cè)得油井運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)顯示與記錄并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合計(jì)算分析，推出最優(yōu)工況參數(shù)，進(jìn)一步指導(dǎo)抽油機(jī)以最優(yōu)工況抽油。美國(guó)NSCO公司智能抽油機(jī)，采用微處理機(jī)和自適應(yīng)電子控制器進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)，具有抽油效率高、節(jié)電、功能

19、多、安全可靠、自動(dòng)化程度高、經(jīng)濟(jì)性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1 .抽油泵的選擇2 .抽油桿的選擇3 .抽油機(jī)的選擇第2章抽油泵的選擇抽油泵是由抽油機(jī)帶動(dòng)把井內(nèi)原油抽到地面的常用井下裝置。普通抽油泵主要由泵筒、吸入閥、活塞、排除閥四大部分組成。按照抽油泵在井下的固定方式，可分為管式泵和桿式泵。國(guó)際常用抽油泵分類圖2-1桿式抽油泵管式泵又稱油管泵，特點(diǎn)是把外筒、襯套和吸入閥在地面組裝好并接在油管下部先下入井中，然后把裝有排出閥的活塞用抽油桿通過油管下入泵中。襯套由材料加工成若干節(jié)，襯入外筒內(nèi)部?；钊怯脽o(wú)縫鋼管制成的中空?qǐng)A柱體，外表面光滑帶有環(huán)狀溝槽，作用是讓進(jìn)入活塞與襯套間隙的砂粒

20、聚集在溝槽內(nèi)，防止砂粒磨損活塞與襯套，并且溝槽中存的油起潤(rùn)滑活塞表面的作用。檢泵起泵時(shí)為泄掉油管中的油，可采用可打撈的吸入閥（固定閥），通過下放桿柱，讓活塞下端的卡扣咬住吸入閥的打撈頭，把吸入閥提出。但是這種泵由于吸入閥打撈頭占據(jù)泵內(nèi)空間，使泵的防沖距和余隙容積大，容易受氣體的影響而降低泵效。目前大多數(shù)下入管式泵的井，是在油管下部安裝泄油器，通過打開泄油器卸掉油管中的油。在下入大泵的井中，由于活塞直徑大于油管內(nèi)徑，不能通過油管下入活塞，采用的方法是先把活塞隨油管下入井中，后下入抽油桿柱，利用一個(gè)稱為脫節(jié)器的裝置與泵中活塞對(duì)接。管式泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，在相同油管直徑下允許下入的泵徑較桿式泵大，因

21、而排量大。但檢泵時(shí)必須起下油管，修井工作量大，故適用于下泵深度不大，產(chǎn)量較高的井。桿式抽油泵又稱為插入泵，其中定筒式頂部固定桿式泵特點(diǎn)是有內(nèi)外兩個(gè)工作筒，外工作筒上端裝有椎體座及卡簧（卡簧的位置為下泵深度），下泵時(shí)把外工作筒隨油管先下入井中，然后裝有襯套、活塞的內(nèi)工作筒接在抽油桿的下端下入到外工作筒中并由卡簧固定。另外還有固定點(diǎn)在泵筒底部的定筒式底部固定桿式泵，以及將活塞固定在底部，由抽油桿帶動(dòng)泵筒上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)筒式底部固定桿式泵。圖2-2桿式抽油泵檢泵時(shí)不需要起出油管，而是通過抽油桿把內(nèi)工作筒拔出。桿式泵檢泵方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，在相同的油管直徑下允許下入的泵徑教管式泵要小，適用于

22、下泵深度較大，產(chǎn)量較小的油井。目前常規(guī)抽油泵存在金屬活塞和襯套加工要求高，制造不方便，且易磨損的缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)特殊井況專用抽油泵分類液壓反饋抽稠泵1、工作原理：該泵由兩臺(tái)不同泵徑的泵用接而成，中心管將上、下柱塞連為一體。上沖程時(shí)，柱塞總成上行，上柱塞與下泵筒之間的環(huán)腔體積增大，壓力減小，進(jìn)油閥打開，出油閥在油管內(nèi)液柱壓力作用下關(guān)閉，井液經(jīng)進(jìn)/排油接頭進(jìn)入環(huán)腔內(nèi)。下沖程時(shí)，柱塞總成下行，上柱塞與下泵筒之間的環(huán)腔體積減小，壓力增大，環(huán)腔中的井液通過進(jìn)/排油接頭使進(jìn)油閥關(guān)閉，出油閥打開，經(jīng)上柱塞內(nèi)孔通道排入到油管中。此時(shí)，由于進(jìn)油閥關(guān)閉，油管內(nèi)的液柱的壓力通過進(jìn)油閥施加在下柱塞上（液壓反饋力），強(qiáng)迫柱塞

23、克服稠油的摩擦阻力下行。住器 就i:檸草 I*弊 山危翅 迂持現(xiàn) 逼迫自下植事下累修圖2-32、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該泵由兩根泵筒、兩根柱塞組成，下沖程時(shí)產(chǎn)生較大的反饋力，大大減少了桿柱下行阻力，改善了抽油桿的受力狀況；閥罩為四槽流線型結(jié)構(gòu)，流道面積大，流動(dòng)阻力小，提高了泵的充滿系數(shù)；適用于粘度在2000mPa.s以下的原油開采。長(zhǎng)柱塞防砂泵1 .工作原理:7哈爾濱石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)抽油過程與普通抽油泵相似，在抽油過程中，井內(nèi)液體通過橋式進(jìn)油閥總成的側(cè)向進(jìn)油孔進(jìn)入泵內(nèi)，由柱塞排至泵上。2 .結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：泵效高：由于該泵的上游動(dòng)閥罩始終暴露在泵筒之外，因此出油過流斷面不受泵筒內(nèi)徑的限制，故出油阻力較常規(guī)泵小。柱

24、塞下行阻力也較小，泵效較高，因此也適用于抽稠油。揍* AMR 孫世 工笄泉附 下首曲M物匾 捶，SMttF保圖2-4柱塞始終封住泵筒，使管柱內(nèi)的砂粒不易在泵筒與柱塞之間沉積。有獨(dú)立的沉砂通道，避免了所沉砂粒再次被抽出。如合同無(wú)規(guī)定我廠按II級(jí)間隙。上沖程時(shí)，抽油桿帶動(dòng)泵筒上行，出油閥關(guān)閉，泵筒腔內(nèi)空間增大，壓力下降，井內(nèi)的液體啟開進(jìn)油閥進(jìn)入到泵腔內(nèi)。下沖程時(shí)，泵筒下行，泵內(nèi)壓力增高，出油閥打開，進(jìn)油閥關(guān)閉，泵內(nèi)液體排入油管內(nèi)。動(dòng)筒式防砂泵1、工作原理:2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn):泵筒作上、下運(yùn)動(dòng)，而柱塞靠加長(zhǎng)管固定在管柱上出油閥始終在泵筒之上，停抽時(shí)，避免砂埋、砂卡。沉積到泵筒和外管環(huán)形空間的砂子可避免再次

25、被抽出。柱塞加長(zhǎng)管屬細(xì)長(zhǎng)桿類，穩(wěn)定性差，因此該泵不適宜作長(zhǎng)沖程泵和在稠油井中使用；泵筒在油管中上、下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)空間受限制，該泵的排量較??；由于進(jìn)油凡爾小于出油凡爾，對(duì)液流有阻抗作用。過橋防氣抽油泵1、工作原理：上沖程時(shí)，柱塞在最底位置，由于上部油管的高液壓，上、下游動(dòng)閥關(guān)閉，柱塞上行，在壓差的作用下使固定閥打開進(jìn)油，井下壓力驅(qū)使地層液體通過固定閥流入到泵筒內(nèi)；ITII-I加|U"1詢卜圖2-6下沖程時(shí)，油液壓力驅(qū)使和游動(dòng)閥打開，油液從柱塞下面通過柱塞內(nèi)孔游動(dòng)閥流向柱塞上面，從而流入到油管內(nèi)。2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：過橋泵就是常規(guī)泵的上、下接箍之間搭一個(gè)受力橋（過橋泵外管），而泵筒僅靠一端懸掛固

26、定于外管內(nèi)，這樣就避免了因承受懸掛尾管、錨定油管錨、坐封封隔器產(chǎn)生的拉伸力而使泵筒發(fā)生縮徑或彎曲變形。Roman”;mso-hansi-font-family:"TimesNewRoman”'>泵筒在油管中上、下運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)空間受限制，該泵的排量較?。挥捎谶M(jìn)油凡爾小于出油凡爾，對(duì)液流有阻抗作用。防落物抽油泵1、工作原理：當(dāng)柱塞上行時(shí)，固定閥開啟，游動(dòng)閥關(guān)閉，油液會(huì)被提升至泵筒下腔室內(nèi)。柱塞繼續(xù)上行，至規(guī)定沖程后，上沖程結(jié)束，油液充滿整個(gè)泵腔室。當(dāng)柱塞下行時(shí)，固定閥關(guān)閉，游動(dòng)閥開啟，油液順柱塞上行到泵筒上腔室內(nèi)、油管。下沖程結(jié)束。2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：泵底部固定凡爾采用了環(huán)型空間設(shè)

27、計(jì)，落物空間大，避免了因砂粒和殘留物直接的下落導(dǎo)致進(jìn)油口堵塞。獨(dú)特的固定凡爾進(jìn)出油口設(shè)計(jì)，避免因柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使砂粒和殘留物做往復(fù)運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的整泵進(jìn)出油口堵塞現(xiàn)象發(fā)生。盤看 卜尊就那杼鼻 電動(dòng)力推母落國(guó) 連桂怙胃定甘圖2-7雙作用抽油泵1、工作原理：上沖程時(shí)下部固定閥打開。與此同時(shí)，上腔室體積減小，壓力增大，上固定閥關(guān)閉，下游動(dòng)閥關(guān)閉，上腔室的油流啟開上游動(dòng)閥，通過上柱塞排出地面。hl1工.二七他累上自足量rm聊.E1H圖2-8下沖程時(shí)下固定閥關(guān)閉，下游動(dòng)閥打開，上游動(dòng)閥關(guān)閉，原油通過下柱塞、上柱塞、進(jìn)入油管。與此同時(shí)，上腔室體積增大，壓力降低，上固定閥打開，原油從油管與套管的環(huán)形空間進(jìn)入汲油

28、。2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一個(gè)往復(fù)沖程可完成兩次汲油和排油的過程，比泵徑和工作參數(shù)完全相同的抽油泵提高了產(chǎn)液量。因?yàn)橄聸_程時(shí)桿柱下行阻力較大，不宜在原油粘度過大而出砂嚴(yán)重的油井中使用，且抽油桿柱易斷脫。抽砂泵1、工作原理：沖頭、沉砂油管、抽砂泵、油管。按下井次序接好后，隨著動(dòng)力油管的不斷下入，沖頭接觸砂面，指重表懸重下降，當(dāng)沉砂油管重量完全加在砂面上時(shí)，抽砂泵柱塞下行，這時(shí)指重表有一個(gè)穩(wěn)定的指重值，就是動(dòng)力油管的重量，當(dāng)抽砂泵的柱塞至下死點(diǎn)位置時(shí)，指重表懸重稍有下降既開始上提，上提過程中，砂子通過沖頭被吸入沉砂油管，當(dāng)上提至指重表的指重值大于動(dòng)力油管指重值時(shí)立即下放，重復(fù)以上過程，完成抽砂作業(yè)。2、結(jié)構(gòu)

29、特點(diǎn)：安全，不污染油層，節(jié)約環(huán)境污染處理費(fèi)用。I博空林摘L桿.f下能動(dòng)網(wǎng)KM1I她落*妙滬圖2-9節(jié)約水泥車，罐車勞務(wù)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。工人勞動(dòng)強(qiáng)度比傳統(tǒng)水力沖砂工藝低?？s短作業(yè)周期，不等不靠水泥車、罐車。減少泵站水處理費(fèi)用。特別對(duì)于漏失井，節(jié)約使用暫堵劑的費(fèi)用。工作原理在泵工作時(shí)過程中，活塞是主動(dòng)件，作用是通過改變泵內(nèi)的壓力。泵閥是從動(dòng)件，僅當(dāng)滿足閥球下方的壓力大于其上方壓力時(shí)才打開，讓液體通過閥座孔向上流，否則閥關(guān)閉阻止液體向下流。上沖程（左圖）抽油桿帶著活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞上的游動(dòng)閥受閥球自重和管內(nèi)壓力作用關(guān)閉。泵內(nèi)（活塞下方）容積增大壓力降低，固定閥在環(huán)形空間液柱壓力（沉沒壓力）與泵內(nèi)

30、壓力差的作用下被打開，原油進(jìn)泵，同時(shí)井口排出液體。下沖程（右圖）圖2-10抽油泵工作原理抽油桿帶著活塞向下運(yùn)動(dòng)，固定閥關(guān)閉，活塞擠壓泵中液體使泵內(nèi)壓力升高到高于活塞上方壓力時(shí)，游動(dòng)閥被頂開，泵中液體排到活塞上方的油管中同時(shí)由于光桿進(jìn)入井筒，在井口擠出相當(dāng)于光桿體積的液體。2.1 油井產(chǎn)能計(jì)算采油寸旨數(shù)oilwellproductionindex通常以油層厚度除采油指數(shù)得到單位厚度的采油指數(shù)，也稱比采油指數(shù)，用以比較不同油井的生產(chǎn)能力。采油指數(shù)oilproductivityindex油井日產(chǎn)油量除以井底壓力差，所得的商叫采油指數(shù)。采油指數(shù)等于單位生產(chǎn)壓差的油井日產(chǎn)油量，它是表示油井產(chǎn)能大小的重要

31、參數(shù)。單位生產(chǎn)壓差A(yù)p下的油井日產(chǎn)油量qo,即Jo=qo/Ap采油設(shè)備或井底流壓pwf改變1MPa時(shí)的油井日產(chǎn)油量qo的變化值，即Jo=(qo2-qo1)/(pwf1-pwf2)常用單位為m3/d/MPa。是表示油井產(chǎn)能大小的重要參數(shù)，其值根據(jù)流入動(dòng)態(tài)曲線(IPR)的形狀，可以是常數(shù)，也可能隨著流動(dòng)壓力而變化。采油指數(shù)：在油層物理一書中指出是一個(gè)反映油層性質(zhì)，厚度，流體參數(shù)，完井條件及泄油面積等與產(chǎn)量之間關(guān)系的綜合指標(biāo)，其數(shù)值等于單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油量2.1.1 單相液體滲流時(shí)的流入動(dòng)態(tài)1.符合線性滲流規(guī)律時(shí)的流入動(dòng)態(tài)根據(jù)達(dá)西定律，定壓邊界圓形油層中心一口井產(chǎn)量為：2水/PeWq0=7：、

32、N0B0lnt+S圓形封閉地層中心和一口井的產(chǎn)量為：2二KohPe-Pwfqo=%B0In莊一1+SIrw2式中qo油井產(chǎn)量（地面），m3/S;Ko油層的有效滲透率，m3；h油層有效厚度，m；0底層油的粘度，Pa-s；Bo原油體積系數(shù)；Pe供給邊緣壓力，Pa；Pwf井底流動(dòng)壓力，pa；re油井（泄油）半徑，m；rw井底半徑，m；S表皮因子，與油井完善程度有關(guān)。實(shí)際生產(chǎn)中，油井的平均地層壓力Pr有時(shí)比供給邊緣壓力Pe易求得:2二KohPr-Pwfqo_r、N°Boln-+SIrw2J2二KohPr-Pwfqo/-WoInre3+S<rw4J單相液體滲流條件下，油層及流體物性基本不

33、隨壓力變化，于是，上述產(chǎn)量公式又可寫成qo=Jo（Pr-Pwf）此式亦稱為油井的流動(dòng)方程，其中：,2KhJ0二r1”N°Bo1nle+SIrw2J2KohJo二M"oB°ln+Srw4由式可得Jo = q。pR - pwf342.1.2單相氣體滲流時(shí)的流入動(dòng)態(tài)1.符合線性滲流規(guī)律時(shí)的流入動(dòng)態(tài)根據(jù)達(dá)西定律，定壓邊界、圓形氣層中心有一口氣井穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)，距井軸r處的流量為：qr2 rhKgdpgdr式中r距井軸的任意半徑，m；3qr半徑為r處的氣體流量，m/s；p半徑為r處的壓力，Pa；Kg氣層有效滲透率，m2;Jg氣體粘度，Pa-s；h氣層有效厚度，m0對(duì)于定壓邊界、

34、穩(wěn)定流動(dòng)，各過流斷面的質(zhì)量不變，根據(jù)氣體連續(xù)方程和狀態(tài)方程，將半徑r處的流量q,折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣井產(chǎn)量qg,并積分得:qg二 KghTscZscrPscT In 一 rwp p2pw，dP式中qg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣井的產(chǎn)量，m3/s；T氣層溫度，K;Tsc標(biāo)準(zhǔn)溫度，K;Psc標(biāo)準(zhǔn)壓力，pa；Z氣體壓縮因子；Zsc標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的壓縮因子。2.1.3油氣兩相滲流時(shí)流入動(dòng)態(tài)的基本公式根據(jù)達(dá)西定律，平面徑向滲流的油井產(chǎn)量公式為:2：k0hdpq0二-Bodr因油相滲透率Ko=Kro,代入上式求積分得：2 :kh PeKro江 pwf %B；dP由于Kro,出，及B0都是壓力的函數(shù)，所以應(yīng)先確定它們與壓

35、力之間的具體關(guān)系后，方可求積得出油井流入動(dòng)態(tài)。這種繪制IPR曲線的方法，雖然具有可靠理論基礎(chǔ)，但一般需要用數(shù)值方法計(jì)算積分，計(jì)算過程較繁雜，因此在工程中常用簡(jiǎn)便的近似方法來(lái)繪制IPR曲線。2.1.4采油指數(shù)J0稱為采油指數(shù)，它是一個(gè)表示油井產(chǎn)能大小的指標(biāo)，這一指標(biāo)綜合反映了油層性質(zhì)、流體性質(zhì)、完井條件及泄油面積等與油井產(chǎn)量之間的關(guān)系。在單相滲流條件下，采油指數(shù)J0的數(shù)值等于單位生產(chǎn)壓差下的油井生產(chǎn)能力強(qiáng)，反之生產(chǎn)能力弱。在對(duì)比不同油層的生產(chǎn)能力時(shí)，為了消除油層厚度因素，常用單位油層厚度的采油指數(shù)，即比采油指數(shù)。比采油指數(shù)的數(shù)值等于采油指數(shù)除以油層有效厚度，因此也稱為每米采油指數(shù)。通常用系統(tǒng)試井

36、資料來(lái)求得采油指數(shù)，只需測(cè)得3至5個(gè)穩(wěn)定工作制度下的產(chǎn)量及其相應(yīng)的井底流壓，便可繪制出該井的IPR曲線。由于單相液體滲流時(shí)的IPR曲線為一直線，所以斜率的負(fù)倒數(shù)便是采油指數(shù)；在縱坐標(biāo)(壓力坐標(biāo))上的截距即為油層壓力。求得采油指數(shù)后便可用式子預(yù)測(cè)不同流壓下的產(chǎn)量及推算油層的有關(guān)參數(shù)。2.2 沖程及沖次的選擇原則沖程和沖刺時(shí)確定抽油泵直徑、計(jì)算選點(diǎn)載荷的前提，選擇時(shí)應(yīng)遵循下述原則：(1)一般情況下應(yīng)采用大沖程、小泵徑的工作方式，這樣既可以減小氣體對(duì)泵效的影響，也可以降低液柱載荷，從而減小沖程損失。(2)對(duì)于原油比較稠的井，一般是選擇小泵徑、大沖程和低沖刺的工作方式。(3)對(duì)于連抽帶噴的井，則選用高

37、沖刺快速抽汲，以增強(qiáng)誘噴作用。(4)深井抽汲時(shí)，要充分注意震動(dòng)載荷影響的s和n配合不利區(qū)。(5)所選擇的沖程與沖次應(yīng)屬于抽油機(jī)提供的選擇范圍之內(nèi)。2.3 泵徑的計(jì)算泵徑dp是根據(jù)前面確定的沖程s、沖次n、配產(chǎn)方案給出的設(shè)計(jì)排量Q以及2統(tǒng)計(jì)給出的泵效"V,由Q=360rdpsnv計(jì)算得出。計(jì)算得出：dp=(Q)1/2360二snv2.4 泵型的選擇條件泵型取決于油井條件：在1000m以內(nèi)的油井，含沙量小于20%,油井結(jié)蠟較嚴(yán)重或油較稠，應(yīng)采用管式泵；產(chǎn)量較小的中深或井深，可采用桿式泵。2.5 活塞和襯套間配合間隙的確定活塞和襯套的配合間隙，要根據(jù)原油粘度、井溫以及含砂量等資料來(lái)選擇，參

38、見表21o表21活塞與襯套的配合間隙選擇配合等級(jí)配合尺寸，mm適用條件一級(jí)0.020.07卜泉深咬大、含砂少、粘度較低的油井二級(jí)0.070.12含砂不多的油井三級(jí)0.120.17含砂多、粘度圖的淺井第3章抽油桿的選擇抽油桿是抽油機(jī)井的細(xì)長(zhǎng)桿件，它上接光桿，下接抽油泵起傳遞動(dòng)力的作用。圖3-1抽油桿抽油桿單根長(zhǎng)度為7.6或8米，材質(zhì)一般是高碳鋼表面鍍硬銘，在油管內(nèi)用內(nèi)螺紋箍一根根連接起來(lái)一直延伸到地下油層處的活塞上，通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)泵油.目前的油井長(zhǎng)度一般在兩千米左右，以勝利油田為例，最深的以達(dá)三千余米.三抽設(shè)備的構(gòu)成構(gòu)成：抽油機(jī)抽油桿抽油泵圖3-2抽油系統(tǒng)各部分名稱1、固定凡爾2、泵筒3、柱塞4

39、、游動(dòng)凡爾5、抽油桿6、動(dòng)液面7、油管8、套管9、三通10、盤根盒11、光桿12、驢頭13、游梁14、連桿15、曲柄16、減速器17、電動(dòng)機(jī)抽油桿的分類普通抽油桿：C、D、K、KD級(jí)抽油桿高強(qiáng)度抽油桿：H級(jí)，分為HY和HL兩種類型特種抽油桿：空心抽油桿：鋼制桿連續(xù)抽油桿：鋼制桿螺桿泵專用抽油桿：錐螺紋抽油桿、插接式抽油桿玻璃鋼抽油桿：纖維增強(qiáng)塑料抽油桿柔性抽油桿：碳纖維復(fù)合材料抽油桿、鋼絲純抽油桿其他類型抽油桿：電熱抽油桿抽油桿代號(hào)表示方法從右到左依次為：抽油桿長(zhǎng)度，mm等級(jí)及類型，C、D、K、KD、HL、HY桿體標(biāo)稱直徑，mm鋼制抽油桿代號(hào)，CYG3.1 抽油桿柱長(zhǎng)度的確定式中Lp下泵深度，

40、m;Lp = HPwf - PsRgH 中層中部深度，m;Ps 沉沒壓力，MPa ;R 井液平均密度，kg/ m3噤 RpP5cR(i-fw)Ps = _ 1273tcR(一一 i) =TRpPscR(i 一 e293fw)式中 tRp泵口溫度，C；-經(jīng)泵生產(chǎn)汽油比;匕一一標(biāo)況下壓力，0.1MPa；P,飽和壓力，MPa；fw含水率；e泵充滿系數(shù)3.2 懸點(diǎn)載荷的計(jì)算1 .靜載荷：通常是指抽油桿柱和液柱所受的重力以及液柱對(duì)抽油桿柱的浮力所產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷2 .動(dòng)載荷：是指由于抽油桿柱運(yùn)動(dòng)是的振動(dòng)、慣性以及摩擦所產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷3 .3抽油桿強(qiáng)度的確定抽油桿強(qiáng)度校核是保證抽油桿安全工作的前提條件，其校

41、核方法有計(jì)算法和圖表法兩類。(1)計(jì)算法：抽油桿柱在工作時(shí)承受著交變載荷，因此，抽油桿受著由最小應(yīng)力 心所到最大應(yīng)力max變化的非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力作用 min = Wn ,Ar_ maxm max =1PAr對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力條件下的抽油桿強(qiáng)度條件為&其中。c=JbaQmax；cCJ_.-max-min2式中；七二a分別為抽油桿柱的折算應(yīng)力、循環(huán)應(yīng)力的應(yīng)力幅值；卜非對(duì)稱循環(huán)疲勞極限應(yīng)力，亦即抽油桿的許用應(yīng)力，與抽油桿的API)推薦的方法，即利用修正古材質(zhì)有關(guān)。(2)圖表法：近年來(lái)國(guó)內(nèi)多采用美國(guó)石油會(huì)(德曼圖的方法，如圖陰影區(qū)為安全區(qū)，具條件為二 max - -all6175bm。八crmin圖3

42、-3式中二,一一抽油桿許用最大應(yīng)力，計(jì)算式為:0.5625二 min式中31b。1一一最大應(yīng)力和最小抗張強(qiáng)度；SF一抽油桿使用系數(shù)修正古德曼圖給出的是許用應(yīng)力范圍，常用應(yīng)力范圍比PL來(lái)衡量抽油桿柱使用情況。PL100%二max-二min二all-二min式中PL應(yīng)用范圍比，一般要求PL小于100%,并具有較高的值，以提高抽油桿的利用率；all-Omin，max-min抽油桿的許用應(yīng)力范圍和實(shí)際使用的應(yīng)用范圍。3.4抽油桿組合的確定通常人們把確定抽油桿柱組合稱為抽油桿柱設(shè)計(jì)，其具體設(shè)計(jì)計(jì)算步驟為1 .根據(jù)下泵深度及泵徑，假設(shè)一液柱載荷Wlk；2 .給最大和最小載荷分別賦初值：AWmax。=Wlk

43、+Fpd,AWmin。=一九一Fpb；3 .給定最下級(jí)抽油桿直徑drj,取計(jì)算段長(zhǎng)度為AHi,以抽油泵為計(jì)算段的起點(diǎn),其距油層中部的高度為H0=Hp；4 .計(jì)算段上端距油層中部的高度為Hi=Ho+AHi,則該計(jì)算段的中心距油層中部高度為HHoHi.Havi25 .計(jì)算該段中心Havi處的井溫以及原油與混合物的粘度；6 .求該段的最大載荷增量AWmaxi和最小在和增量AWmini,并進(jìn)行累積：iiijJWmaxi=£&Wmaxn，Wmini=ZWmini，Lj=£Lm；n0nOn-0m-07 .校核該段抽油桿，如不滿足強(qiáng)度，則將抽油桿直徑增大為dr（j書y返回步驟4重

44、新計(jì)算該段；如滿足強(qiáng)度條件，則取起點(diǎn)H0=Hi,返回步驟4繼續(xù)計(jì)算上一段，直到井口為止；8 .計(jì)算液柱載荷Wicai,并與假設(shè)的液柱載荷Wik比較，如滿足精度要求，則計(jì)算結(jié)束；否則重新假設(shè)液柱載荷WR4）=，WlkjWlcal）,返回步驟2再次計(jì)算。第4章抽油機(jī)的選擇抽油機(jī)是開采石油的一種機(jī)器設(shè)備，俗稱“磕頭機(jī)”，通過加壓的辦法使石油出井。當(dāng)抽油機(jī)上沖程時(shí)，油管彈性收縮向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)械解堵采油器向上運(yùn)動(dòng)，撞擊滑套產(chǎn)生振動(dòng)；同時(shí)，正向單流閥關(guān)閉，變徑活塞總成封堵油當(dāng)抽油機(jī)下沖程時(shí)，油管彈性伸長(zhǎng)向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)械解堵采油器向下運(yùn)動(dòng)，撞擊滑套產(chǎn)生振動(dòng)；同時(shí)，反向單流閥部分關(guān)閉，變徑活塞總成仍然封堵

45、油套環(huán)形油道，使反向單流閥下方區(qū)域形成高壓區(qū)，這一運(yùn)動(dòng)又對(duì)地層內(nèi)的油流通道產(chǎn)生一種反向的沖擊力。工作原理：常見抽油機(jī)即游梁式抽油機(jī)是油田廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)抽油設(shè)備，通常由普通交流異步電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)。其曲柄帶以配重平衡塊帶動(dòng)抽油桿，驅(qū)動(dòng)井下抽油泵做固定周期的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把井下的油送到地面。在一個(gè)沖次內(nèi)，隨著抽油桿的上升/下降，而使電機(jī)工作在電動(dòng)/發(fā)電狀態(tài)。上升過程電機(jī)從電網(wǎng)吸收能量電動(dòng)運(yùn)行；下降過程電機(jī)的負(fù)載性質(zhì)為位勢(shì)負(fù)載，加之井下負(fù)壓等使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，把機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成電能回饋到電網(wǎng)。然而，井下油層的情況特別復(fù)雜，有富油井、貧油井之分，有稀油井、稠油井之別。恒速應(yīng)用問題顯而易見。如拋卻這些不

46、談，就抽油機(jī)油泵本身而言，磨損后的活塞與襯套的間隙漏失等都是很難解決的問題，況且變化的地層因素如油中含砂、蠟、水、氣等復(fù)雜情況也對(duì)每沖次抽出的油量有很大的影響?？磥?lái)，只有調(diào)速驅(qū)動(dòng)才能達(dá)到最佳控制。引進(jìn)調(diào)速傳動(dòng)后，可根據(jù)井下狀態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖程頻次及分別調(diào)節(jié)上、下行程的速度，在提高泵的充滿系數(shù)的同時(shí)減少泵的漏失，以獲得最大出油量。尤其是采用變頻調(diào)速既無(wú)啟動(dòng)沖擊，又可解決選型保守、線路較長(zhǎng)等所致的功率因數(shù)偏低等問題，獲得節(jié)能增效的同時(shí)又能提高整機(jī)壽命。尤其是油泵的壽命，減少機(jī)械故障提高可靠性.管理一般都是劃分區(qū)域，然后有一個(gè)管理站集中管理，通常只是作些檢查記錄以及維護(hù)等.抽油機(jī)其實(shí)和我們平時(shí)家里自己

47、打的水井抽水的原理一樣，也是通過一個(gè)活塞拉桿（抽油桿）的抽汲作用把油抽上來(lái)，然后通過地下埋的管道送走。唯一不同的地方就是這個(gè)拉桿的動(dòng)作是通過一個(gè)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)的。抽油機(jī)目前國(guó)內(nèi)有很多種形式，一般常見的就是電視上看到的那種帶有一個(gè)大大的扇形鐵塊那種，來(lái)回運(yùn)動(dòng)，形象地成為“磕頭機(jī)”。也有直線電機(jī)帶動(dòng)的，體積小，據(jù)說節(jié)能效果好些，但是成本比較高。抽油機(jī)這樣的外形設(shè)計(jì)不是為了節(jié)能，而是從減少對(duì)電網(wǎng)影響的角度來(lái)考慮的，因?yàn)槲覀冎喇?dāng)抽油桿下落是，電機(jī)是不做功的，相反還有電能回饋電網(wǎng)，油田的抽油機(jī)比較多，這些回饋的電能使電網(wǎng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變，所以現(xiàn)在有的抽油機(jī)就帶了回饋制動(dòng)或者回饋逆變等多種處理方式。節(jié)電技術(shù)

48、：抽油機(jī)的節(jié)電技術(shù)主要有兩大類：一是開發(fā)不同類型的抽油機(jī)節(jié)能電機(jī)，如超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)、三相永磁同步電機(jī)、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩雙定子結(jié)構(gòu)電機(jī)和電磁調(diào)速電機(jī)等。但由于資金投入太大，在許多油田用節(jié)能電機(jī)取代普通異步電機(jī)尚無(wú)法全面推廣。二是使用節(jié)能配電箱，采用改變定子繞組的接法可以改變電機(jī)電壓，但電機(jī)只能得到固定電壓，節(jié)電效果并不理想。抽油機(jī)的節(jié)電技術(shù)采用變頻調(diào)速控制，則可以改變抽油機(jī)長(zhǎng)期處于低效做功的狀態(tài)，使其工作方式與油井實(shí)際負(fù)荷相匹配，保證每次都抽油，減少低效甚至無(wú)效抽取，從而降低電費(fèi)開支，減少維護(hù)成本，提高運(yùn)行效率。效果如下：1.變頻器具有軟起動(dòng)功能起動(dòng)時(shí)電流較小，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，起動(dòng)時(shí)能耗大為降低。避免

49、了啟動(dòng)時(shí)的相當(dāng)于37倍的額定電流，避免了不必要的電能損耗。耗同時(shí)減少了對(duì)電動(dòng)機(jī)，變速箱，抽油機(jī)等大機(jī)械的沖擊，延長(zhǎng)了相關(guān)設(shè)備的使用壽命。在工作中電機(jī)的功率因數(shù)可從0.20.5提高到0.9,減輕電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān)，降低線損，大量減少了無(wú)功損耗。2 .引進(jìn)變頻器控制可實(shí)現(xiàn)設(shè)備上，下行程自動(dòng)識(shí)別從而控制石油抽油機(jī)上、下行程的電機(jī)運(yùn)行頻率分別可調(diào)，以改變抽油機(jī)上、下行程的運(yùn)行速度。解決了因更換皮帶輪調(diào)速造成的停產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)達(dá)到滿足泵效的情況下耗用最少的電能。3 .由于抽油機(jī)下行時(shí)負(fù)載性質(zhì)為位勢(shì)負(fù)載，變頻器加裝能耗制動(dòng)功能后恰能適應(yīng)其工況。對(duì)于改變抽油機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)最佳工作狀態(tài)帶來(lái)很大方便。

50、降低漏失，提高泵效。改型發(fā)展塔架式數(shù)控抽油機(jī)塔架式數(shù)控抽油機(jī)屬于“長(zhǎng)沖程、低沖次”機(jī)電一體化的抽油機(jī)，是現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、控制技術(shù)、功率電子技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)集成創(chuàng)新的完美結(jié)合它采取控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，通過組合減速傳動(dòng)使抽油機(jī)的動(dòng)力源和終端負(fù)載作換向運(yùn)動(dòng)，拖動(dòng)抽油桿上下反復(fù)運(yùn)行，抽油桿和配重形成了天平式的平衡，相互不斷地交換儲(chǔ)存和釋放勢(shì)能的過程，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行時(shí)的平衡，使機(jī)械效率達(dá)到90%以上，無(wú)功損耗接近于零，起到了四兩撥千斤的效果，與常規(guī)抽油機(jī)相比節(jié)能效果達(dá)到3070%,解決了常規(guī)抽油機(jī)機(jī)械效率低、難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程和高耗能的難題。塔架式數(shù)控抽油機(jī)的主要特點(diǎn)是：1.采用牢固耐用的組合減速傳動(dòng)系

51、統(tǒng)，結(jié)合工業(yè)電腦數(shù)字化控制的永磁同步制動(dòng)電機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了柔性啟動(dòng)、加速、減速、超低速運(yùn)行，避免了抽油機(jī)在換向啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊，做到了抽油機(jī)只保養(yǎng)無(wú)大修，延長(zhǎng)了抽油機(jī)的使用壽命。2 .采用簡(jiǎn)練機(jī)身，最大限度的利用空間位置，突破了常規(guī)抽油機(jī)最大沖程和最低沖次的局限，最大沖程可達(dá)8米、最低沖次0.5次。擴(kuò)大了抽油機(jī)的使用范圍，擴(kuò)展了抽油機(jī)的使用范圍，特別適合中高含水期大排量、深井、稠油井的重載強(qiáng)抽；延長(zhǎng)了抽油桿、抽油泵的使用壽命，適合了當(dāng)今大排量、低滲透、稠油井、深井的不同開采的需要。圖4-1大慶油田現(xiàn)場(chǎng)3 .運(yùn)用變頻調(diào)速和程序自動(dòng)控制技術(shù)，變傳統(tǒng)機(jī)械式抽油為現(xiàn)代智能化采油，運(yùn)行效率高、能耗少、使用

52、可靠，一舉將傳統(tǒng)的機(jī)械采油裝備帶入了電子時(shí)代。采用無(wú)線遙控操作，液晶屏數(shù)字顯示，清晰可見，調(diào)整參數(shù)（沖程、沖次）簡(jiǎn)便易行，無(wú)級(jí)分別調(diào)整上下沖程的沖次?？筛鶕?jù)井下工況隨時(shí)改變參數(shù)，達(dá)到最大泵效及工藝的要求。4 .獨(dú)特的配重設(shè)計(jì)，能輕松、迅速地完成調(diào)整平衡的作業(yè)。5 .可靠的安全保障，運(yùn)行時(shí)運(yùn)動(dòng)件與人隔離；操作機(jī)器與高壓電隔離；調(diào)平衡時(shí)配重塊落地調(diào)整安全無(wú)憂，電腦全方位監(jiān)控抽油機(jī)運(yùn)行，具有過載、失載、缺相等多種保護(hù)功能并有自動(dòng)起機(jī)、不平衡報(bào)警、停機(jī)、顯示故障原因、歷史故障記錄等保護(hù)功能。6 .牢固耐用使用方便。抽油機(jī)裝卸載、調(diào)防沖距上提下掛、碰泵等不用輔助設(shè)備即可完成。大慶油田采油十廠五礦自200

53、7年至今已有108臺(tái)塔架式數(shù)控抽油機(jī)投產(chǎn)運(yùn)行，平均運(yùn)行功率1kw左右，維護(hù)簡(jiǎn)單、方便。抽油機(jī)-深井泵采油機(jī)械舉開采油方式是目前大慶油田的最主要的、也是應(yīng)用最為廣泛的是采油方式。在機(jī)械舉開工藝中，抽油機(jī)-深井泵采油是應(yīng)用井?dāng)?shù)最多的舉升工藝。在本章節(jié)中，重點(diǎn)介紹抽油機(jī)-深井泵采油的基礎(chǔ)理論、技術(shù)發(fā)展、測(cè)試技術(shù)以及節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用。抽油機(jī)-深井泵采油方式，簡(jiǎn)稱為抽油機(jī)采油方式。本節(jié)介紹的主內(nèi)容是抽油機(jī)裝置的構(gòu)成，抽油機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及抽油機(jī)舉升工藝的基礎(chǔ)理論。抽油機(jī)-深井泵抽油裝置是指由抽油機(jī)、抽油桿、深井泵組成的抽油系統(tǒng)。它借助于抽油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，將動(dòng)力機(jī)(一般為電動(dòng)機(jī))的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈼U

54、的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用抽油桿帶動(dòng)深井泵柱塞進(jìn)行抽油。(一)抽油機(jī)抽油機(jī)是抽油機(jī)-深井泵抽油系統(tǒng)中的主要地面設(shè)備。游梁式抽油機(jī)主要由游梁-連桿-曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動(dòng)力設(shè)備、輔助設(shè)備等四大部份組成。工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)通過皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動(dòng)曲柄軸做低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，曲柄通過連桿經(jīng)橫梁帶動(dòng)游梁作上下往擺動(dòng)，掛在驢頭上的懸繩器便帶動(dòng)抽油桿作上下往復(fù)動(dòng)動(dòng)。游梁式抽油機(jī)按照結(jié)構(gòu)主要分為兩大類：即普通式游梁式抽油機(jī)和前置式游梁式抽油機(jī)。隨著抽油機(jī)制造技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，自20世紀(jì)90年代后，陸續(xù)開發(fā)了不同形式的以節(jié)能為目的的抽油機(jī)，節(jié)能抽油機(jī)仍然屬于普通式游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)。關(guān)于節(jié)能型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，

55、將在節(jié)能技術(shù)中加以介紹。普通式游梁式抽油機(jī)和前置式游梁式抽油機(jī)兩者的主要組成部分相同，只是游梁與連桿的連接位置不同。普通抽油機(jī)一般采用機(jī)械平衡，而前置式抽油機(jī)最初多采用氣動(dòng)平衡，但由于技術(shù)上的不完善，后來(lái)使用機(jī)械平衡的方法，目前在我廠使用的前置式抽油機(jī)均為機(jī)械平衡。前置式抽油機(jī)上沖程曲柄轉(zhuǎn)角為195?,下沖程曲柄轉(zhuǎn)角165?,使得上沖程較下沖程慢。(二)抽油泵抽油泵是抽油機(jī)-深井泵抽油系統(tǒng)中的井下設(shè)備。由于它的工作環(huán)境復(fù)雜，條件惡劣，而且它工作的好壞直接關(guān)系到油井的產(chǎn)量，因而應(yīng)滿足以下一般要求：(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，質(zhì)量好。連接部分密封可靠；(2)制造材料耐磨，抗腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)；(3)

56、規(guī)格能滿足排量要求，適應(yīng)性強(qiáng)；(4)便于起下。抽油泵主要由工作筒、柱塞及固定凡爾、游動(dòng)凡爾組成。按照抽油泵在油管中的固定方式分為桿式泵和管式泵。在我廠主要應(yīng)用管式泵。(三)抽油桿我國(guó)生產(chǎn)的抽油桿從級(jí)別上分有C、D、K三種級(jí)別。C級(jí)抽油桿用于輕、中型負(fù)荷的抽油機(jī)井；D級(jí)抽油桿用于中、重負(fù)荷的抽油機(jī)井；K級(jí)抽油桿用于輕、中負(fù)荷有腐蝕性的抽油機(jī)井。大慶油田使用的抽油桿為C級(jí)和D級(jí)抽油桿。由于各個(gè)抽油桿生產(chǎn)廠家采取的加工工藝不一，使用的加工材料不一，抽油桿的機(jī)械性能也各不相同。品變頻器對(duì)抽油機(jī)變頻改造的幾個(gè)好處1.大大提高功率因數(shù)。減小供電電流，從而減小了電網(wǎng)及變壓器的負(fù)荷。2.動(dòng)態(tài)調(diào)整抽取速度，一方面節(jié)能，同時(shí)增加原油產(chǎn)量。3.實(shí)現(xiàn)真正“軟起動(dòng)”對(duì)電機(jī)變速箱抽油機(jī)，避免過大機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。存在問題百年歷史的抽油機(jī)井系統(tǒng)仍存有一定的問題。以大慶近4