9機(jī)械采油設(shè)備-抽油機(jī)(新)

第一節(jié)抽油機(jī)教學(xué)目的：教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：

教學(xué)重點(diǎn)

了解抽油機(jī)的分類(lèi)、規(guī)格代號(hào)，掌握游梁式抽油機(jī)的工作原理，認(rèn)識(shí)各種類(lèi)型的抽油機(jī)。1、抽油機(jī)采油的原理；2、游梁式抽油機(jī)曲柄軸扭矩計(jì)算；第九章機(jī)械采油設(shè)備教學(xué)難點(diǎn)1、游梁式抽油機(jī)曲柄軸扭矩計(jì)算；1一、抽油機(jī)采油的原理帶動(dòng)動(dòng)力設(shè)備（電機(jī)）減速機(jī)構(gòu)（齒輪減速器）經(jīng)皮帶產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)曲柄軸的低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)（四桿機(jī)構(gòu)）抽油泵（往復(fù)泵）變?yōu)轶H頭的上下擺動(dòng)經(jīng)鋼絲繩上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)抽油桿機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)2二、抽油機(jī)的分類(lèi)機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)抽油機(jī)游梁式抽油機(jī)無(wú)游梁式抽油機(jī)常規(guī)型游梁式抽油機(jī)前置型游梁式抽油機(jī)異相曲柄平衡抽油機(jī)鏈條皮帶抽油機(jī)液壓抽油機(jī)摩擦換向抽油機(jī)平衡方式：機(jī)械平衡氣動(dòng)平衡懸點(diǎn)載荷：輕型（≤30KN）中型重型（≥100KN）沖程長(zhǎng)度：短（≤1m）中等（1～3m）長(zhǎng)（3～6m

）超長(zhǎng)（

＞6m）最大沖次：低（≤6）中等（6～15）高（＞15

）3三、游梁抽油機(jī)型號(hào)和代號(hào)CYJ12—3.3—70（H）BCYJ—常規(guī)型CYJQ—前置型CYJY—異相型平衡方式代號(hào)F—復(fù)合平衡Y—游梁平衡B—曲柄平衡Q—?dú)鈩?dòng)平衡減速箱齒輪形狀代號(hào)，H為點(diǎn)嚙合雙圓弧齒輪，漸開(kāi)線人字齒輪時(shí)省略曲柄軸最大允許扭矩，KN·m光桿最大沖程，m懸點(diǎn)最大允許載荷，12KN游梁式油機(jī)系列代號(hào)機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)4四、游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)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(xiāo)；11—平衡塊；12—曲柄裝置;13—減速器;14—支架；15—底座；16—水泥基礎(chǔ)；14514321512111086161379機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)51.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析

游梁式抽油機(jī)是以游梁支點(diǎn)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(gè)活動(dòng)桿件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)61.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析（1）游梁式抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)的循環(huán)主要有三種形式：對(duì)稱(chēng)循環(huán)型近似對(duì)稱(chēng)循環(huán)型非對(duì)稱(chēng)循環(huán)型對(duì)稱(chēng)循環(huán)型：當(dāng)游梁處于上下死點(diǎn)時(shí)，曲柄與連桿共線，上、下沖程對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度相等（180°）。當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上、下沖程對(duì)應(yīng)的時(shí)間相等。五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)71.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析（1）游梁式抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)的循環(huán)主要有三種形式：對(duì)稱(chēng)循環(huán)型近似對(duì)稱(chēng)循環(huán)型非對(duì)稱(chēng)循環(huán)型非對(duì)稱(chēng)循環(huán)型：近似對(duì)稱(chēng)循環(huán)型，θ0≤5°如：常規(guī)游梁式抽油機(jī)；非對(duì)稱(chēng)循環(huán)型的行程速比系數(shù)更大，θ0=8°～12°如：異相曲柄平衡抽油機(jī)。λ--極位夾角θ0—上沖程初始角行程速比系數(shù)：五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)81.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析（簡(jiǎn)化）（2）游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)曲柄半徑R比連桿長(zhǎng)度P及游粱后臂長(zhǎng)度C小得多時(shí)。游粱和連桿的連接點(diǎn)B可看成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，即：以懸點(diǎn)在下死點(diǎn)時(shí)的位移為零點(diǎn)，向上為正，則任意時(shí)刻懸點(diǎn)位移、速度、加速度分別為：0五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)9（2）游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)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(jī)運(yùn)動(dòng)分析（簡(jiǎn)化）五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)

游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的精確求解（復(fù)變矢量法）請(qǐng)參閱《抽油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)》董世民。102.游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷分析ABCD懸點(diǎn)靜載荷隨位移變化規(guī)律A’B’C’D’考慮慣性載荷后變化規(guī)律A’’B’’C’’D’’考慮慣性載荷后變化規(guī)律

抽油泵工作時(shí)，抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)上作用有6項(xiàng)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(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的慣性力，大小與懸點(diǎn)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(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)載荷，大小和方向變化；6.各運(yùn)動(dòng)部件和介質(zhì)的摩擦力；五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)113.游梁式抽油機(jī)的平衡問(wèn)題五、游梁式抽油機(jī)工作原理機(jī)械采油設(shè)備—抽油機(jī)不平衡原因：

不平衡的后果：

上、下沖程中懸點(diǎn)載荷大不同，造成電動(dòng)機(jī)在上、下沖程中所做的功不相等。上沖程中電動(dòng)機(jī)承受著很大的負(fù)荷；下沖程中抽油機(jī)帶著電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成抽油機(jī)能耗高和“大馬拉小車(chē)”。對(duì)策：加平衡重，儲(chǔ)存下沖程勢(shì)能。12八、其它新型游梁抽油機(jī)

1

低沖次抽油機(jī)低沖次抽油機(jī)主要應(yīng)用于現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外低產(chǎn)油井的開(kāi)采，在耗能較小的前提下使大量低產(chǎn)井得到充分開(kāi)采。該機(jī)以常規(guī)機(jī)為基礎(chǔ)模型，應(yīng)用抽油機(jī)專(zhuān)用大傳動(dòng)比三級(jí)減速器來(lái)減低抽油機(jī)沖次，除具有常規(guī)型游梁式抽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴沖次低，達(dá)到1～2次/分鐘；⑵配套電機(jī)功率低，與同型號(hào)常規(guī)機(jī)相比電機(jī)功率降低2～3個(gè)檔次，達(dá)到節(jié)能效果；⑶基礎(chǔ)與同型號(hào)普通常規(guī)型抽油機(jī)相同，方便用戶(hù)使用維護(hù)。13特點(diǎn)：低沖次抽油機(jī)是針對(duì)低滲透油層開(kāi)發(fā)的節(jié)能抽油機(jī)。沖次降低，更適用于低產(chǎn)井，適合復(fù)雜地理環(huán)境，降低管理成本，提高了抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。142雙驢頭抽油機(jī)15

雙驢頭抽油機(jī)

通過(guò)改變抽油機(jī)扭矩因數(shù)的變化規(guī)律來(lái)加強(qiáng)平衡效果，達(dá)到節(jié)能目的。它是以常規(guī)機(jī)為基礎(chǔ)模型，對(duì)其四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了關(guān)鍵性的技術(shù)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(jié)構(gòu)，以得到搖桿（游梁后臂）長(zhǎng)度、連桿長(zhǎng)度隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化的特殊四桿機(jī)構(gòu)，即"變參數(shù)四桿機(jī)構(gòu)"，形成了一種能適應(yīng)采油實(shí)際工況的新型動(dòng)力傳動(dòng)的抽油機(jī)主結(jié)構(gòu)。

該機(jī)工作時(shí)，依靠其游梁后臂有效長(zhǎng)度的有規(guī)律變化實(shí)現(xiàn)負(fù)載大時(shí)平衡力矩大，負(fù)載小時(shí)平衡力矩小的工作狀態(tài)，從而加強(qiáng)抽油機(jī)的平衡效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能意圖。163下偏杠鈴抽油機(jī)

主要特點(diǎn)：利用下偏杠鈴來(lái)平衡和削減抽油機(jī)峰值扭矩，可以根據(jù)井況合理匹配下偏杠鈴的位置和重量，繼承了常規(guī)游梁式抽油機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，平衡效果好，性能可靠。174調(diào)徑變矩抽油機(jī)

主要特點(diǎn)：

游梁實(shí)現(xiàn)偏置平衡，結(jié)構(gòu)新穎。調(diào)整簡(jiǎn)單易行。驢頭上死點(diǎn)時(shí)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(duì)載荷峰值位置精確調(diào)整平衡。調(diào)沖程時(shí)將游梁與支架鎖住，改變了過(guò)去調(diào)沖程作業(yè)安全性差、勞動(dòng)強(qiáng)度大并需吊車(chē)等輔助作業(yè)的現(xiàn)狀。中小型機(jī)采用后置式結(jié)構(gòu)，大型機(jī)采用前置式結(jié)構(gòu)。

185擺桿式游梁抽油機(jī)

擺桿式游梁抽油機(jī)是一種新型節(jié)能產(chǎn)品，現(xiàn)已形成系列。該形式節(jié)能抽油機(jī)是采用曲柄--擺桿帶動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的新結(jié)構(gòu)抽油機(jī)，擺桿針對(duì)懸點(diǎn)上下沖程載荷大小的變化自行調(diào)整力矩，使減速器工作扭矩始終處于最佳狀態(tài)，達(dá)到較游梁抽油機(jī)節(jié)能約50%的效果，是一種具有廣闊發(fā)展前景的抽油機(jī)。具有以下特點(diǎn)：

1．整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小。

2．匹配減速器小，較游梁式抽油機(jī)扭矩小約50%。

3．節(jié)能效果顯著，與游梁式抽油機(jī)相比可降低能耗約50%。

4．電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量小，功率可減小約50%。

5．安裝容易，使用維護(hù)更方便，尤其是調(diào)整沖程。196偏輪游梁式抽油機(jī)

該抽油機(jī)是在異相游梁抽油機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在游梁尾部配置一偏輪，以偏輪為中心形成一六連桿機(jī)構(gòu)。通過(guò)改變懸點(diǎn)載荷的變化規(guī)律、等效后臂的長(zhǎng)度和曲柄偏置角使減速器扭矩平緩。該機(jī)適用于一般油井，也可適用于特殊油井。與常規(guī)機(jī)型相比具有懸點(diǎn)動(dòng)負(fù)荷小，最大線速度小等特點(diǎn)。207

液壓抽油機(jī)

液壓抽油機(jī)是在常規(guī)式游梁抽油機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展生產(chǎn)的新一代抽油設(shè)備，它不僅保持了常規(guī)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，還具有運(yùn)行參數(shù)可調(diào)，節(jié)能，系統(tǒng)效率高等特點(diǎn)，是一種新型節(jié)能抽油機(jī)。

主要特點(diǎn):

1、能耗低。

2、調(diào)參方便。

3、體積小、重量輕、便于安裝維修和搬運(yùn)。

4、平衡效果好。

5、具有超載和斷載保護(hù)裝置，并能自動(dòng)停機(jī)報(bào)警。21九、無(wú)游梁式抽油機(jī)1

漸開(kāi)線天輪抽油機(jī)22

該型抽油機(jī)采用左右對(duì)稱(chēng)布置的輪式結(jié)構(gòu)，小輪通過(guò)后鋼絲繩與曲柄銷(xiāo)相連，而大輪通過(guò)前鋼絲繩與光桿相連。大小輪固聯(lián)在一起，通過(guò)鋼絲繩的軟傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將減速器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樘嵘鈼U的垂直運(yùn)動(dòng)。小輪輪廓采用漸開(kāi)線形狀，而大輪輪廓是一圓形，因此在每一抽吸過(guò)程中，輪徑比始終變化，而這種變化規(guī)律正好與懸點(diǎn)載荷的變化規(guī)律相吻合，因而降低了減速器輸出軸扭矩峰值，改善運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。修井時(shí)可不用吊車(chē)，只需移開(kāi)懸繩器梁。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：漸開(kāi)線抽油機(jī)采用漸開(kāi)線輪式結(jié)構(gòu)控制懸點(diǎn)和平衡力臂，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)節(jié)能。天輪部件的小輪通過(guò)后鋼絲繩與曲柄銷(xiāo)相連，而大輪通過(guò)前鋼絲繩與光桿相連。由于大小輪是固聯(lián)在一起的，因此通過(guò)鋼絲繩的軟傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了將減速器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘鈼U的上下垂直運(yùn)動(dòng)，天輪的小輪輪廓采用漸開(kāi)線形狀。為方便修井作業(yè)，本機(jī)兩前輪采取左右對(duì)稱(chēng)布置，修井時(shí)不需進(jìn)行讓井作業(yè)，極大地方便了油井的維修。

節(jié)能原理：由于天輪部件的小輪輪廓是采用漸開(kāi)線形狀，它的向徑大小與轉(zhuǎn)角有關(guān)，是按一定規(guī)律變化的，而大輪輪廓是一圓形，它的向徑不與轉(zhuǎn)角的變化而變化，因此在每一抽吸過(guò)程中，輪徑比始終是變化的，而這種變化規(guī)律正好與懸點(diǎn)載荷的變化規(guī)律相吻合，因而降低了減速器輸出軸扭矩峰值，改善運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

性能特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，整機(jī)重量輕。相對(duì)常規(guī)機(jī)，節(jié)電率25％左右。232矮型異相曲柄平衡抽油機(jī)矮型異相抽油機(jī)是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司推廣的機(jī)型。采用驢頭游梁一體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)。該機(jī)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合理，與常規(guī)機(jī)比較，體積小，比同型號(hào)常規(guī)機(jī)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(shù)下降17%，具有較好的節(jié)能效果。24矮異形抽油機(jī)性能特點(diǎn)：1.改善平衡效果，降低電機(jī)型號(hào)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(chǎn)生的扭矩相應(yīng)下降，平衡重半徑可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)因此比較節(jié)能。2.消除負(fù)扭矩，減少電機(jī)功率損失輸出軸靜扭矩出現(xiàn)負(fù)值，即系統(tǒng)對(duì)電機(jī)作功，電動(dòng)機(jī)成為發(fā)電機(jī)，電能反饋回電網(wǎng)又不能利用，變?yōu)闊崮軗p失掉。由于消除了負(fù)扭矩，進(jìn)而減少了電機(jī)功率損失。3.降低凈扭矩波動(dòng)，提高電機(jī)的運(yùn)行效率從扭矩曲線可以看出，載荷扭矩曲線變化平穩(wěn)，電機(jī)運(yùn)行效率可維持在較高水平。缺點(diǎn)：由于驢頭半徑比較小，鋼絲繩彎曲應(yīng)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(jī)

摩擦換向式抽油機(jī)是機(jī)電一體化、高效節(jié)能產(chǎn)品。適用稠油、稀油及聚合物驅(qū)采油各種狀況的油井。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能安全可靠，起動(dòng)換向平穩(wěn)，沖擊小，調(diào)整簡(jiǎn)易，沖程、沖次均可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，調(diào)防沖距、調(diào)平衡簡(jiǎn)便。上、下行程速度也可分別控制。264鏈條皮帶式抽油機(jī)27

主要優(yōu)點(diǎn)：

1.長(zhǎng)沖程，低沖次長(zhǎng)沖程。使泵充滿(mǎn)系數(shù)高，液壓沖擊小；低沖次使井下設(shè)備磨損小，操作成本低。