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1、采油机械,第1章 有杆抽油设备,第一节 概述 第二节 游梁式抽油机第三节 抽油杆和抽油泵,目前，国内外的采油方法可分为自喷采油法和机械采油法两种。自喷采油法的特点是利用地层本身的能量来举升原油，这种方法是最经济的采油方法。但是有些油田地层的原始能量过低，一开始就无法自喷采油，还有一些油井，经过一定时期的自喷开采后，地层能量逐渐下降，也不能保持自喷。这时就必须人为地用机械设备给井内液体补充能量，才能把原油举升,至地面，这种开采方法称为机械采油。机械采油又分为两大类，即气举法和抽油泵开采法。气举法的特点是利用压缩气体的能量，把原油举升至地面。而抽油泵法的特点是将各种结构的泵放到井下进行抽油。由于气
2、举法在我国应用很少，我们只讨论各种抽油泵开采法的设备。抽油泵开采法的设备可分为两大类，即有杆抽油设备和无杆抽油设备。,机械采油（人工举升）是人为的给井内液体补充能量，将原油举升至地面。,机械采油,有杆抽油,无杆抽油,气举,抽油机深井泵装置,地面驱动螺杆泵采油装置,液压抽油机,潜油电泵,水力活塞泵,射流泵,井下驱动螺杆泵,电动潜油隔膜泵,第一节 概述,一、组成:1、地面部分：电动机、减速箱、四连杆机构、钢绳、悬绳器。2、井下部分：油管和抽油泵。抽油泵装在油管的底部。3、联系地面和井下的中间部分：抽油杆。,图 8-1 有杆泵抽油装置1-抽油机；2-光杆；3-光杆密封器；4-抽油杆；5-油管；6-套
3、管；7-抽油泵,常规抽油机,工作原理：电动机通过三角皮带传动带动减速箱。减速箱减速后，由四连杆机构把减速箱输出轴的旋转运动变为游梁驴头的往复运动。用驴头带动光杆和抽油杆作上下往复的直线运动。通过抽油杆再将这个运动传给井下抽油泵中的柱塞。在抽油泵泵筒的下部装有固定阀(吸入阀)，而在柱塞上装有游动阀(排出阀)。当抽油杆向上运动，,柱塞作上冲程时，固定阀打开，泵从井中吸入原油。同时，由于游动阀关闭，柱塞将它上面油管中的原油上举到井口。这就是抽油泵的吸入过程。当抽油杆向下运动，柱塞作下冲程时，固定阀关闭而游动阀打开，柱塞下面的油通过游动阀排到它的上面。这就是抽油泵的排出过程。实际上，游梁式抽油机抽油泵
4、装置相当于一个特殊结构的单缸单作用柱塞泵。只不过将它,的水力部分放到井下成为抽油泵。将它的驱动部分放在地面变为游梁式抽油机，两者用又细又长的活塞杆、抽油杆连接起来。,二、我国有杆抽油机的技术现状及发展方向,1我国有杆抽油机的技术现状 在“七五”和“八五”期间，我国有杆抽油机的技术发展较快。在常规抽油机方面，已经形成了216型抽油机系列，可以满足不同井深和不同悬点负荷的需要。同时还研制了各种类型的新型有杆抽油机，如各种节能抽油机、各种长冲程抽油机、斜井抽油机等，此外还研制和应用了高转差率电动机、节能控制柜等产品，从而大大降低了抽油机的能耗，提高了抽油机的经济技术指标。,2我国和世界有杆抽油机技术
5、的发展方向 我国抽油机技术发展的总趋势是：无游梁长冲程抽油机、大载荷抽油机、节能抽油机以及改善抽油机平衡方式和提高抽油机适应性。世界抽油机技术发展的总趋势是：自动化、智能化、长冲程、大载荷、精确平衡方式、节约能耗、提高适应性。,第二节 游梁式抽油机,一抽油机的四杆机构,二抽油机的基本参数 1驴头悬点(挂抽油杆处)的最大允许载荷户Pmax 包括静载荷和动载荷。它主要取决于抽油杆柱和油柱的重量，实际上，它表明在一定的抽油杆柱和抽油泵泵径组合时的最大下泵深度。目前，悬点的最大允许载荷Pmax从58kN到150280kN。,2悬点最大冲程长度Smax 它主要决定油井的产量以及抽油机的基本尺寸和重量。3
6、悬点最大冲次nmax 当泵径一定时，悬点的最大冲程次数nmax与最大冲程长度Smax共同确定了抽油机的最大产量。由于每一个冲程抽油杆应力变化一次，故冲次过大将会使抽油杆过快地发生疲劳破,坏，所以限制了最大冲程次数nmax的进一步提高。4减速箱曲柄轴最大允许扭矩Mmax 它和上述的三个基本参数存在一定关系，特别是和悬点最大冲程长度Smax成正比。同时，曲柄轴的最大允许扭矩Mmax，也确定了减速箱的尺寸和重量。,三、游梁式抽油机的分类,1按基本参数分(1)根据悬点最大允许载荷Pmax的变化范围，可把抽油机分为下列几种：轻型 Pmax 30kN 中型 30kN 100kN(2)根据悬点最大冲程次数n
7、max的变化范围，可把抽油机分为下列几种；低冲次 nmax 6min-l,中等冲次 6min-1 15min-1(3)根据悬点最大冲程长度Smax的变化范围，可把抽油机分为下列几种：短冲程 Smax 1m中等冲程 lm 6m,(4)根据减速箱曲柄轴最大允许扭矩MMAX一的变化范围，可把抽油机分为下列几种：小扭矩 Mmax 10kNm中等扭矩 10kNm 60kNm 如果将扭矩和冲程次数两个基本参数相乘，就得到抽油机的功率。所以，也可根据抽油机所,需的最大功率Nmax，把抽油机分为下列几种：小功率 Nmax 5kW 中等功率 5kW Nmax 25kW 大功率 25kW Nmax 100kW 超
8、大功率 Nmax 100kW,2按结构分(1)常规式：驴头和曲柄连杆机构分别位于抽油机支架前后两边的抽油机。常规机又分为:对称循环和非对称循环抽油机。非对称循环抽油机有：异相机、双驴头抽油机和摆杆抽油机等等。(2)前置式：驴头和曲柄连杆机构都位于支架的前边的抽油机。,常规游梁式抽油机是油田使用历史最悠久，使用数量最多的一种抽油设备。它主要由刹车装置、电动机、皮带、减速器、曲柄装置、连杆、尾轴承座、游梁、中央轴承座、驴头、悬绳器、支架、底座等部件组成。该机采用具有对称循环四杆机构或近似对称循环四杆机构，结构简单，运行可靠，操作维护方便，但长冲程时平衡效果差，效率低，能耗大，不符合节能要求，基本停
9、止生产。,前置式抽油机平衡后的理论净扭矩曲线是一条比较均匀的接近水平的直线，因此其运行平稳，减速箱齿轮基本无反向负荷，连杆、游梁不易疲劳损坏，机械磨损小，噪声比常规式抽油机低，整机寿命长。前置式抽油机可配置较小功率的电动机，节能效果显著。与常规式抽油机相比，具有体积小、重量轻、节省钢材的优点。,下偏杠铃游梁抽油机是在常规抽油机的基础上在后臂增加了一个下偏杠铃装置。该机继承和保留了原常规游梁式抽油机的全部优点，这种类型可用于新机制造，又可用于现场在用的常规抽油机（含偏置机）的节能改造，其改造技术是目前最简单易行的，节能效果也较明显。,偏轮机在游梁尾部装有一个偏轮结构；在偏轮与游梁中心和支架之间增
10、设推杆，在游梁尾部、横梁、推杆与偏轮之间用轴承连接。它打破常规机四连杆机构的框架，以游梁尾部的偏轮为中心，形成独特的六连杆体系，偏轮杆件均为刚性连接，保持了常规机的特点。,该机是将常规机游梁与横梁的铰链连接，改为变径圆弧的后驴头、钢丝绳与横梁之间的软连接，构成变参数四杆机构来传递运动和扭矩，增加游梁摆角，冲程提高20%70%，。由于采用变径圆弧的游梁后臂，使其实现负载大时平衡力矩大，负载小时平衡力矩小的工作状态。从而使减速器输出扭矩波动小，达到加强平衡，降低能耗的目的。这种机型是目前除常规机以外发展最迅速的机型。,此外，还有很多新型游梁式抽油机，例如大轮式抽油机、重锤式游梁液压抽油机、大圈式抽
11、油机，调径变矩游梁平衡抽油机、悬挂偏置游梁平衡抽油机、斜井抽油机、活动式抽油机、低矮型游梁抽油机、前置式气动平衡游梁式抽油机等,3按平衡方式分,机械平衡,气动平衡,曲柄平衡,游梁平衡,复合平衡,机械平衡需要的金属多，重量大，调整不方便。但其结构简单，因而是目前应用最广的一种。图8-3b为空气平衡抽油机，它用气缸活塞来平衡，在气缸外有一气包，以使气体压力比较均匀。采用气体平衡的抽油机比机械平衡的抽油机可以轻3540，调整也方便。但其结构较复杂，多用于重型长冲程的抽油机。,图 8-3 前置式抽油机(a)机械平衡抽油机(b)空气平衡抽油机,三、游梁式抽油机的表示方法,石油行业标准中规定游梁式抽油机型
12、号由字母和数字两部分组成。字母为“抽油机的汉语拼音宇头组成，数字为抽油机的规格代号。其表示方法和含义如下：例如CYJl0-3-37HB所表示的抽油机为：常规型曲柄平衡游粱式抽油机，悬点的最大允许载荷为100kN，悬点最大冲程长度为3m，减速箱曲柄轴最大允许扭矩为37kNm，其规格代号为：10-3-37,四、游梁式抽油机的结构,目前，最广泛应用的游粱式抽油机是机械平衡式抽油机。图8-4为曲柄平衡游梁式抽油机空间结构示意图。它主要由游粱、驴头、横梁、连杆、曲柄、减速箱、制动机构、支架、底座、悬绳器、平衡重及原动机组成。这种抽油机根据原动机安装的位置不同，有两种方案：一种是将原动机放在抽油机底座尾部
13、，另一种是将原动机放在游粱支架下面，使底座减短，根据减速箱安放位置不同，也有两种：一种是减速,图 8-4 曲柄平衡游梁式抽油机,箱直接放在底座上，其优点是抽油机重量轻但为保证曲柄及平衡重自由旋转的要求，工作时需要将抽油机安装在较高的基础上，另一种结构是将减速箱架高，使曲柄及平衡重可自由旋转，而基础则可降低到和地面一样高，安装修井都很方便。,1驴头 驴头用来将游梁前端的住复圆弧运动变为抽油杆的垂直直线往复运动。驴头弧面半径R(图8-5)应等于前臂长度。为了保证在一定冲程长度下，将圆弧运动变为直线运动，圆弧面长度应为：S弧=(1.21.3)Smax,图8-6 侧转式驴头,驴头用钢板焊成。2型抽油机
14、(“2”指驴头悬点的最大允许载荷为20kN)驴头在修井时可翻到游粱上面，而3型以上的抽油机已改为沿垂直轴侧转，称为侧转式驴头。这种结构操作方便、安全，如图8-6所示，其宽度b应保证在修井时让开的位置可使大钩上下自由起吊。,2游梁 游梁用型钢组合焊成，也有用普通工字钢制成。它用一个中间短轴和两个辅承支在抽油机支架上。由于游梁负担抽油机的全部载荷，所以要有一定的强度和刚度。图8-7为不同结构的游粱。,d在工字钢上加两块加强板，制造不太复杂，断面近似等强度，金属使用较合理。e是一种将驴头和游粱焊在一起的桁架式结构，比一般游梁都轻些，但驴头是固定的，修井时不够方便，在制造和装配上也增加了一定困难。,图
15、 8-7 各种结构的游梁,a为用工字钢制成的游梁，结构简单易制造，但材料利用不够合理。b为一个等强度断面的游粱，材料利用合理，制造麻烦。c是用型钢焊制的。,3横梁及连杆 横梁及连杆可分为两种结构：一种是将横梁及连杆制造在一起，如图8-8所示，其特点是连接件很少，结构很简单，用在小型抽油机上，它由改变后臂长度来调节冲程长度。,图 8-8 横梁与连杆的焊接结构,另一种结构是单独横梁，如图8-9所示，一般用于大型抽油机中，它由改变曲柄和连杆的连接点位置来调节冲程长度。,图 8-9 抽油机的横梁1-连杆；2-游梁；3-密封圈；4-横梁轴；5-轴承架；6-横梁,横梁的制造方法有三种：一是用型钢直接制成，
16、二是焊接，三是铸造。为了使横梁和连杆的连接点与横梁和游梁的连接点在同一水平线上，往往将横梁作成弓形，这样就增加了抽油机四连杆在工作中的刚性，改善了连杆与横梁连接销子的工作条件。连杆结构如图8-10所示，一般用无缝钢管制成，两端焊有连杆头。正常工作时，上端连杆,图8-10 抽油机连杆1-连杆体；2-连杆上头；3-销子；4-衬套；5-螺钉；6-止动螺钉；7-丝堵；8-连杆下头体部；9-曲柄销；10-轴承；11-曲柄销衬套；12-键；13-连杆螺钉,头和横梁无转动，用销子相连。下端连杆头和曲柄用曲柄销子连接，在连杆销处安有滚动轴承。曲柄销子和曲柄间一般用圆锥面相连，在销子头上用一螺母固死销子和曲柄，
17、在曲柄上有35个锥孔，用以改变冲程长度。,4平衡重 由于游梁式抽油机上、下冲程的载荷很不均匀，上冲程时，驴头需提起抽油杆柱和油柱，而下冲程时，抽油杆依靠自重就可以下落，这样就使发动机做功极不均匀。为了使上、下冲程发动机做功均匀，采用了平衡重的结构。游梁式抽油机平衡重分两类：一类为游梁平衡重，装在游梁尾部，一般作成片状，在调整时，用人力抬到抽油机上或取下来。,另一类为曲柄平衡重，装在曲柄上，类型较多，目前广泛使用的有两种，一种为一般偏心重结构，如图所示，制造容易，但调整较困难。,图 曲柄及曲柄平衡重的结构1-曲柄；2-平衡重块；3-连杆螺钉；4-拉紧螺钉,另一种为图所示的扇形结构，调整较方便，当
18、需将偏心块调到某位置时，可将圆曲柄旋转，使要调整的位置在最下方，松开固紧螺钉后，扇形平衡重沿导轨自动落到要调的位置。为了调整方便及安全，在两种曲柄上都有导轨及挡块，固紧螺钉即使松开，也不会使偏心重落下。,图 曲柄及曲柄平衡重的结构1-曲柄；2-平衡重块；3-连杆螺钉；4-拉紧螺钉,5减速箱一般使用的减速箱多为两级齿轮式，转动比i=2540左右。由于工作载荷大，一般小功率时采用斜齿，大功率时采用人字齿，并开始采用圆弧齿轮。减速箱采用圆弧齿轮后，其承载能力比渐开线齿轮提高0.51倍，因而比相同参数的渐开线齿轮减速箱体积有所减小，这样也给抽油机其它部分尺寸的缩小创造了条件。,6刹车机构常用刹带型或闸
19、瓦型。,1-手动刹把 2-棘轮棘爪机构 3-调节拉杆杆 4-调节螺母 5-拐臂,7支架常用型钢焊成，特轻型的可用二根圆管作支架，重型的可作成三腿或四腿的桁架。,8悬绳器 由卡瓦牙、上下支撑板及顶丝等组成，将钢丝绳及光杆连成一体悬绳器上可以安放示功仪，测悬点示功图。,9底座 由型钢和钢板焊接而成。,五、非常规型游梁式抽油机简介,1异相曲柄抽油机 如图8-2b所示，异相曲柄抽油机与常规型抽油机的不同点是曲柄平衡重的中心与曲柄的中心线存在一偏置角。这个偏置角使得平衡块扭矩曲线的相位提前，从而使净扭矩曲线变得比较平缓，而且可在一定程度上消除负扭矩。经现场应用表明，使用异相曲柄抽油机与常规型抽油机相比，
20、可使抽油机井系统效率提高3个百分点以上，节电10左右。,2前置式抽油机 如图8-3所示，前置式抽油机与常规型抽油机相比，其结构特点在于：游梁支架放在尾部，而减速箱、曲柄、连杆、横梁、游梁及驴头都在支架前方。目前现场应用的前置式抽油机按其平衡方式主要分两种：一种是曲柄平衡方式，如图8-3a所示,另一种是气缸平衡方式，如图8-3b。这种平衡方式调平衡较方便，整机重量轻，但结构复杂。前置式抽油机与常规型抽油机相比，具有机械运行平稳、扭矩波动小及节能效果明显等优点。,3六杆旋转驴头式抽油机 如图813所示。这种机构抽油机是在四杆机构抽油机的基础上另加一副摆杆与驴头上部铰接。并将驴头与游梁之间绞接，使驴
21、头随游梁摆动的同时绕其与游梁的绞接点转动。经现场使用表明，该型抽油机具有常规型抽油机皮实可靠、使用维修方便等优点，它与同等冲程长度的常规型抽油机相比，具有体积小、重量轻的特点，并且容易实现长冲程适合于在中深大排量的井及稠油井上使用。,图 8-13 六杆旋转驴头式抽油机结构示意图1-吊绳；2-驴头；3-摆杆曲柄销；4-游梁；5-支架；6-横梁；7-连杆；8-曲柄；9-减速器；10-胶带；11-底座,4大摆角游梁式抽油机 图8-14为大摆角游梁式抽油机(也称矮型机)的结构示意图。这种抽油机与常规型抽油机的不同之处是游粱与驴头一体，游梁摆角达90，曲柄与平衡重臂偏置一定角度，并且偏置角和冲程均能无级
22、调节，能满足抽汲参数优选的需要；该型抽油机与常规机相比曲柄轴净扭矩曲线波动小，电机功率曲线变化平缓，因而具有高效节能的优点。另外，该型机的整机高度较低，具有体积小，重量轻的特点。,图 8-14 LCYJ6-2.5-26HB(Y)型大摆角抽油机1-驴头；2-游梁；3-连杆；4-平衡块；5-平衡臂；6-减速箱；7-箱座；8-刹车装置；9-电动机；10-曲柄；11-曲柄箱；12-扶梯；13-支架；14-悬绳器,5柔性连接的游梁式抽油机 图815所示为柔性连接的游梁式抽油机机构示意图，它与常规机不同之处是在游梁后端装有一个副驴头，副驴头上固定有传递动力的柔性件，柔性件的另一端固定于曲柄上，当曲柄旋转时
23、，通过柔性件传递动力，并带动游梁摆动，从而实现悬点的上，下往复运动。由于柔性件始终与副驴头的轮廓面相切，因而允许游梁作大摆角摆动，以获得长冲程。如果副驴头轮廓相对于游梁旋转中心为非圆弧曲线，而是一变径曲线，那么，合理选择副驴头轮廓曲线，可使抽油机机构产生非对称循环，从而改善抽油机的动力性能。这种抽油机消除了曲柄轴的负扭矩，而且具有较好的节能效果。,图 8-15 柔性连杆游梁式抽油机,6节能型抽油机 图816所示为兰州石油机械研究所发明设计的一种节能型游梁式抽油机。该型抽油机与常规抽油机不同之处是去掉了原抽油机曲柄平衡装置中的曲柄平衡重，只保留了曲柄，而将平衡装置安装在游梁前臂上。当游粱摆动时，
24、通过连杆带动安装在底座上的摇杆摆动，摇杆的另一端安装平衡重。抽油机工作时，平衡重随摇杆摆动而起到平衡的作用图中平衡重与描杆中心线有一定的偏置角，以消除往复摆动时平衡重惯性力对平衡效果的影响。该抽油机的平衡效果相当于前置式气平衡抽油机，且节能效果好。,图 8-16 节能抽油机1-平衡支座；2-悬绳器；3-平衡装置；4-平衡连杆；5-平衡块；6-驴头；7-游梁；8-平衡上支承座；9-支架；10-游梁支撑；11-横梁总成；12-连杆；13-曲柄；14-减速箱；15-支座；16-电动装置；17-刹车；18-曲柄销,7游梁式双井抽油机 图817为游梁式双井抽油机机构图。由图可以看出，游梁式双井抽油机是在
25、常规型抽油机的基础上，增加了导向装置设计而成的。这种游梁式双井抽油机仍然采用了电动机拖动,当驴头上行时，实现井抽油，此时井悬点作下冲程，并且其悬点载荷帮助电动机作功共同提升井负荷；当驴头下行时，动力通过钢丝绳11经导向滑轮14、15实现井抽油，此时井的悬点负荷帮助电动机做功共同提升井负荷。显然，游梁式双井抽油机所需的曲柄平衡力矩较小，若两井工况及工作参数完全相同时，则基本上可不加平衡重。该型抽油机动力性能优越，并具有一定的节能效果，适用于加密井和丛式井的开采。,图8-17 游梁式双井抽油机简图1-电动机；2-普通V带；3-胶带轮；4-减速器；5-曲柄；6-连杆；7-游梁；8-驴头；9-平衡块；
26、10-机座；11，12-钢丝绳；13-导向滑轮架；14，15-导向轮,8游梁式斜井抽油机 斜井抽油机是用来开采井筒由井口开始就倾斜的油井。游梁式斜井抽油机主要分以下两 种：(1)后置式游梁斜井抽油机。图8-18为后置式游梁斜井抽油机示意图。它与常规型抽油机相比作了以下几点改进：游梁摆角平分线与井筒中线垂直，从而保证摆动的驴头弧面带动抽油杆柱沿井筒中心线作上、下往复运动。,连杆的有效长度可调。改变连杆的有效长度即可获得不同的游梁倾斜角(游梁摆角的平分线与水平线之夹角)，从而使一种机型的抽油机适应于不同倾斜角的斜井抽油的要求。适当增加前臂的长度，即增加冲程长度。这对抽稠油时采用长冲程、低冲次工况工
27、作有利。机架前倾，以改善机架的负荷状态，并使机架与井口装置之间有足够的净空间尺寸，便于修井。,图 8-18 后置式游梁斜井抽油机,(2)前置式游梁斜井抽油机。田8-19为前置式游梁斜井抽油机示意图。它是在直井用前置式游梁抽油机的基础上改进设计的，其特点在于：有更大的驴头弧形摆动半径和摆角，从而获得更长的冲程。改进设计部分包括：连杆的有效长度可调，游梁的倾角可调到与井筒倾角致，曲柄上有多个偏置的销孔，可按不同的井筒倾角及所需的冲程来选择相应的销孔，保证使平衡重进入最佳平衡相位。,图 8-19 前置式游梁斜井抽油机,第三节 抽油机悬点载荷,1、抽油杆柱自重，作用方向向下。2、油管内、柱塞上的油柱重
28、，作用方向也向下。3、油管外油柱对柱塞下端的压力，用表示，的大小取决于泵的沉没度，作用方向向上。4、抽油杆柱和油柱运动产生的惯性载荷。5、抽油杆柱和油柱运动产生的振动载荷。6、柱塞和泵筒间、抽油杆接箍和油管间的半干摩擦力。还有抽油杆柱和油柱间，油柱和油管间以及油流通过抽油泵游动阀的液体摩擦力。,悬点载荷组成,上冲程上冲程时，悬点的静载荷可用下式表示:,一 悬点静载荷的大小和变化规律,2、下冲程下冲程时悬点的静载荷可用下式表示,3、下死点（从下冲程到上冲程的转折点）这时，对抽油杆柱或油管柱来说，载荷都发生了变化。a)对抽油杆柱来说，伸长的大小 可用下式表示：式中，E钢材的弹性模数，E=2.110
29、5 Mpa。,b)对油管柱来说，油管柱缩短的大小 用下式表示：式中，油管管壁的断面积，m2,分析表明：悬点从下死点到上死点虽然走了冲程长度，但是由于抽油杆柱和油管柱的静变形结果，使抽油泵柱塞的有效长度要比小,4、上死点（从上冲程到下冲程的转折点）在排油过程中，柱塞的有效冲程长度 比悬点冲程长度 减少了一个同样的静变形值。,图8-12 静力示功图,二 惯性载荷对悬点载荷的影响,上冲程时，柱塞（或抽油杆）带着油柱运动，所以上冲程的惯性载荷为：下冲程时，柱塞（或抽油杆）不带油柱运动，所以下冲程的惯性载荷为：,在考虑惯性载荷对总载荷的影响时，也应考虑惯性载荷的影响使柱塞冲程长度的增加值，它由下式确定
30、在考虑 后，泵柱塞有效长度 为,考虑了惯性转荷作用以后，示功图就由平行四边形ABCD（静力示功图）变成扭歪的四边形ABCD，这种示功图，称为动力示功图，如图8-14所示。,图8-14 动力示功图,三 振动载荷,抽油杆又细又长，弹性很大，很象一根长弹簧。在长弹簧下端突然加一个重物或突然拿去一个重物，就会产生振动。抽油杆也一样，当悬点开始向上时，在抽油杆和油管静变形期内，油柱重量逐渐加到柱塞和抽油杆柱上，这时柱塞和泵筒没有相对移动，所以抽油杆柱不会产生振动。而当静变形终了一瞬间，悬点以一定速度运动，这时，抽油杆和柱塞突然带动油柱运动，抽油杆柱产生一次振动。当悬点开始向下运动时，在静变形结束后，柱塞
31、和抽油杆柱上突然卸去油柱重量，又发生一次振动。就这样一上一下循环一次发生两次振动。考虑到振动载荷的影响后，悬点载荷变化示功图如图2-5所示的ABCD。,四 摩擦力,定性分析表明，摩擦力增加了悬点的最大载荷，减少了悬点的最小载荷，加大载荷的变化幅度与不平衡性以及扩大了示功图面积，这不但给抽油机的工作带来了很不利的影响，而且使电机功率消耗大大增加。对于低粘度井液的油井，液体摩擦力（抽油杆柱和油柱间，油柱和油管间，油流通过泵游动阀的摩擦力均为液体摩擦力）的数值小，只有100200N（1020kgf），完全可以忽略不计，但是，当油井中原油的粘度很大，从0.1PaS到10PaS（100cp到10000c
32、p）时，抽油杆和油柱间或油柱和油管间的液体摩擦力有时可达10000N20000N（1000kgf2000kgf）,对悬点载荷影响很大。,第四节 抽油杆和抽油泵,一、抽油杆 抽油杆柱是将地面抽油机驴头悬点的往复运动传递给井下抽油泵的中间环节，它是由接箍连接的单个抽油杆组装而成的。普通的抽油杆是具有墩粗端部的圆断面钢杆。如图827所示，在墩粗端部制成有丝扣和方头。丝扣用来联接接箍和抽油杆，方头用来上卸扣时卡抽油杆钳用。,抽油杆的主要特性是杆体直径d杆和其强度特性许用相当应力值，以当来表示。国产抽,图 8-27 抽油杆和接箍,油杆的杆体直径d杆为16，19，22和25mm(5/8，3/4，7/8，和
33、lin)。抽油杆的级别：C级：抗拉强度620 794 MPa D级：抗拉强度794 965 MPa HY级：超高强度抽油杆，抗拉强度980 1176 MPa,抽油杆的强度和寿命决定了整套抽油设备的排量和最大下泵深度。抽油杆柱的平直度是其安全工作的最重要条件，如抽油杆的挠度值等于0.5d杆，则产生的拉应力就会增加4倍。目前，除实心抽油杆外，还采用空心抽油杆和玻璃纤维抽油杆。,二、抽油泵,抽油泵实际上相当于单作用柱塞泵的水力部分，抽油泵由四个主要零件组成：柱塞、泵筒、固定阀(吸入阀)和游动阀(排出阀)。抽油泵有管式泵和杆式泵两类。1管式泵 图8-30a为常用的管式泵结构示意图。它的特点是泵筒和油管
34、,图 8-28 抽油泵示意图（a）管式泵（b）杆式泵1-柱塞；2-泵筒；3-固定阀；4-游动阀；5-锁紧卡簧,连在一起，固定阀装在油管上，游动阀装在柱塞上。当固定阀漏失时，就需要打捞上来修理，打捞的方式有两种：(1)卡杆打捞式。如图8-29a所示，采用卡杆打捞器。捞取固定阀很方便。但是游动阀必须装在柱塞上端，这就增加了余隙容积。因此在油气比大的井内不宜采用。(2)灯口打捞式。如图8-29b所示，采用灯口打捞器，游动阀可装在柱塞下端，从而大大减,图 8-29 管式泵（a）：1-接箍；2，14-阀罩；3-阀球；4-阀座；5，10-衬套；6-接头；7-柱塞；8-泵筒；9-打捞杆；11-短接；12-垫
35、片；13-尾管；15-锥体；16-锥座；（b）1-接箍；2，10，18-阀罩；3，11-阀球；4，19-阀座；5-短接头；6-衬套；7-泵筒；8-柱塞；9-阀体；12-打捞器；13-打捞器护套；14-垫片；15-尾管；16-打捞杆销；17-打捞杆；20-锥体；21-锥座,少了余隙容积，提高了充满系。此外，柱塞上端又装了一个阀，这样可以延长游动阀的寿命。带有皮碗式柱塞的管式泵适用于含砂少而含水较多的油井内。管式泵的结构简单、成本低，在相同的油管尺寸下泵筒直径较大，因而排量较高。但在换泵时，须起出全部油管，非生产时间较长，修井工作也较麻烦，所以多用在浅井中。,2杆式泵 杆式泵的特点是柱塞、泵筒、游动阀和固定阀由抽油杆连成一整体。杆式泵又依其结构不同，可分为两种：(1)定筒式(2)动筒式此外，为了满足抽油井复杂开采条件的要求(如高粘，含砂等)，近年来，出现了一些特殊用途的抽油泵。如双作用式抽油泵、流线式抽油泵、双柱塞式抽油泵、无管式抽油泵(空心抽油杆式抽油泵)及水力保护式抽油泵等，由于应用并不广泛，在此不作介绍。,图 8-31 动筒式杆式泵,
