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采油设备技术基础第一章 机械采油设备机械采油在各油田基本都是主力军，它是油田开发初期(无自喷能力的)、中后期的主要采油方式随着油田开采生产实践的不断深入以及科学的发展，机械采油的种类越来越多，一般分类如下：其中各油田应用最广的是游梁式抽油机井采油、电动潜油泵井采油以及电动螺杆泵井采油；而水力活塞泵采油、射流泵采油、无梁式抽油机井采油只在特殊井上采用第一节 游梁式抽油机抽油机一深井泵采油，由于其地面机械设备结构简单，机械性能稳定，并与井下深井泵是通过高强度的抽油杆连接，故承载能力大，且操作简单，现在是油田上采油的绝对主力军，它由抽油机、深井泵、抽油杆三大部分组成的图1-1 抽油机结构简图1－刹车装置；2－电动机；3－减速箱皮带轮；4－减速箱；5－输入轴；6－中间轴；7－输出抽；8－曲柄；9－连杆轴；10－支架；1l－曲柄平衡块；12－连杆；13－横梁轴；14－横梁；15－游梁平衡块；16－游梁；17－游梁轴；18－驴头；19－悬绳器；20－底座一、游梁式抽油机结构如图1-1所示，为常规游梁式曲柄平衡抽油机结构从图中可以看出游梁式抽油机主要由游梁一连杆一曲柄机构、减速装置、动力设备和辅助设备四大部分组成，其各部分的作用如下：(1)底座：它是担负起抽油机全部重量的唯一基础。

下部与水泥混凝土的基础由螺栓连接成一体上部与支架、减速器由螺栓连接成一体由型钢焊接而成，是抽油机机身的基础部分2)减速器筒座：它的作用是固定减速器，承担减速器的重量并使减速器提高，使曲柄能够旋转高基础井则无筒座，如CYJ5—2712型它由厚钢板焊接而成，与底座焊接在一起，顶面加工成水平面，并有螺栓孔与减速器连接3)电机座：它的主要作用是承载电机的重量，它自成一体与抽油机底座由螺丝连接，它上面有井字型轨道，目的是为了调整电机的前、后、左、右位置，保持电机轮与减速器轮的“四点一线”，它是由槽钢焊接而成4)电机：电机是动力的来源，一般采用感应式三相交流电动机它固定在电机座上由皮带传送动力至减速器大皮带轮前后对角上有两条顶丝可调节皮带的松紧度5)刹车装置：刹车也叫制动器，它是由手柄、刹车中间座、拉杆、锁死弹簧、刹车轮、刹车片等部件组成刹车片与刹车轮接触时发生摩擦而起到制动作用，所以也叫制动器6)减速箱：它是把高速的电动机转动变成低速转动的减速装置，现场多采用三轴两级减速器输出轴上开有两组键槽与曲柄连接，输出动力传递到曲柄，带动曲柄做低速运转7)皮带传动：电动机把旋转的动力由小皮带轮传给皮带，再由皮带传给大皮带轮，由大皮带轮带动输入轴，它是减速器做功的桥梁。

8)曲柄：它是由铸铁铸就的一个部件，装在减速器输出轴上曲柄上开有大小冲程的孔眼叫冲程孔，专门为调节冲程所用上下两侧外缘有牙槽并有刻度标记侧面中间开有凹槽是装配重块所用，内侧为平面，尾部有一吊孔曲柄头部与输出轴的连接，头部为叉型，中间开有与减速器输出轴直径相匹配的孔，并开有键槽叉型部分由两条拉紧螺栓固定9)配重(平衡)块：是由铸铁铸就的一个部件，上有吊孔(中心线)，它是由螺丝固定在曲柄上的，当驴头下行时它储存能量，上行时释放能量还能产生旋转惯性，起着驴头上下运动负荷平衡的作用，可在曲柄上前后调整，达到抽油机平衡10)连杆：它的作用是曲柄与尾梁之间的连接杆件上部与尾梁连接，用连杆销与尾梁连接在一起，连杆销两侧有拉紧螺栓紧固下部与曲柄销靠穿销螺丝连接11)游梁：它装在支架轴承上，绕支架轴承作上下摆动作用运动，尾端与尾横梁通过尾轴连接，前部焊有驴头座，承担驴头重量，游梁可前后移动调节，以便使驴头始终对准井口在复合平衡的机型中，游梁尾部可挂有尾平衡板12)尾轴承：它起着尾梁和游梁相连的作用，减小摩擦使游梁上下运动较轻便13)驴头：装在游梁最前端，通过悬绳器将光杆、抽油杆、活塞等杆柱悬挂在抽油机上，作用是保证抽油时，光杆始终对准井口中心位置，为此驴头的前端是圆弧。

它是以游梁支承点为圆心，以游梁支承点到悬点长为半径的圆弧这样可以保证抽油机在工作时，由于柔性的钢丝绳始终与驴头的圆弧面相切，使悬绳器的水平位移几乎不变，以保证光杆在井口中作上下往复直线运动驴头与游梁的连接方式有三种：①悬挂式连接；②穿销式连接；③螺丝连接作业时移开井口的方式也有三种：①拆卸式；②侧转式；③上翻式驴头的穿销根据驴头移开井口的方式分为两种：①上翻式的驴头穿销为横穿式；②侧转式驴头穿销为立穿式此两种形式在作业时可将驴头左、右侧转1800或上翻1800，两者均便于修井作业14)支架：支架支撑着游梁全部重量和它所承担的重量，而且是游梁的可靠支柱15)工作梯及护圈：工作梯是安装游梁、处理驴头偏斜、给中轴加注黄油、平时的检查以及上下游梁等方便工作的扶梯护圈叫安全圈，在我们高空作业时起到安全保护作用16)中央轴承座：是支架与游梁连接的配件，担负游梁承担的全部重量，而且在一定的轨道上做上下摇摆运动17)毛辫子与悬绳器：，它们是悬挂抽油杆的，为了使光杆在抽油过程中处于固定井口中心位置，因此绳辫子本身是柔性结构，在运动中与驴头结合在一起，并且与驴头的弧面保持相切的方向悬绳器有上、下两块压板，供光杆穿过后用方卡子将光杆固定。

18)曲柄销：它将曲柄和连杆连接在一起，与曲柄上的冲程孔、曲销轴、锥套和冕型螺母相连接，与连杆的连接是通过穿销螺丝穿过曲柄销壳来实现的，它在冲程孔的位置决定抽油机冲程的大小，可通过调整曲柄销的位置来调整冲程长度；现场上发生曲柄销脱出曲柄的事故较多也是造成抽油机掉游梁的主要原因，因此它是采油工应重点关注的部件二、抽油机的工作原理图1-2 抽油装置示意图 1－吸入阀，2－泵筒；3－柱塞；4－排出阀；5－抽油杆；6－油管；7－套管；8－三通；9一盘根盒；10－驴头；1l－游梁；12－连杆；13－曲柄；14－减速箱；15－动力机(电动机)如图1-2所示，抽油机由电动机供给动力，经减速箱将电动机的高速旋转变为抽油机曲柄的低速旋转运动，并由曲柄一连杆一游梁机构将旋转运动变为抽油机驴头的往复运动，通过抽油杆带动深井泵(抽油泵)工作将油抽出井筒，并送入地面管汇三、其他类型的游梁式抽油机目前国内各油田矿场使用的游梁式抽油机类型很多，但基本结构相似，只是外形尺寸或某些部位略有区别；常见的游梁式抽油机还有异相型、前置型等一)前置型游梁式抽油机图1-3 前置式游梁式抽油机1一驴头；2一游梁；3一支架；4一连杆；5一曲柄；6一平衡重；7一减速箱；8一底座；9一电动机；10一支座；11一平衡空气包常规游梁式抽油机（如图1-3所示）的特点为结构简单、制造容易、维修方便，可全天候运转；缺点是平衡效果差，效率低。

而前置型游梁式抽油机结构特点是曲柄连杆机构与驴头均位于支架前边，存在一定的极位夹角(150左右)和平衡相位角(200左右)，上冲程时曲柄旋转约1950，下冲程时约1650，这样不但光杆加速度小，降低了悬点的惯性载荷，从而降低了选点的最大载荷，改善了各杆件和减速箱的受力状况；而且使电机载荷扭矩平稳，具有明显的节能效果缺点是：不平衡重加大，减速器需安装在支架下面，维修不方便，工作时前冲力较大，影响了机架的稳定性二)异相平衡型游梁式抽油机图1-4 异相型游梁式抽油机结构简图1－刹车装置，2－动力机，3－减速箱皮带轮，4－减速箱，5－输出轴，6－平衡重，7－支架；8－曲柄；9－连杆；10－游梁；11－驴头，12－悬蝇器，13－底座异相型游梁式抽油机如图1-4所示，与常规游梁式抽油机主要有以下三点不同：一是将减速器背离支架后移，形成较大的极位夹角；二是平衡块重心与曲柄轴中心连线和曲柄销中心与曲柄轴中心连线之间构成一定的夹角，即平衡力距相位与载荷力矩相位不同三是曲柄的旋向与常规游梁式抽油机相反四、抽油机规格系列标准我国已制定了游梁式抽油机系列标准，其型号表示方法如下：例如：CYJl0—3—37B表示该抽油机为游梁式抽油机；悬点最大载荷为100kN，光杆最大冲程为3m，其减速箱曲柄轴最大扭矩为37kN·m，减速箱齿轮为渐开线齿轮传动型式，平衡方式为曲柄平衡。

另外还有一些其他特殊系列型号：CYJQ—前置型、CYJY一异相型、YCYJ一双驴头型、CYJBZ－双摆增程型、CYJP—偏轮式、XCYJ一斜直井可调式等特殊代号：465—365B－120型(最早国内仿美系列型号)，其中，465表示最大允许扭矩(465X1000)1b．in(35．60kN·m)；365表示悬点最大载荷为(365X100)1bin(143．08kN)；120表示光杆最大冲程(in)，120in=3.048m图1-5 链条抽油机结构示意图1－底座；2－电动机；3－减速箱；4－光杆；5－悬绳器；6－钢丝绳；7－天车轮；8－机架；9－轨道；10－上链轮；11－往返架；12－滑块；13—特殊链节；14－轨迹链条；15－主动链轮；16－皮带轮；17－柱塞；18－平衡链条；19－平衡链轮；20－油底壳；21－平衡缸第二节 无游梁式抽油机生产现场使用的无游梁式抽油机主要有链条式抽油机、皮带式抽油机、钢绳式抽油机、滚筒式抽油机、液压抽油机等无游梁式抽油机优点：一是长冲程，可满足深井、大排量抽油的需要；二是悬点运动规律近似简谐运动，变向加速小，动载小；机器运转平稳；三是平衡效果好；四是占地面积小。

缺点是：机型高度较高；顶部较重；不太适合高冲次一、链条抽油机链条抽油机是我国自行研制的一种结构独特的无游梁抽油机它具有负荷能力大、冲程长、重量轻、节省电能等优点1)结构链条抽油机由以下几部分组成(见图1-5)：动力传动系统：电动机、皮带传动装置、减速器、主动链轮、上链轮、轨迹链条和主轴销等；换向系统：往返架体、滑套、滑块和滚轮等；平衡系统：平衡链轮、平衡链条、平衡缸及其柱塞、储气包、补气压缩机、润滑油泵等；悬重系统：天车轮、轮架、钢丝绳和悬绳器等；支持系统：机架、导轨、底座和油底壳等2）工作原理电动机通过皮带传动、减速器减速后驱动主动链轮旋转，带动主动链轮和从动链轮之间的轨迹链条上下运动轨迹链条上有一个特殊链节，其上装有主轴销，通过滑套和滑块带动往返架沿机架导轨作垂直运动当轨迹链条上的特殊链节在链轮上作环形运动时，主轴销带动滑块沿滑杠移动，完成往返架的换向运动绕在天车轮上的钢丝绳一端连在往返架的上部，另一端与悬绳器相连往返架的垂直运动，通过钢丝绳和悬绳器带动光杆、抽油杆柱和抽油泵完成上下冲程抽汲油液的任务往返架的下部连有平衡链条，绕过平衡链轮以后，固定在机架上平衡链轮与平衡气缸中的柱塞相连，气体压力产生的推力经过平衡链轮与平衡链条作用于往返架的下部。

以满足链条抽油机的平衡需要3)特点①运动性能好链条机冲程长度的90％是匀速运动，只有换向期间有短时的加速度，而且设计上保证它处于静变形期，因此动载荷小②整机重量小链条机整机重量只是游梁机的1／2～1／3⑧调平衡容易，节约电能链条机采用气平衡系统，调节系统方便，效果好，调整平衡度可达95％左右④结构紧凑，减速器小4)链条机节能分析①结构特点及减速器扭矩由于链条抽油机电动机的转数基本不变，因此，减速器输出轴可看做是匀速旋转的又因轨迹链条、往返架和抽油杆是平行布置，它们的力作用线是相互平行的，因此在抽油杆上下行程中，除了特殊链节在上下轮的上下半圆弧时往返架是作简谐运动外，其余大部分(上下链轮中心距段)都不产生加速度，也就无惯性力所以，减速器输出轴上链轮的切线力是均匀的与游梁抽油机比较，由于链条机的减速器需要的减速比较游梁机小得多，相同冲数和相同悬点载荷时，链。