抽油机悬点运动分析
(完整)抽油机井示功图分析
下步措施: 控气
或调整防冲距
（3）、供液不足: 特点: 其卸载线与气体影响的卸载线相比较，陡而直 下步措施: 间开、优化生产参数或注汽
供液不足
（4）、泵漏失对示功图的影响特点: 游动凡尔漏失: 上冲程悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载变缓， 上冲程后半冲程悬点载荷提前卸载
工作筒内衬套乱
结论
1、示功图分析影响因素多，需要结合油井实际生产 资料进行综合分析。
2、示功图分析为管杆优化设计和提高抽油机系统效 率提供参考。
3、抽油机示功图分析是油水井分析的依据，有助于 我们有针对性提出日常科学管理措施。
4、示功图分析结合综合评价软件可实现油井智能化 控制。
2 、抽油机采油系统的工作流程
系统工作时, 电动机通过皮带和减速 器带动曲柄作圆周运动, 曲柄通过连杆机 构的游梁, 以支架上的轴承为支点做上下 摆动, 通过驴头把游梁前端的往复摆动转 变为悬点的上下往复运动, 悬点带动抽油 杆柱、抽油泵柱塞做上下往复直线运动, 实现机械采油。
当活塞上行时, 活塞上的游动阀关闭, 泵筒上的固定阀打开, 井筒中的油液进入 泵筒, 同时柱塞之上的一部分液体排入地 面输油管线, 活塞下行时, 游动阀打开, 固 定阀关闭, 活塞之下抽油泵泵筒内的液体 进入油管内, 如此循环工作, 井液就源源不 断地被采出。
kN kN
80 70 60 50 40 30 20 10 0 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 m
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 m
整改措施:（1）对地层能量不足的井, 要选择合理地 工作制度, 如调小生产参数, 换小泵, 也可采取间隙 抽油的管理方式。（2）根据油层实际条件, 也可以采 取压裂或酸化油层, 提高油层供液能力的方法。
-游梁式抽油机运动学分析
游梁式抽油机的工作原理游梁式抽油机是有杆抽油系统的地面驱动装置，它由动力机、减速器、机架和连杆机构等部分组成。
减速器将动力机的高速旋转运动变为曲柄轴的低速旋转运动;曲柄轴的低速旋转圆周运动由连杆机构变为驴头悬绳器的上下往复直线运动，从而带动抽油泵进行抽油工作。
游梁式抽油机是机械采油设备中问世最早的抽油机机种，基本结构如图1所示：图1 常规游梁式抽油机基本机构图1-刹车装置2-电动机3-减速器皮带轮4-减速器5-动力输入轴6-中间轴7-输出轴8-曲柄9-曲柄销10-支架11-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-支架轴18-驴头19-悬绳器20-底座常规游梁式抽油机的运动分析（下图为ppt 演示文稿，请双击打开相关内容）常规游梁式抽油机的运动分析常规游梁式抽油机的悬点载荷计算一、抽油机悬点载荷简介当游梁式抽油机通过抽油杆的上下往复运动带动井下抽油泵工作时，在抽油机的驴头悬点上作用有下列几类载荷：(1)静载荷包括抽油杆自重以及油管内外的液体静压作用于抽油泵柱塞上的液柱静载荷。
(2)动载荷由于抽油杆柱和油管内的液体作非匀速运动而产生的抽油杆柱动载荷以及作用于抽油泵柱塞上的液柱动载荷。
(3)各种摩擦阻力产生的载荷包括光杆和盘根盒间的摩擦力、抽油杆和油液间的摩擦力、抽油杆(尤其是接箍)和油管间的摩擦力、油液在杆管所形成的环形空间中的流动阻力、油液通过泵阀和柱塞内孔的局部水力阻力，还有柱塞和泵筒之间的摩擦阻力。
抽油机有杆泵运动1个周期内的4个阶段1—抽油杆; 2—油管; 3—泵筒有杆泵的具体运行过程：1.电机提供动力给齿轮箱。
齿轮箱降低输出角速度同时提高输出转矩。
2.曲柄逆时针转动同时带动配重块。
曲柄是通过联接杆连接游梁的，游梁提升和沉降活塞。
驴头在最低位置的时候，标志着下冲程的止点。
可以注意到曲柄和连接杆此时在一条直线上。
3.上冲程提升驴头和活塞，随之油背举升。
在上止点，所有的铰链在一条直线。
抽油机运转常见故障原因分析与治理措施
抽油机运转常见故障原因分析与治理措施发布时间：2022-08-30T08:41:36.084Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷4月8期作者：耿华军，舒波，何杰春[导读] 抽油机在长期运转过程中，经常会出现一些故障，需要进行原因分析和处理。
耿华军，舒波，何杰春长庆油田分公司第三采油厂陕西延安摘要：抽油机在长期运转过程中，经常会出现一些故障，需要进行原因分析和处理。
才能保证抽油机的运转时率，才能保证油田的原油高产稳产任务的完成。
本文对抽油机在生产中所出现的常见故障进行分析，提出了相关的故障处理方法，为抽油机维修处理提供参考。
关键词：抽油机，故障，原因分析，治理措施1游梁式抽油机的结构及工作原理游梁式抽油机主要由主机和辅机两部分组成。
主机是由底座、减速器、曲柄、连杆、游梁、驴头、支架、悬绳器以及刹车组成。
辅机是由电动机、电路控制装置组成。
游梁式抽油机俗称“磕头机”，游梁式抽油机的工作原理是:电机供给动力，经减速器将电机的高速转动变为抽油机曲柄的低速转动，并由曲柄销-连杆-游梁机构将旋转运动变为抽油机悬绳器的上、下往复运动。
悬绳器下面连接抽油杆柱，抽油杆柱带动深井泵柱塞在泵筒内作上下往复直线运动，把井下的油送到地面。
2游梁式抽油机常见故障分析及处理方法抽油机常见的故障主要有以下几个方面:抽油机整机振动;抽油机异响;抽油机漏油;刹车失灵或溜车。
2.1抽油机整机振动故障分析:底座与基础接触不实、有空隙，或支架底板与底座接触不实，抽油机运动时，出现振动，造成各连接螺栓松动，尤其是压杠固定螺栓。
地基不牢固(没有夯实)，活基础下沉，支架的支腿底座与抽油机的底座连接部位有缝隙，或前后支腿不平;对中与载荷的原因:光杆与井口对中偏差过大，驴头负载过大、抽油机上下行差值过大，电流不平衡，抽油机碰泵、刮卡等原因，造成抽油机整机振动。
驴头对中误差过大，严重超出规定范围;驴头悬点载荷严重超载。
处理方法:若发现基墩与底座的连接部位出现缝隙，可用斜铁或钢板填补。
四连杆机构运动分析
游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆，以曲柄，连杆和游梁后臂为三个活动杆所构成的四连结构。
1.1四连杆机构运动分析：图1复数矢量法： 为了对机构进行运动分析，先建立坐标系，并将各构件表示为杆矢量。
结构封闭矢量方程式的复数矢量形式：3121234i i i l e l e l e l ϕϕϕ+=+ (1)应用欧拉公式cos sin i e i θθθ=+将(1)的实部、虚部分离，得1122433112233cos cos cos sin sin sin l l l l l l l ϕϕϕϕϕϕ+=+⎫⎬+=⎭(2)由此方程组可求得两个未知方位角23,ϕϕ。
当要求解3ϕ时，应将2ϕ消去可得2222234134313311412cos 2cos()2cos l l l l l l l l l l ϕϕϕϕ=++---- (3)解得2223tan(/2)()/()B A B C A C ϕ=+-- (4)33233sin arctancos B l A l ϕϕϕ+=+ (5)其中：411112222323cos sin 2A l l B l A B l l C l ϕϕ=-=-++-=(4)式中负号对应的四连杆机构的图形如图2所示，在求得3ϕ之后，可利用(5)求得2ϕ。
图2由于初始状态1ϕ有个初始角度，定义为01ϕ，因此，我们可以得到关于011t ϕϕω=+，ω是曲柄的角速度。
而通过图形3分析，我们得到OA 的角度0312πθϕϕ=--。
因此悬点E 的位移公式为||s OA θ=⨯，速度||ds d v OA dt dtθ==，加速度2222||dv d s d a OA dt dt dtθ===。
图3已知附录4给出四连杆各段尺寸，前臂AO=4315mm ，后臂BO=2495mm ，连杆BD=3675mm ，曲柄半径O ’D=R=950mm ，根据已知条件我们推出''||||||||OO O D OB BD +>+违背了抽油系统的四连结构基本原则。
抽油机井示功图诊断及分析
生气锁井应尽可能加深泵挂，增 大泵淹没度，大泵径长冲程机抽， 尤其是防冲距要调到最小，尽可 能减小余隙体积；下高效气锚和 防气泵，合理放套气，控制套压 生产，使之保持在较低值。
抽油机井示功图诊断及分析
第13页
功图与工况
气锁现象：属于气体影响特
殊现象，因为气体大量进入泵 筒，上冲程时气体膨胀，全部 占满柱塞让出容积，固定凡尔 打不开。下冲程时，气体压缩， 但压力仍低于游动凡尔上部压 力，游动凡尔也打不开，柱塞 运动只是对气体压缩和膨胀， 泵不排油，这种现象称为“气 锁”。处理？
上图能够看出13-283热洗前工图显著肥大第22页
功图与工况 10.抽油杆断脱
此图为抽油杆断或脱时示 功图．
若断脱发生在柱塞附近， 或是柱塞脱扣、阀球球 罩断落，图形位于杆重 载荷线位置（杆断位置 越高图形越靠下）
若断脱发生在光杆附近， 图形靠近于水平坐标线。
及时修井作业
抽油机井示功图诊断及分析
2月初我区13-375量油不出，经过工图判断杆上部断脱
第4页
功图与工况
2 弹性抽油杆静载时示功图
实际上金属是有弹性会‘形变”，因而增载过程 ab和卸载过程cd都不是直上直下，而是受力后伸长， 卸载后缩短。这一变形过程是因为抽油杆伸长和油 管缩短、抽油杆缩短和油管伸长所造成。下列图是 弹性抽油杆受静载时基本示功图。
抽油机井示功图诊断及分析
第5页
冲程损失
实际生产中抽油杆是要承受静载和
动载。因为抽油杆有惯性动载荷，柱塞 在泵筒内运动时有摩擦力，液体举升过 程中与管壁和杆柱有摩阻，抽油杆接箍 与油管内壁有摩擦，所以上冲程时a、b 点偏高，下冲程时c、d点偏低，P1和P2 是动载荷影响值。以下列图所表示。
抽油机不平衡成因分析及治理配套措施
抽油机不平衡成因分析及治理配套措施摘要：抽油机是油田的主要举升设备，若其在不平衡状态下运行可导致能耗大幅度增加。
因此，抽油机调节平衡是节能降耗、延长设备使用寿命的一项重要技术措施。
文中介绍了抽油机不平衡原因，并进行了分析，介绍了油田常用平衡理论分析方法，给出了抽油机平衡的经验方法。
关键词; 抽油机，不平衡，因素，措施抽油机平衡效果不好使抽油机的能耗加大，致使采油成本提高。
另外还严重影响曲柄连杆机构、减速器及电动机的使用寿命，同时也降低了抽油杆柱的使用寿命。
保证抽油机平衡可以明显改善曲柄销和抽油机连杆受力状况，延长曲柄销的使用寿命，提高支架的稳定性，改善了减速箱的工作状况；提高抽油机的运行效率和可靠运行时间，大大降低生产成本。
1抽油机井不平衡原因当游梁式抽油机工作时，抽油机驴头悬点承受着交变载荷。
上冲程时，驴头悬点主要承受抽油杆柱和液柱的重量，在抽油机未进行平衡的条件下，电动机做有用功，使驴头上行。
下冲程时，驴头悬点只承受抽油杆柱在液体中的重量，需要克服液体浮力，这时电动机做负功，这就造成抽油机在上、下冲程中出现不平衡现象，我们把这种现象，即作功不相等称为抽油机的不平衡。
2抽油机不平衡影响因素分析影响抽油机不平衡的因素，主要从地面设备问题、井下工况问题两方面着手，先分析井下工况问题，排除完井下故障，再进行抽油机平衡调整。
结合现场实际分析认为主要有以下六个方面的影响因素:（1）由于地质条件和开采因素影响，导致油井液量、含水量、压力、动液面等资料发生变化，油井生产参数不匹配时就会产生抽油机不平衡，即使通过机械平衡调整达到平衡，但不能动态跟踪调整，运行过程中依然会产生不平衡，使抽油机的系统效率过低。
（2）油井结蜡严重，增加了液流阻力，液体摩擦引起摩擦载荷影响抽油设备的正常工作。
生产中采用井口套管加药，但由于存在加药制度不完善，加药周期执行不到位等因素，导致油井易结蜡、结垢，增加抽油机载荷。
（3）油井出砂使地面和井下设备磨蚀，砂卡，增加了抽油机上下冲程运行载荷，严重的甚至泵卡死，冲砂检泵维修工作量剧增。
示功图分析
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５.抽油杆断脱时的实测示功图
抽油杆断脱时，光杆只承受断裂上部抽油杆
在液体中的重力，因而示功图形成长条，长条图
形越向上，表示断脱位置越向下。抽油杆断脱时， 油井产液量为零。
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抽油杆断脱点计算： 抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽 油杆在液体中的重量。只是由于摩擦力，才使上下载 荷线不重合，图形的位置取决于断脱点的位置。 抽油杆断脱位置的计算公式： h.C L=------g杆 式中 L---断脱点以上抽油杆的长度，m h---示功图中线到横坐标的距离，mm g杆—每米抽油杆在液体中的重量，KN/m C—所用动力仪力比（力比=驴头负荷/负荷在图上 的高度）KN/mm
最后将分析结果标注在示功图基线下方。 三、注意事项： 1）特殊机型的示功图不在分析范围内。 2）定性用词、术语要准确。 3）上刮、卡泵、衬套乱等少见示功图不 在分析内容之中。
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2、细节分析：按定类，结合定量等细节分 析判断；根据所给的生产参数、力比，计算 理论P大与P小值，并标注在实测示功图上， 就可判断出泵工作状况：是泵正常、游动阀 漏失、固定阀漏失、脱泵等等。并结合测试 液面资料，量油资料就可准确判断出示功图 所反映的井下实际状况。 3、综合分析，写出结论(提出措施）； 4、审核确认分析结果，做好记录； 5、收拾工具用具，填写报表。
，这样才能对泵的工作状况和生产不正常的原因做出判断。
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三、在现场分析判断示功图时，应用叠加的方法，即根 据该井平时生产过程中的特点，结合前期录取的实际功图进 行分析，在理论示功图的基础上，画出油井理论载荷线，与 影响该井生产的主要因素进行综合分析后，判断泵况正常与 否。 四、在计算机诊断技术的应用中，地面功图转化为井下
采油工程复习复习总结
一、名词解释☆油井流入动态：指油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力。
☆吸水指数：表示（每米厚度油层）单位注水压差下的日注水量，它的大小表示油层吸水能力的好坏。
☆气举采油法：气举采油是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合，利用气体的密度小以及气体膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式。
☆等值扭矩：用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，使其电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。
☆气液滑脱现象：在气液两相流中，由于气体和液体间的密度差而产生气体超越液体流动的现象叫气液滑脱现象。
滑脱损失：因滑脱而产生的附加压力损失。
☆扭矩因数：悬点载荷在曲柄上造成的扭矩与悬点载荷的比值。
☆配注误差：指配注量与实际注入量的差值与配注量比值的百分数。
为正，说明未达到注入量，为欠注；为负，说明注入量超过配注量，为超注。
☆填砂裂缝的导流能力：在油层条件下，裂缝宽度与填砂裂缝渗透率的乘积，常用FRCD表示。
☆气举启动压力：气举井启动过程中的最大井口注气压力。
气举工作压力：稳定时的井口注入压力。
☆采油指数：是一个反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积与产量之间的关系的综合指标。
其数值等于单位生产压差下的油井产油量。
☆注水指示曲线：稳定流动条件下，注入压力与注水量之间的关系曲线。
☆余隙比：余隙体积与泵上冲程活塞让出的体积之比。
☆流动效率FE：指该井的理想生产压差与实际生产压差之比。
s>0,FE<1 不完善井，s<0,FE>1 超完善井，s=0,FE=1 完善井。
☆酸的有效作用距离：酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。
☆面容比：岩石反应表面积与酸液体积之比☆临界流动：指流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速度时的流动状态。
☆功能节点：压力不连续即存在压差的节点。
☆阀的距：阀开启压力与关闭压力之差。
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东 北 石 油 大 学 力 学 技 能 训 练
2015 年3月29日 题 目CYJ12-3.6-73HB游梁式抽油机悬点运动 分析及其载荷分析 院 系 机械科学与工程学院 专业班级 工程力学11级1班 学生姓名 董日治 学生学号 ************ 指导教师 邢海燕 唐友福 东北石油大学力学技能训练任务书 课程 力学技能训练 题目 CYJ12-3.6-73HB游梁式抽油机悬点运动分析及其载荷分析 专业 工程力学 姓名 董日治 学号 110403240128 主要内容、基本要求、主要参考资料等 将要进行的力学技能训练具体的内容、要求、参考资料如下： 1.主要内容： （1）深入学习和研究常规型游梁式抽油机悬点运动分析及其载荷分析方面理论知识。 （2）利用所学的计算机基础知识独立完成编写出计算机程序并且上机进行相应计算。 （3）对于计算结果进行比较分析，通过反复计算，得到正确的计算结果。 （4）对于计算结果进行详细分析，得到相应的正确结论。
2.基本要求： （1）独立思考，刻苦钻研，掌握理论研究方法和熟练计算机操作技巧； （2）绘制出正确的指定型号游梁式抽油机悬点运动曲线及理论示功图； （3）撰写一份规范的2万字左右的力学技能训练报告。
3.主要参考资料： （1）东北石油大学电化教学中心.采油工艺实习用光盘. 1999. （2）董世民.抽油机设计计算与计算机实现[M].石油工业出版社.1987：11-21. （3）万仁博，罗英俊.采油技术手册（第四分册）[M].石油工业出版社.1993:36-52.
完成期限 2015.3.9-2015.3.29 教师负责人 专业负责人 2015 年 3 月 5 日 摘要 采油是石油工程中重要的组成部分它的重要性不亚于钻井，钻井把石油和地面连通了，而采油才是把石油送到了地面。而直接影响采油质量和进度的就是采油技术和设备。 随着抽油机制造技术的不断发展进步，自20世纪90年代后，陆续开发了不同形式的以节能为目的的抽油机，节能抽油机仍然属于普通式游梁式抽油机结构。抽油机是抽油机—深井泵抽油系统中的主要地面设备。游梁式抽油机主要由游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备、辅助设备等四大部份组成。工作时，动力机将高速旋转动动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄轴做低速旋转运动，曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下往摆动，挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆作上下往复动动。 掌握抽油机悬点的运动规律（悬点的位移、速度和加速度）是研究抽油装置动力学、确定抽油装置的基本参数及运行抽油装置设计的基础，因此本文运用了三种方法分析了悬点的运动规律，即简化为简谐运动时悬点的运动规律，简化为曲柄滑块机构时悬点的运动规律，还有悬点运动规律的精确分析。
关键词：采油计算，采油设备 ，载荷计算 目录 第1章概述 ....................................................................................................................................... 1
1.1抽油机的发展及研究目的 .................................................................................................... 1 1.2抽油机的介绍 ........................................................................................................................ 1 1.3采油方法 ................................................................................................................................ 3 1.4本文研究内容 ........................................................................................................................ 5 第2章抽油机悬点运动规律 ....................................................................................................... 6
2.1悬点运动规律 ........................................................................................................................ 6 2.2简化为曲柄滑块运动机构时悬点运动规律 ........................................................................ 7 2.3悬点运动规律的精确分析 .................................................................................................... 9 第3章 游梁式抽油机悬点载荷计算 ..................................................................................... 12
3.1悬点静载荷的大小和变化规律 .......................................................................................... 12 3.2悬点动载荷的大小和变化规律 .......................................................................................... 14 结论 ................................................................................................................................................... 16
参考文献 .......................................................................................................................................... 17
附录 ................................................................................................................................................... 18 1
第1章概述 1.1抽油机的发展及研究目的 近几年来，抽油机节能问题己日益引起人们的重视，国内的许多生产厂家正在不断地应用新技术，通过进行结构优化设计和改进平衡方式等，实现抽油机节能的目的，己经有一大批新型的抽油机相继投入油田开采。在开发新产品的同时，也要对现有抽油机实施节能技术改造，不断地推广节能技术。进入二十世纪九十年代，许多科研人员、各大科研院所、抽油机制造厂家做了大量的研究上作，研制出10多种不同类型的新型抽油机。数控抽油机虽然采用了全新的技术，属于机电一体化产品，但其对游梁式抽油机没有任何继承，因而价格昂贵，且控制系统的可靠性还存在一定问题，不能推广使用。以偏轮抽油机为代表的几种六连杆抽油机，虽然节能效果显著，但其活动件较多，制造、安装、调整、维护复杂，现己基本停止了生产，摆杆抽油机的节能效果也较明显，但由于采用了开式滚轮传动，钢轨磨损严重，而且与常规机相比增加大量钢材和多个活动关节，可靠性大打折扣，其发展前景也不容乐观。双驴头抽油机采用柔性四连杆结构，节能效果较好，结构上与常规抽油机相比，减少了尾轴承座连接，增加了后驴头和软连接，重量增加较少。其主要问题就是钢丝绳的折断问题，但通过合理选用材料和弧面参数，这一问题将得到解决。随着数控切割设备的出现，其制造难度降低，成本下降，其发展前景看好，目前国内节能型抽油机的应用上也证明了这一点。 为此，本文在分析目前国内外在用抽油机的情况基础上，对异相曲柄抽油机进行优化设计，一方面提高其节能效果，另一方面提高其系统的可靠性，进一步进行抽油机优化设计研究。
1.2抽油机的介绍 抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，通过加压的办法使石油出井。 当抽油机上冲程时，油管弹性收缩向上运动，带动机械解堵采油器向上运动，撞击滑套产生振动；同时，正向单流阀关闭，变径活塞总成封堵油当抽油机下冲程时，油管弹性伸长向下运动，带动机械解堵采油器向下运动，撞击滑套产生振动；同时，反向单流阀部分关闭，变径活塞总成仍然封堵油套环形油道，使反向单流阀下方区域形成高压区，这一运动又对地层内的油流通道产生一种反向的冲击力。 油井内的机械解堵采油器就是利用油管柱周期性的弹性变形来产生周期性的上下往复运动，从而对地层产生抽吸挤压频繁交替变换的活塞作用。油层内“粘连”的液滴和堵塞颗粒物受到这种频繁地抽吸力和挤压力扰动后，被