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有杆抽油系统——第2章 抽油杆

有杆抽油系统——第2章 抽油杆

第2章 抽油杆
2.1 抽油杆结构及制造工艺 2.2 特种抽油杆 2.3 抽油杆失效分析 2.4 抽油杆柱附属器具
2.2 特种抽油杆
普通抽油杆的缺点:(发展特种抽油杆的原因) 适应不了深井采油、大泵强采需要 适应不了斜井开采的需要 适应不了高粘油井开采需要 适应不了高腐蚀性油井开采需要 适应不了严重结蜡油井的开采需要
第2章 抽油杆
China University of Petroleum
第2章 抽油杆
抽油杆是抽油设备的重要部件,它将抽油机的运动和 能量传递给井下抽油泵。抽油杆的疲劳强度和使用寿命决 定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。
在抽油过程中,抽油杆柱承受的是不对称循环载荷的 作用,其工作介质为原油、地层水和天然气。抽油杆主要 失效形式为疲劳断裂或腐蚀疲劳断裂。抽油杆的断脱事故 会严重影响原油的生产,增加修井作业费用,提高了原油 的成本。为了提高抽油杆工作的可靠性和使用寿命,国内 外在抽油杆的材料、制造、使用、管理及维护等方面开展 了大量的研究工作,取得了可喜的成果。
70年代初期,美国和加拿大使用的EL I型和EL II型超 高强度抽油杆,已超过60.96万米,失效一直很少。
2.2 特种抽油杆
二、玻璃钢抽油杆
与金属材料相比,玻璃钢制品具有重量轻、抗腐蚀、 疲劳性能好等独特优点,近十几年的开发研究,已成功 地用玻璃钢材料试制成抽油杆,现场使用证明,玻璃钢 杆有很大发展潜力。
的弹性模量为4.96×104MPa,因此玻璃钢抽油杆具有更 好的弹性。
玻璃钢杆比普通杆具有更低的固有频率。普通抽油 杆的工作频率与固有频率之比N/N0<0.5,而玻璃钢杆在 0.50.8之间,玻璃钢杆可以在更接近于系统的固有频率 附近工作,其柱塞冲程将被放大12倍左右,只要合理设 计杆柱能实现超冲程,即Sp/S>1。

有杆抽油系统——第2章 抽油杆

有杆抽油系统——第2章 抽油杆
为了便于作业时抽油杆的连接、悬紧、吊装,抽油杆端 部要求带有外螺纹接头、扳手方径和凸缘。因次抽油杆端部 是一个变截面的阶梯回转体、正方体与圆弧回转体相互衔接 的复杂形状。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
抽油杆的工作环境及其结构对抽油杆的制造工艺提出 了很高的要求。另外,不同等级的抽油杆除了材料不同外, 其工艺方法及工艺流程也有所不同。抽油杆制造的典型工 艺流程如图所示。
2.2 特种抽油杆
3.玻璃钢抽油杆的类型 按杆身直径、最高工作温度和端部接头的级别划分。 例如: 7/8 —93℃-A
其中:7/8 —杆身直径; 93℃—最高工作温度; A— 端 部 接 头 强 度 级 别 , A 级 为 620793MPa , B 级 为 793965MPa。
2.2 特种抽油杆
插入式抽油杆扶正器插入式抽油杆扶正器抽油杆短接活动式刮腊扶正器抽油杆短接活动式刮腊扶正器抽油杆扶正器抽油杆扶正器抽油杆尼龙扶正器抽油杆尼龙扶正器扭卡式抽油杆扶正器扭卡式抽油杆扶正器2424抽油杆柱附属器具抽油杆柱附属器具滚动式抽油杆扶正器的用途滚动式抽油杆扶正器的用途滚轮式扶正器又称滚轮接箍滚轮式扶正器除了具有普通接箍的连接作用外在加长接箍圆周上装有滚轮这样改善了油井中抽油杆与油管之间的工作条件变滑动摩擦为滚动摩擦减少了抽油杆与油管的磨损
2.1 抽油杆结构及制造工艺
(4)锻造杆头 ① 将杆料的一端放入加热炉加热至锻造始锻温度。 ② 将被加热的杆头镦粗并锻造成形,监控终锻温度。 ③ 将杆料的另一端加热至锻造始锻温度。 ④ 将被加热的另一端杆头镦粗并锻造成形,监控终锻温度。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
(5)热处理 使整个抽油杆通过加热炉加热,整体正火、 正火+回火或调质处理,使其达到预期的机械性能。

第三章有杆泵采油

第三章有杆泵采油
结构简单、成本低,操作复杂。适 用于下泵深度不大、产量较高的井。
SYS5059-91标准抽油泵的基本型式如图3-6所示。
按抽油泵泵筒结构又分为整筒泵和组合泵 (3)组合泵
为了便于加工和保证质量,衬管分段加工,然 后组装在泵筒内,这类泵称为衬管泵或组合泵。 (4)整筒泵
泵筒为整体泵筒。与组合泵相比具有: 泵效高、冲程长、形式多、规格全、重量轻、
第二节 抽油机悬点运动
一、简化分析
1. 简谐运动
当r/l→0及r/b→0时,B点的运动简化为简谐运动, 且与C点的运动规律相同,而A点的运动与B点成比例关系:
SA/SB=a/b SB=r(1-cosωt) SA= SB a/b
(3-2)
(3-3)
(3-4)
上冲程的前半冲程为加速运动,加速度为正(加速度 方向与速度方向均向上);后半冲程为减速运动(加速度 方向与速度方向相反)。
(3-23a)
(3-26)
4.静载荷作用下的理论示功图
在静载差作用下杆柱的变形量可根据虎克定律确定:
=/E :应变 :应力 E:弹性模量 =/L =WL’/A =L=L/E=WL’L/AE
(3-27)
(3-28)
对于m 级组合杆柱:
(3-28a)
油管柱在静载作用下的变形量为:
(3-29)
总的静载变形量λ为抽油杆柱与油管柱两部分静载变 形之和。
2. 下冲程悬点静载荷
(3-21) (3-21c)
(3-24a)
证明: Wj1 Wr WL Wr WL
(3-18)
WL L gLP ( Ap Ar )
(3-22) (3-23a)
Wr WL Ar r gLP L gLP ( Ap Ar ) (r L )gLP Ar L gLP Ap

第3章有杆泵采油

第3章有杆泵采油

2.异相型抽油机
运动特点:使得上冲程的曲柄 转角明显大于下冲程,从而降 低了上冲程的运行速度、加速 度和动载荷,达到减小抽油机 载荷、延长抽油杆寿命和节能 的目的
后置式抽油机结构简图
3.前置型抽油机
不同点: ①游梁和连杆的连接位置不同。 ②平衡方式不同—后置式多采用 机械平衡;前置式多采用气动平 衡。
➢异相型 ➢前置型
常 规 型 游 梁 式 抽 油 机
异 型 游 梁 式 抽 油 机




驴 头 游 梁 式 抽 油 机
变 矩 游 梁 式 抽 油 机
链条式抽油机
皮带式抽油机
链传式抽油机
天轮式抽油机
直线往复式抽油机
一、抽油机
主要组成:
游梁—连杆—曲柄(四连杆)机构 减速机构(减速器) 动力设备(电动机) 辅助装置等四部分
第四节 抽油机平衡计算
一、平衡方式及其原理
游梁式抽油机平衡采用气动平衡和机械平衡两种方式。
其中,机械平衡又分为: 1)游梁平衡(beam balance) ; 2)曲柄平衡(crank balance); 3) 复合平衡(combined balance)。
平衡的基本原理:下冲程过程中以某种方式把抽油杆柱所 放出的能量、电动机提供的能量储存起来,到上冲程时再 释放出来帮助电动机做功。
– 上下冲程电机电流峰值相等 – 或减速器扭矩峰值相等 方法:测量下行电流和上行电流比值,0.8~1之间平衡
第四章 有杆泵采油
第一节 有杆抽油装置
抽油机 抽油泵 抽油杆柱
一、抽油机
游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄(四连杆)机 构、减速机构(减速器)、动力设备(电动机)和辅助装 置等四部分组成。

有杆泵抽油原理

有杆泵抽油原理

一、绪论(3)
(二)、有杆泵采油法的分类
• 有杆泵采油法分为:杆驱往复泵抽油系统及杆驱 螺杆泵抽油系统等。
典型杆驱往复泵抽油系统 典型杆驱螺杆泵抽油系统
地面驱动采油螺 杆泵,主要由地 面驱动装置和井 下螺杆泵两部分 组成。地面驱动 装置将井口动力 通过抽油杆的旋 转运动传递到井 下,驱动井下泵 工作,它依靠转 子在定子中旋转, 形成一系列空穴, 从吸入端向排出 端渐进,连续完 成从井底吸油和 向井口排油。
二、杆驱往复泵抽油原理 (一)、基本原理(2)
• 示功图: • 对于悬点载荷的测试及分析现场使用 的是示功图的方法。 • 示功图是悬点载荷与悬点距上冲程起 点(下止点)的位置关系。
• 现场测试,利用示功仪----诊断仪----自 动化监测仪。
二、杆驱往复泵抽油原理 (一)、基本原理(3)
• 动力平衡: • 由于抽油机悬点功为周期性的正负功,并且 正功大负功小。这样对抽油机系统及电网的 不平衡冲击较大,一方面对设备的抗负荷能 力要求高----额定负荷高----造价高;另一方 面,机械及电路的能量损耗大。 • 对于电网来说,最节能的方式是:追求均匀 的电功率负荷。 • 因此,在抽油系统的设计上,一是机械的方 法,包括抽油机的力的平衡、时间的变化, 电路的无功补偿,井下泵力的平衡等。以尽 可能在不增加总功的情况下实现电功的相对 均匀。 • 抽油机的设计、现场测试都集中在:抽油机 输出的扭矩上----扭矩分析。
• 解决思路是自动监测-----间隙生产。普遍采用的是抽油杆载荷监测。
三、杆驱往复泵抽油研究方向 (三)、抽油泵及配套装置(2)
• 气体进泵: • 气体影响,气锁降低泵效。一直以来以井下油气分离 为目的-----追求的是气锚(井下油气分离器)的高效。 • 但实际上,油管内液柱中如果混气,则可减轻液柱压 力,起到气举的作用。 • 两工帽空心凡尔杆抽油泵泵; • 附加凡尔垫抽油泵。 • (防砂、防气锁)

3.1 有杆泵采油装置

3.1 有杆泵采油装置

图3-6-7 双管掺水井口装置及流程 1—生产总闸门;2—生产闸门;3—回压闸门;4—套管热洗阀;—直通阀;9—掺水阀;10—套管 (1)正常掺水生产,(2)不掺水双管生产,(3)井筒热油循环, (4)地面扫线各阀门的开关情况?
另外还有下偏杠铃游梁复合平衡抽油机

分为内插式和后翘 式,对净扭矩有削 峰填谷作用,减小 电动机功率,起到 节能作用。
调径变矩抽油机

调径变矩抽油 机如图,在游 梁尾部采用可 变角度加长吊 臂和配重箱, 可以减小最大 扭矩。
悬挂偏置式游梁抽油机

悬挂偏置式游梁 抽油机,该机具 有偏置平衡、悬 挂易调平衡和抬 头变矩平衡三种 平衡机理。
2. 抽油杆 3. 加重杆
图3-6-2 抽油杆示意图


3.悬绳器——悬点 悬绳器是连接光杆与绳辫 子的工具,由上下两块扼板组 成,光杆穿过下扼板(或下 扳),由楔形卡瓦固定在上扼 板(或上扳)上,两股钢丝绳 穿过上扼板,由楔形卡瓦固定 在下扼板上。悬绳器在抽油机 工作时,承担整个工作载荷, 在测示功图时安装测试传感器。 悬绳器结构如图3-6-4所示。
图3-6-4 悬绳器结构示意图 1—光杆;2—钢丝绳; 3,9—楔形卡; 4—夹紧套;5—上扳;6—锥形座; 7—千斤螺丝;8—下扳;
四、井口装置

抽油井井口装置由套管头、油管头,抽油三通和光杆密封器组成如图 3-6-6所示,其中套管头和油管头与其它井口装置相同,光杆密封器也称为 盘根盒,主要由上部的盘根盒和下部的胶皮闸门组成。正常抽油时,胶皮 闸门打开,上部盘根盒里的胶皮盘根抱住光杆,起密封井口和防喷的作用。 当更换上部密封盘根时,关闭下部的胶皮闸门,起临时密封井口的作用。 光杆密封装置如图3-6-5所示。

有杆抽油系统 第 章 抽油杆

有杆抽油系统 第 章 抽油杆
其特点是:工艺流程通用性强,通过选择不同的材料, 相应的调整热处理工艺方法,不改变工序就可以制造出C 级、D级等不同等级的抽油杆。另外,防腐工序中应用热 浸漆、热浸铝或涂敷其它防腐材料的工艺方法,便可制造 出抗不同介质腐蚀的防腐抽油杆。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
在典型抽油杆工艺路线的基础上,增加表面加热淬火工 序,并调整部分工序便可形成超高强度抽油杆的制造工艺路 线。制造超高强度抽油杆的典型工艺流程,如图所示。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
2.1 抽油杆结构及制造工艺
4.接箍的材料及性能要求:
一般都选用中碳结构钢,国内大都选用45钢。 满足强度要求和连接要求。 具有一定的耐磨性。对于特种接箍还应具有扶正与 减磨作用。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
三、抽油杆制造工艺
抽油杆工作时承受变动载荷,并处在不同的腐蚀介 质中,工作条件恶劣。因次,要求抽油杆柱要有足够的疲 劳强度和抗腐蚀能力,同时,还要求有足够的螺纹连接强 度。抽油杆制造工艺是保证抽油杆成品质量的关键环节。
玻璃钢抽油杆接头结构示意图 1—外螺纹;2—台肩;3—扳手方径;4—空腔部分;5—护套
2.2 特种抽油杆
2.玻璃钢抽油杆的制造方法 ① 拉挤杆体; ② 加工金属接头; ③ 将两个金属接头粘接到杆体的两端。
杆体是用玻璃纤维无捻 粗纱做增强料,用树脂作基 体,以拉挤方法成型。
2.2 特种抽油杆
杆体拉挤过程
第2章 抽油杆
2.1 抽油杆结构及制造工艺 2.2 特种抽油杆 2.3 抽油杆失效分析 2.4 抽油杆柱附属器具
2.1 抽油杆结构及制造工艺
一、抽油杆结构 多根抽油杆通过接箍连成抽油杆柱,上面通过光杆
与抽油机相连,下接抽油泵的柱塞,其作用是将地面抽油 机的悬点的往复运动传递给井下抽油泵,从而带动泵作抽 汲运动。

有杆泵采油装置

有杆泵采油装置
❖ 2、游梁式抽油机分类:一般式、前置式,而一般式又分基本型 和变型
基本型抽油机
❖ 基本型抽油机游梁旳前臂和后臂接近等长, 驴头在左曲 柄顺时针旋转为正传,但正转和反转效果相同。
变型抽油机
❖ 前长变型抽油机为适应长冲程做成前臂长,驴头端重。 ❖ 异相变型抽油机又称曲柄偏置抽油机,它旳平衡重中心线与曲柄中心线有一
5—内泵筒;6—固定阀
二、抽油泵
❖ 1.管式泵
❖ (1)管式泵旳构造及下井方式
❖ (2)管式泵旳特点是构造简朴,成本低, 在相同油管直径下允许下入旳泵径较 杆式泵大,因而排量大。但检泵时必 须起下管柱,修井工作量大,故合用 于下泵深度不大,产量较高旳,含气 量较小,含砂量较大旳浅井。
图3-5 抽油泵示意图 a. 管式泵 b.杆式泵
经过井口密封盘根,上端经过悬绳器和绳辫子与抽油机驴头
相连。驴头在下死点时,光杆伸入盘根盒下列旳长度称为方
入,盘根盒以上到悬绳器之间光杆旳长度称为方余,光杆旳
方入要不小于光杆冲程。
❖ 2. 抽油杆
❖ 3. 加重杆
图3-6-2 抽油杆示意图
3.悬绳器——悬点

悬绳器是连接光杆与绳辫
子旳工具,由上下两块扼板构
抽油泵构造简朴,便于起下,制造泵旳
材料耐磨,抗腐蚀性能好,使用寿命长,
加工安装质量高,降低使用故障率。

抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、 排出阀四大部分构成。按照抽油泵在井
图3-5 抽油泵示意图 a. 管式泵 b.杆式泵
1—油管;2—游动阀;
下旳固定方式,可分为管式泵和杆式泵。 3—卡簧;4—活塞;
游梁式抽油机型号代号
(二)链条式抽油机
❖ 链条式抽油机旳构造主要 由
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭

27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功者不如乐之者。——孔子

29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇

30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
有杆抽油系统第章抽油杆
61、辍学如磨刀之石,不见其损,日 有所亏 。 62、奇文共欣赞,疑义相与析。
63、暧暧远人村,依依墟里烟,狗吠 深巷中 ,鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几,倏如流电惊。 65、少无适俗韵,性本爱丘山。

谢谢!
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