抽油机介绍

1. 上冲程 悬点从下死点上移， 游阀关，固定阀开。
上冲程悬点静载：
• •
•
P静上＝P杆＋P油 — P压
杆自重 油柱重
（泵筒进油）
油管外沉没油柱对柱塞底压力
杆 f 杆 L 油 F f 杆）L 油h沉 F （
（1）
' ' ＝f 杆 L（ 杆 — 油）＋F（L h沉） 油＝P杆＋P油
抽油泵工作过程 上冲程：游动阀关（柱塞上 的阀）；固定阀开（泵筒上 的阀），地面排油。
下冲程：游动阀开；固定阀 关，泵筒向柱塞上方排油。
悬点载荷：抽油杆悬挂 在驴头处的载荷。 上下冲程悬点载荷不同。
（一）六项悬点载荷：
' 1.抽油杆柱自重，P杆 （油中为P杆）方向向下 2.油管内、柱塞上油柱重（柱塞面积减杆面积）P油 3.油管外油对柱塞下端压力，P压， 大小取决于泵的沉没度。
' ' P静上＝P杆＋P油
' P静下＝P杆
' • ②载荷增量： P P静上 P静下＝P油 （油柱重）
’ PL P油 L • ③杆伸长： 杆＝ Ef ＝ Ef ) L E E f
• 导致：悬点走了 杆 距离，载荷 P 才全部加到杆 或悬点上。【相当弹性变形，先走一段空的距离】 • 伸长使柱塞不动，此时不抽油。
静载
图8-2 悬点静载荷变化图
4.惯性载荷 : P杆惯 和P油惯 , 杆柱、油柱惯性载荷， 大小取决悬点加速度，方向与加速度方向相反。 动载 5.振动载荷 : P振 , 杆柱和油柱运动振动载 荷 （杆为弹性体）大小、方向都是变化的。
动载与杆柱运动有关。
: 半干摩擦力，P摩干 （金属之间） 柱塞和泵筒间、抽油杆（接箍）和油管间； 6.摩擦力液体摩擦力，P摩液 （金属与液体间） : 油杆与油柱间、油柱与 油管间、油流通过 游动阀（排出阀）。
•驴头目的：对中井口。
游梁
连杆 驴头 悬绳器 支架 平衡块 曲柄 电机
减速箱
皮带轮
常规型
2. 型号（标准化）
• • CYJ—
抽油机
• 游梁 复合 曲柄 气
□—
□—
□ （Y） （F） （B） （Q）
平衡方式
悬点载荷 冲程（m） 最大扭矩 （x10KN）
• 例，CYJ8-3-37-HB： • • • 悬点载荷80kN ； 冲程3m； 扭矩37；
•
•
H—圆弧齿轮箱；
B—曲柄平衡。
3. 基本类型
• 常规型：支点在中间，动力在尾部（见图9-2）； 双驴头抽油机（变力臂，节能。）； • 前臵式：支点在尾部，动力在中间（见图9-3）。
前臵式
二、主参数
• 悬点载荷：P挂抽油杆处，反应下泵深度。取决于 杆和液柱重量。 • 最大扭矩：M曲柄轴最大扭矩。（用于选择电机功 率）
（5）
—油管过流扩大，油柱加速度 下降系数。 F f 杆 F管 f 杆

（3）冲程（悬点冲程S）
柱塞有效冲程：
S 效＝S
（3）
‘ f杆 P油 L ＝杆＋管＝ （1 ） Ef 杆 f管
＝杆 /
（4）
＝
1
1 f杆 f管
变形分配系数， 取0.6～0.9。
4. 上死点载荷变化 • 上冲程终了，下冲程开始。 ' P静下 。 P静上 P静下＝P油 （1）杆柱：静载由 P静上 变到 ‘ P油 （折合）油柱重，杆缩短了 杆，悬点走 • 载荷减小了 过 杆 （距离），柱塞不动，泵筒不排油（泵筒向柱塞 上方排油，柱塞运动游阀才能打开（顶开）。 （2）油管：此时，固定阀关（柱塞不动，泵筒与油管外的 油共同压力，定阀球自由落下）。 ‘ • 油管承受载荷由空载增加为 P油 ，管伸长了管 。 • 悬点又走了 管 距离，柱塞相对泵筒仍不动，泵筒也不 排油。
‘ P油
（三）悬点动载荷大小及变化 惯性载荷和振动载荷，高冲数必须考虑动载影响。 1. 惯性载荷
分两部分： P杆惯 和 P油惯 （由加速度造成）。
认为杆、油柱运动规律一致，随悬点
P杆惯＝ a A g P油 P油惯＝ a A g P杆
a A 而变。
悬点随曲柄转动而摆动，悬点为非匀速，有 a A 。
（2）油管柱载荷变化 – 下冲程时： ‘ P油（柱塞将油管下堵住， 游阀开，定阀关。 减去沉没压力。）压在油管下部。 – 上冲程时： 游阀关，油柱由柱塞和抽油杆承担油管柱上 无载荷作用。卸载引起油管缩短。（油管与 ’ 泵筒相连） P油 L – 缩短大小：管＝ Ef （ f 管 —管壁面积）
管
•
（悬点又走了 管 距离，柱塞与泵筒仍无相 对运动，也不抽油。）
（第3次课， 2006）
抽油杆在油中重量 始终作用在悬点上。 ① 表示静力传递过程
’ 从下死点开始进行上冲程，静力由 P静下＝P杆 变到， 静上 P
' P油 ，是缓慢加到悬点上。 悬点增加的载荷
即悬点走过了 （杆、管静变形），载荷才全部加到悬点 上。
【这里可认为悬点不动，载荷增加，由于变形，

向下延伸。
现在悬点在运动，相当于把变形部分的 ，很轻松的拉过去。】
②
封闭平行四边形
上冲程载荷、位移曲线， AB—BC；
位移：EB= ，BC= S 效 ； 下冲程载荷、位移曲线， CD—DA； 位移：经过 后，完成卸 载，完成 S 效 。 ③ 称理想示功图 下冲程缓慢减载，经过 全部减去
• 2. 下冲程 • 悬点从上死点下移，游阀 开，固定阀关。 • 悬点只承受杆柱在油中重 量。 P ＝P’ • （2） 杆 静下
• 杆在油中重量
• 【柱塞上、下油压 p油 相等，油对杆产生浮力】
• 3. 下死点载荷变化 （从下至上冲程） （1）抽油杆载荷变化 • ①悬点载荷：由 P静下 变至 P静上
（3）柱塞有效行程
• •
•
S 效＝S
S-悬点冲程
（ ＝杆＋管） ）
缩短＝伸长；伸长＝缩短
只有柱塞运动的距离才为有效行程。（P9~↑）
5. 静力示功图 （表示做功的图）
定义：上、下冲程悬点载荷 随位移（冲程）变化规律。 ' ' P静上＝P杆＋P油 上冲程载荷：
’ 下冲程载荷： P静下＝P杆
有杆抽油设备
第一节 游梁式抽油机
Pumping Units
• 古老，应用广泛。 四连杆机构： • 1杆：曲柄；2杆：连杆； 3杆：游梁；4杆：虚杆。
图8-1 抽油机机构简图
一、游梁式抽油机结构
1. 结构组成：
电机；减速箱；曲柄；连杆；游梁；平衡 块；支架；驴头；制动器；悬绳器。 •驴头将游梁前端往复 圆弧运动，变为抽油 杆垂直往复运动。
• •
•
• 杆 —油杆重度，N/m3; • 油 —油重度，N/m3;
•
杆在油中重
• f 杆 —杆截面积，m2； • F—柱塞面积，m2； • L—抽油杆长或下泵深度m； • h沉 —泵沉没度，m（有时认为 h沉 0 ） • ' —动液面以上（ L h沉 ）， P油 断面面积等于柱塞面积的油柱重，N。
• 稠油高粘度，摩擦力大。
• （粘度反映液体运动层间的摩擦力，绝对粘度，Pa.s）
• 摩擦力：作用方向与油杆运动相反。游阀 液体摩擦发生在下冲程阀打开时。 • 摩擦力低粘油时，忽略不计（占2～5%）， 高粘油时必考虑。
现场提出问题： 油稠，下冲程杆和柱塞靠自重无法下行。
（二）悬点静载荷大小及变化规律
• 冲程长度：S反应采油量。悬点冲程，受机构限制 3～4m，>6m长冲程。（曲柄连杆机构难以实现长 冲程。）S正比于曲柄半径。 • 冲次：n悬点冲程数，反应采油量。（每分钟往复 次数）
• 低冲次 n 6 / min ；高冲次
n 15 / min ；
• 中等冲次为二者之间。
三、游梁抽油机驴头悬点载荷