游梁式抽油机的工作原理及节能改造的应用
游梁式抽油机基础知识
游梁式抽油机基础知识-相关知识抽油机是抽油井地面机械传动装置,它和抽油杆、抽油泵配合使用，能将井下原油抽到地面。
1、机械采油油田开发过程中，有些油田由于地层能量逐渐下降，到一定时期地层能量就不能使油井保持自喷；有些油田则因为原始地层能量低或油稠一开始就不能自喷。
油并不能保持自喷时，或虽然能自喷但产量过低时，就必须借助机械进行采油，这种利用机械进行采油的方法称为机械采油。
目前,机械采油的形式很多。
通常按是否用抽油杆来传递动力，可将机械采油分为两大类：有杆泵采油——借助于抽油杆将地面动力传递给井下泵,从而将原油举升到地面的采油方法。
有杆泵采油设备主要包括抽油机一深井泵（游梁式抽油机、无游梁式抽油机）和电动螺杆泵。
无杆泵采油——不用抽油杆来传递地面动力，而是用电缆或高压液体将地面能量传输到井下,带动井下机组把原油举升到地面的采油方法。
目前，无杆泵采油设备主要有水力活塞泵、电动潜油泵、射流泵等。
2、抽油机的分类抽油机按传动方式可分为机械传动抽油机?口液压传动抽油机。
抽油机按照外形和结构原理可分为游梁式抽油槌口无游梁式抽油机。
第一代抽油机分为常规型、变型、退化有游梁型和斜直井型四种类型。
第二代抽油机分为高架曲柄型、电动机换向型、机械换向型和其他无游梁型四种类型。
第三代抽油机分为单柄型、直驱多功能型和高架作业型三种类型。
变传动抽油机是将常规游梁式抽油机的皮带减速器传动改变为多级皮带传动的游梁式抽油机。
游梁式抽油机是利用曲柄做旋转运动,通过四连杆机构使游梁和驴头上下摆动,从而带动抽油杆柱和抽油泵往复工作的抽油机,这种抽油机目前在各油田中使用最为广泛。
游梁式抽油机的具体分类(1)按结构形式可分为：常规型、前置型、偏置型、斜井式、低矮式、活动式。
(2)按减速器传动方式可分为：齿轮式链条式、皮带式、行星轮式。
(3)按驴头结构可分为：上翻式、侧转式、分装式、整体式、旋转式、大轮式、双驴头式、异驴头式。
(4)按平衡方式可分为：游梁平衡(丫)、曲柄平衡(B)、复合平衡(F)、天平平衡(T)、液力平衡、气动平衡(Q)、差动平衡。
游梁抽油机节能探讨
谢拓（ 辽河油 田辽兴油气开发公司采油作业四区， 内蒙古 通辽 ０ ２ ８ ３ ０ ０ ）
摘要 ： 游 梁抽 油机是 一种 原 油开 采设 备 ， 在 原 油 开采 工作 造成 电能 损耗 ， 并 且如果 电压处 于持 续升 高的 状态 ， 还 会使 得 电容 器本 身 的功率 损耗 增加 ， 同时还 伴随 着温 度的提 高 ， 对 抽
则 应进 行补偿 。 起 来 。对其 进行 节能 设计 ， 应用 节能 型抽 油 机 ， 如偏 置 式节能 需 进 行补 偿 。另～ 方面 当前 功率 小于 期望 值 ， 功率补 偿公式 为 ： Ｑ ｃ ＝ Ｐ １ （ ｔ ａ ｎ １ ｔ ａ ｎ ２ ） ， 其 中 Ｐ １ 为抽 油机 电机有 功 抽 油机 ， 可以节约 耗电 １ ５ ％－ ３ ５ ％； 偏轮式高效 节能抽 油机 ， 可节 约耗 电 ３ ０ ％－ ５ ０ ％。
２ ． ４电机变频设计 采用电机变频设计方式 ， 可以根据油井实际供液能力， 对抽
主要就是 在游 梁尾部 增设一 个 固定并且 可调节 的平衡装 置 ， 对
油机 的抽取速 度进行 动态调 节 ， 在提高 原油产 量的 同时降低 能 曲柄 平衡量 进行 消除 。设 计时需 要将 曲柄锯短 ， 以短距原 理为 耗， 达到综合提升泵效的 目的 。另外 ， 采 用变频调速控制 ， 还可以 基础 削减 悬 点荷 载峰 值扭 矩 ， 减 小负扭 矩 ， 达 到 降低抽 油机 周 有效 提高 电动机功 率因数 ， 可 以降低 设备运行 对 电网产生 的压 期荷载 系数 ， 减少能耗 的 目的 。 力， 减少 了线损情 况的发生 。同时 ， 选择 电机 变频设计不需 要停 ２ ． ２ 复 合 平衡 设计 机即可完成对速度的调整 ， 避免 了设备停机造成的损失 。 选 择复 合平衡 设计方 式进 行处理 ， 即在 游梁尾 部位 置增设 个 可以调 节偏 置平衡 的装置 ， 将其 与 曲柄平衡相 结合形 成复 ３结语 在利 用平 衡设 计 、 无 功补 偿 、 电机变 频技 术对 游梁 式抽 油 合平 衡 。选 择此 种设 计方 式 ， 可 以 削减 减 速 器峰值 扭矩 ， 达到
常规游梁式抽油机自动平衡改造方案及节能原理分析
常规游梁式抽油机自动平衡改造方案及节能原理分析常规游梁式抽油机结构简单可靠、耐久性好，一直以来占据采油设备的主导地位，但其耗能高、制造成本高、平衡调节困难等不足日益突出。
通过分析游梁式抽油机的节能原理以及开展抽油机平衡调整技术的研究，提出了以节能为目的的游梁辅助平衡方案，在此基础上提出了一种新型自动调节游梁平衡装置。
该新型游梁式抽油机平衡调节装置对原机的改动小，通过配重块在配重横梁上的相对移动可以抵消部分驴头负载，实现不停机調节平衡从而起到节能作用。
标签：游梁式抽油机；自动平衡；节能0 引言据统计，我国在用抽油机井近9万口，年新机装备量5千余台，年耗电量105亿kwh，电费开支40余亿元。
在采油成本不断上升而油价由于供求失衡等原因持续低迷的情况下，节能降耗、不断降低生产成本已成为采油行业的主题。
当前抽油机的节能措施主要集中在以下三个方面：一是将常规型游梁式抽油机分批进行节能改造，改造成前置式抽油机下偏杠铃抽油机等；二是给常规型游梁式抽油机加装节能辅助平衡装置，实施节能改造；三是在抽油机电控柜加装电容器，对电动机无功功率进行补偿。
本文的节能方案属于第二种节能方法。
这种方法相比第一种方法的优势在于，基本无需改变抽油机的自身结构，改造费用低，节能效果好。
依据力矩平衡的原理，在游梁式抽油机的游梁上增加一个配重梁及合适的配重，由执行机构带动配重在游梁上移动，通过改变配重块在游梁上的位置来改善抽油机的平衡性。
1 主要结构原理固定安装在游梁式抽油机游梁尾端的配重横梁及安装在配重横梁上可移动的辅助平衡装置主要结构如图1所示。
电动机的旋转经皮带、减速器后，转化为曲柄旋转运动，再经曲柄连杆机构转化为游梁的上下摆动。
可移动配重块在链条的拉动下，沿配重横梁上的滑轨可做往复移动，当由于井下载荷变化导致平衡度偏离允许范围时，可通过平衡块沿配重横梁的移动调节平衡度。
最后经驴头的上下运动带动悬绳器上挂着的光杆、泵等井下载荷上下运动完成往复抽油过程。
游梁式抽油机节能原理分析
机电设备管护南方农机2016.12129游梁式抽油机节能原理分析昝 帅 ，李伟伟（新疆维吾尔自治区第三机床厂，新疆 乌鲁木齐 830013）摘 要：随着我国经济和科学技术的不断发展，人们对生活质量提出了极高要求。
在石油工业活动的中，抽油机的使用对人们的生活和生态环境带来了相应影响，因此要对采油活动中的抽油机节能进行研究和分析，保证其在正常运转状态下，降低生态污染。
本文主要就游梁式抽油机节能原理展开分析和研究。
关键词：游梁式抽油机；节能原理；分析研究中图分类号：TE933 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2016）12-0129-021 游梁式抽油机节能的产生背景和影响游梁式抽油机在我国工业活动中被广泛应用，极大地促进了工业活动的有效进行。
游梁式抽油机具有自身的优势。
其构建简单，易于操作，稳定性能好，具有持久性，利于维修，满足现场施工活动，因此在工业活动中，被广泛应用。
游梁式抽油机的结构体系，具有局限性。
在我国的石油开采活动中，游梁式抽油机的使用所消耗的电力占百分之三十五左右，在石油企业的总能耗中占百分之二十，在油田能源消耗中排第二。
1958年，异向设备的产生，我国开始关注节能功能的重要性。
1991年，是我国游梁式抽油机节能的良好开端。
游梁式抽油机节能涵盖以下几个方面：电动设备的管控体系、四连设备体系、悬点承载体系、平衡设备、运作设备。
这些设备组成，是游梁式抽油机节能的主要切入点。
2 游梁式抽油机的节能原理体现2.1 游梁式抽油机双驴头节能机游梁式抽油机双驴头节能设备，是游梁式抽油机的主要种类，其在运作活动中主要是利用力矩节能理念，利用曲线形式，对游梁式设备的不同部分进行连接，进而获得游梁后部设备的宽度和长度。
其连杆的运动是伴着曲柄进行运动的，利于在石油开采活动中转化能量。
游梁式抽油机双驴头节能设备在实际运作活动中，对于游梁式抽油机双驴头节能设备后部的装置的长度要和悬点匹配，依据游梁式抽油机的后臂进行运作，保证悬点的承载力较大时，其游梁式抽油机后臂长、均衡体系的力矩增加；悬点的承载力降低时，对于游梁式抽油机的后臂变短[1]。
探究游梁式抽油机用节能电动机及其控制方法
探究游梁式抽油机用节能电动机及其控制方法摘要：游梁式抽油机已经是我国开采油矿必备的设备，我们根据游梁式抽油机用电动机的特点，加以分析在生产的过程中还在存在的问题，主要因为抽油机用电动机运行效率低和功率属地的原因，并采取新的电动机设计以及有效的控制方法，从而让电动机在不同的负载情况下也可以高负载率运行，提高了电动机的功效，也达到了节能的目的。
关键词：游梁式抽油机；节能电动机；控制方法引言：游梁式抽油机的结构相对比较简单，可靠性也很高，使用以及维护相对也比较方便，但是其中电费在所有中的成本超过了一半还要多，如果能够控制电力就可以达到节能的主要目的，目前来看抽油机的机箱效率为百分之九十左右，目前大多功率是接近0.5，负载为百分之30左右，这种情况下，会严重的浪费电力。
与最初设计制造的通过电机工作想法不符合，在运行过程中其转动随着负荷没有太大的变化，但是却加大了电动机的电动耗损，实际情况抽油机不匹配，大大的降低了地面效率，应该根据每台抽油机存在的不同问题，做出不同的针对性，只有这样才能推动效益的运行。
一、抽油机用电动机目前存在的问题（一）电动机负载过低必须能够保证抽油机的启动要求和在运行时足够的过载能力，一般情况下会给配电动机功率表较大的，而电动机正常运行时，一般都是轻载运行，这种情况就造成抽油机负载率低，与电动机不能够匹配，使相应的功率耗损大大增加，电动机的运行效率取决于负载率，在轻载时电动机的效率一般情况下都会很低，当负载增加到一定数值情况下，变化就会很小，具相关数据表明，负载率低于0.4时候，效率变化一般情况下不会太大，负载率大于0.7的时候，这种情况下效率是最高的。
一般在电动机符合很低的时候，电动机从电网吸取很大的功率，从而降低功率因数，从这些来看就是目前电动机功率低的因素[1]。
（二）平衡率过低据具体的研究表明，使用抽油机平衡率低，这种情况严重不平衡的造成大量电力浪费，这导致过多的电动机因为电流变化不平衡使得电动机消耗大大增加，影响整个工作系统的效率[2]。
常规游梁式抽油机节能改造
—卫生罂己———————————————二８：４二‘技术版舀■■■■—■蛐翻翻■■■——————■●■●—■——■■——■—●●●■■■———■——●■■●●——■—■■—■■—●——■——■■●■—●—■——●—■—■———■翻ｋ，删＊。
＾＾７－’，—＾●－限度地与负载扭矩曲线吻合，从而得到平稳、低峰值的净扭矩曲线。
降低了减速器和电动机的扭矩．降低抽油机运行电流，实现节能。
常规型抽油机扭矩曲线见图ｌａ。
２．改造内容。
改造前后抽油机外观图如图２所示。
（ａ）改造前（ｂ）改造后图２调径变矩改造前后抽油机外观图（１）将原常规游梁平衡抽油机曲柄更换为调径变矩节能曲柄。
（２）在抽油机游梁尾部加装调径变矩节能平衡装置，改造后的平衡方式由曲柄平衡改为游梁平衡。
（３）增加游梁调冲程支撑装置。
（４）将原机后向刹车改为侧向刹车。
（５）增加抽油机防护装置。
三、实施效果１．在保证油井供采协调的前提下，实现产量、效率、寿命三者的协调统一，降低机械能耗．延长设备使用寿命。
２．调径变矩节能改造方式经济指标见表２。
３．改造后抽油机减速箱峰值扭矩受力分析见图ｌｂ。
４．调径变矩节能改造内容少。
工序简单，施工时间短。
改造前后抽油机各项参数对比见表３。
裹２改造后机械能耗测试数据统计单位原油百米吨液单功率功率利用扭矩利用平衡率／％耗电／耗／率，％率，％因数ｋＷ・ｈ（ｋＷ・ｈ／ｔ・液）４４．５７０．６６９５７．５７０．８０６０．８３２衰３改造试验前后各项参数对比对比项目改造前改造后刹车系统纵剁横刹平均电流／Ａ２１．４５１１．６７电动机功率／ｌｃＷ２２２２配电柜普通普通支撑装置无有平衡方式曲柄平衡游梁平衡地面效率，％６１．８６５．８系统效率／％２５．４２７．９平衡率／％８０９０四、经济效益改造后，平衡方式改变，提高了抽油机承载能力。
平衡率从７０％一８５％提高到９５％一１００％，平均节电率ｌｌ％左右。
预计在２．５年内可收回改造投资。
收稿日期：２０１０－＇０９—２１【鳊辑：郭霄】广备棠虱、彩色广告前插８北京泛泰克斯仪器有限公司封面上海通用汽车有限公司前插９中国运载火箭技术研究院北京京航公司封二思爱普（北京）软件系统有限公司（ＳＡＰ）前插１０《中国信息界一Ｅ制勘征订单封三海卓力克工业技术（北京）有限公司前插ｌ１《中国铁路装备》征订单封底斯凯孚（中国）销售有限公司（ＳＫＦ）版权页中华自动化前插１上海容知测控技术有限公司目录页北京森德格科技有限公司前插２上海神模电气有限公司前插３上海华阳检测设备有限公司黑白广告前插４上海东昊测试技术有限公司正文６５机械工业出版社前插５上海东昊测试技术有限公司正文７０２０１ｌ第１２届长春国际机床工具及模具技术设备展前插６北京博华信智科技有限公司正文７ｌ制药机械网前插７成都美迅检测设备有限公司正文７２阿里巴巴（中国）网络技术有限公司２０１０１９１２，ｑＩ中困设备工程６３。
游梁式抽油机
游梁式抽油机井有杆泵采油是目前我国最广泛应用的 采油方式，大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。
有杆泵采油
典型杆驱往复泵抽油系统 典型杆驱螺杆泵抽油系统
游梁式抽油机井有杆泵采油
抽油装置
（由抽油机、抽油杆和抽油泵所组成的抽油系统）
工 作 过 程
在抽油机的驱动下，通过下 入井中的抽油杆带动抽油泵 柱塞上下往复运动，将地层 流体抽吸至地面。
抽油机 结构图
工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱
工 作 原 理
传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆
经横梁带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬绳器 便带动抽油杆柱作往复运动。
（一）、抽油机
（一）、抽油机
分类
（按结构） 普通式（后置式）、 前置式
相同点：组要组成部分相同 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
无杆泵采油:利用抽油杆以外的其它方法将地 面能量传递到井下以驱动井下深井泵抽油的 方法。
区别
动力传递方式不同
有杆泵采油
游梁式抽油机井有杆泵采油：抽
油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下 柱塞泵。
相同点
用抽油杆将地面动 力传递给井下泵
图
地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋
转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。
空心抽油杆
含腐蚀介质的油井进行深抽
高含蜡、高凝固点的稠油井
（三）、抽油杆
接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。按其结构特 征可分为：普通接箍、异径接箍和特种接箍。 普通接箍：连接等直径的抽油杆
异径接箍：用于连接不同直径的抽油杆
特种接箍：主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍，用于斜 井或普通油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力， 减少对油管的磨损。
游梁式抽油机的详解PPT幻灯片课件
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(10)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。前后对上有两条 顶丝可调节皮带的松紧度。
（8）检查三角皮带，应无损伤。皮带 松紧合适。
（9）检查电器部分及配电箱。
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二、 抽油泵：抽油泵 也称深井泵．它是有杆 机械采油的一种专用设 备，泵在油井井筒中动 液面以下一定深度，依 靠抽油杆传递抽油机动 力，将原油抽出地面．
1、分类：按泵在井
内安装的方式，分为管
式泵和杆式泵两种。
(11)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。
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(12)大皮带轮：电动机把旋转的动力传给皮带，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。
(13)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。
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(2)曲柄平衡 是将平衡块加在曲柄上，适用于10吨(也叫10型)以上重 型抽油机。这种干衡方式减小了游梁平衡引起的抽油机摆 动，调整比较方便。但是，曲柄上有很大的负荷和离心力。 (3)复合平衡 在一台抽油机上同时使用游梁平衡和曲柄平衡。特点： 小范围调整时，可调整游梁平衡，大范围调整时，则调整 曲柄平衡块．这种平衡方式适用于中深井。 (4)气动平衡 利用气体的可压缩性来储存和释放能量达到平衡的目的， 可用于10吨以上重型抽油机，这种平衡方式减少了抽油机 的动负荷及震动，但其装置精度要求高，加工麻烦。
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游梁式抽油机的工作原理及节能改造的应用
前言：
我国的油田多为低渗透的低能、低产油田，不像中东的油田那样具有很强的自喷能力，大
部分油田要靠注水压油入井，再靠抽油机把油从地层中提升上来。以水换油、以电换油是
我国油田的现实，电费在我国的石油开采成本中占了很大比例。因此，石油行业十分重视
节约电能。
在我国的石油开采中，机械采油井占绝大多数，其中有杆采油（有杆抽油井）占总机械采
油的90%以上。全国产油量70%以上靠有杆抽油机来完成。其能耗已占油田能耗的三分之
一。全国每年耗电约四十二亿人民币。由于各油田每年要有几千口新井投入生产， 连同
原有设备更新，每年要新增几千台抽油机。抽油机在我国石油开采有重要的地位。
目前，在油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。2003年，胜利
油田某采油厂采用变频器对抽油机实施改造油井泵效率显著提高，日均增油2吨，节电率
达到30％以上，下面简单介绍节能改造的原理和操作方案。
游梁式抽油机工作原理
它的动作原理是由交流电动机恒速运转拖动抽油泵，沿着重力作用方向进行往复运动，从
而把原油从数百至数千米的井下抽到地面。分析其负载特性可知其惯量较大，而不同的油
井的粘度大小又很不同，当油的粘度较大时，泵的效率也变低，往往启动也很困难。该负
载又是周期负载，上升、下降行程负载性质亦不同，下降时尚带有位势负载性质。为适应
这些复杂的工况，抽油机的配置及其实际工作状态往往只能是大马拉小车。游梁式抽油机
运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢
质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出
带油至井口，由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量
无法被负载吸引，势必会寻找能量消耗的渠道，导致电动机进入再生发电状态，将多余能
量反馈到电网，引起主回路母线电压升高，势必会对整个电网产生冲击，导致电网供电质
量下降，功率因数降低的危险；频繁的高压冲击会损坏电动机，造成生产效率降低、维护