Chatper 3 Sucker Rod Pumping
有杆泵采油典型特点：
Chatper 3 Sucker Rod Pumping
3.1 Pumping Equipment and Pump Mechanics
Chatper 3 Sucker Rod Pumping
3.1 Pumping Equipment and Pump Mechanics
3.1.1 Sucker Rod Pump Equipment
Pumping Unit
Sucker Rod
Pump
Accessories
设
备组成抽油过程
Chatper 3 Sucker Rod Pumping (一) Pumping Unit
游梁式抽油机组成Walking Beam Pumping Unit 游梁连杆曲柄机构减速箱Walking Beam
Pitman
Crank-Counter
Gear Reducer
动力设备和辅助装置Prime Mover
Chatper 3 Sucker Rod Pumping 工作时，动力机将高速旋转运动
通过皮带和减速箱传给曲柄轴，
工作原理
----3.1 Equipment 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。
前式后式
分类: 前置式后置式Chatper 3 Sucker Rod Pumping ①游梁和连杆的连接位置不同。
不同点：
②平衡方式不同—后置式多采用机
----3.1 Equipment
③运动规律不同—后置式上、下冲
程的时间基本相等；前置式上冲程
较下冲程慢。
械平衡；前置式多采用气动平衡。
Chatper 3 Sucker Rod Pumping
新型抽油机：
----3.1 Equipment Chatper 3 Sucker Rod Pumping
异相型游梁式抽油机
Chatper 3 Sucker Rod Pumping----3.1 Equipment Chatper 3 Sucker Rod Pumping----3.1 Equipment
Chatper 3 Sucker Rod Pumping
游梁式抽油机系列型号表示方法
----3.1 Equipment Chatper 3 Sucker Rod Pumping
(二)Rod String：能量传递工具
Chatper 3 Sucker Rod Pumping
抽油杆的强度：
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
减少对管的磨损
扶正器Centering Guide
Chatper 3 Sucker Rod Pumping
----3.1 Equipment Chatper 3 Sucker Rod Pumping
(三)Pump：机械能转化为流体压能的工具
Tubing Pump
Inserted Pump
Chatper 3 Sucker Rod Pumping----3.1 Equipment Tubing Pump
Chatper 3 Sucker Rod Pumping----3.1 Equipment Inserted Pump
----3.1 Equipment Chatper 3 Sucker Rod Pumping
3.1.2 Pump Mechanics
(一)泵的抽汲过程
?动液面---生产时的环空液
面深度Lf
?静液面---关井时的环空液
面深度Ls
?沉没度---生产时的环空液
面距泵口距离hf
Chatper 3 Sucker Rod Pumping 3.1.2 Pump Mechanics
(一)泵的抽汲过程
抽油杆柱带着柱塞向上运动柱塞上的
1)上冲程Up Stroke
----3.1 Equipment
抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。泵内压力降
低，固定阀在环形空间液柱压力(沉没压力)
与泵内压力之差的作用下被打开。泵内吸入
液体、井口排出液体。
泵吸入的条件：
泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。
Chatper 3 Sucker Rod Pumping 2)下冲程柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上
液柱压力时，游动阀被顶开。
----3.1 Equipment Up Stroke
泵排出的条件：
泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱
压力。
柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，
使泵排出液体。
光杆冲程：光杆从上死点到下死点的距离。
Polished Rod Stroke Length
Chatper 3 Sucker Rod Pumping （二)泵的理论排量
----3.1 Equipment
S V =每个冲程的排量为：冲次：一分钟的时间
内抽油泵吸入与排出
的周期数f p SN
f V =每分钟的排量为：每个冲程的排量为的周期数。
泵的理论排量Chatper 3 Sucker Rod Pumping （二)泵的理论排量
----3.1 Equipment
Chatper 3 Sucker Rod Pumping
3.2 Polished Rod Motion
3.2.1 Polished Rod Motion Law
(一)简化为简谐运动时悬点运动规律
假设条件：r/l ≈0、r/b ≈0
游梁和连杆的连接点B的运动可
看做简谐运动，即认为B点的运动规
律和D点做圆运动时在垂直中心线上
的投影(C点)的运动规律相同。
)
cos 1()cos 1(t r r S B ωφ?=?=则B点经过t时间(曲柄转角φ)时位
移为：
Chatper 3 Sucker Rod Pumping 以下死点为坐标零点，则悬点A的位移为：
--3.2 Polished rod motion 位移、速度、加速度最大最小值
Chatper 3 Sucker Rod Pumping (二)简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律
假设条件：0 把B点绕游梁支点的弧线运动近似--3.2 Polished rod motion 点绕游点的线动似 地看做直线运动，则可把抽油机的 运动简化为曲柄滑块运动。 Chatper 3 Sucker Rod Pumping (二)简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律 --3.2 Polished rod motion A点位移：b a r S A )sin 2cos 1(2φλφ+?=点速度A点加速度:b a r dt dV W A A )2cos (cos 2φλφω+==A点速度: b a r dt dS V A A )2sin 2(sin φλ φω+== Chatper 3 Sucker Rod Pumping (二)简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律 A点速度: a dS A λ --3.2 Polished rod motion A点加速度:b a r dt dV W A A )2cos (cos 2φλφω+==b r dt V A )2sin 2(sin φφω+==Chatper 3 Sucker Rod Pumping 按曲柄滑块计算的悬 点速度变化为歪曲的 正弦曲线、加速度为 --3.2 Polished rod motion 歪曲的余弦曲线 曲柄滑块机构模型曲柄滑块机构模型可 做一般的计算和分析 。简谐运动模型只能 做估算和简单分析。 --3.2 Polished rod motion Chatper 3 Sucker Rod Pumping 悬点运动规律的精确分析 Chatper 3 Sucker Rod Pumping--3.2 Polished rod motion Chatper 3 Sucker Rod Pumping 3.3 The Calculation of Polished Rod Load (一--3.3 Polished rod load 包括：抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷；沉没压力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷的影响 ①Up-Stroke 杆柱重力：gL q gL f W r s r r ==ρ（即杆柱在空气中的重力） 作用在柱塞上的液柱载荷:g L f f W l r p l ρ)(?=作用在柱塞上的井口油压:) (r p t tu f f p P ?=Chatper 3 Sucker Rod Pumping 3.3 The Calculation of Polished Rod Load 1.静载荷Static Load (一) Polished Rod Load ①Up-Stroke --3.3 Polished rod load ①p 作用在柱塞上的泵吸入压力: 上冲程在沉没压力作用下，井内液体克服 泵入口设备的阻力进入泵内，此时液流所 具有的压力即吸入压力。吸入压力作用在 柱塞底部产生向上的载荷: p i f c p i n p i i f p gh p f p p f p P )()(Δ?+=Δ?==ρ沉没压力进阀阻力原油密度 Chatper 3 Sucker Rod Pumping 3.3 The Calculation of Polished Rod Load 1.静载荷Static Load (一) Polished Rod Load ①Up-Stroke --3.3 Polished rod load ①Up Stroke 上冲程悬点静载荷: i tu l r s up P P W W P ?++=_g L f L q W l r r r )(ρ?=′g L f W l p l ρ=′i tu l r s up P P W W P ?++=' '_Chatper 3 Sucker Rod Pumping 3.3 The Calculation of Polished Rod Load 1.静载荷Static Load (一) Polished Rod Load Down-Stroke --3.3 Polished rod load ②Down Stroke Lg q g L f W r l s r r ′=?=′)(ρρ（即杆柱在液体中的重力） 杆柱重力：作用在杆柱上的井口油压:r t td f p P =（减小悬点载荷） 下冲程悬点静载荷: td r s down P W P ?=' _ Chatper 3 Sucker Rod Pumping ２.动载荷(一) Polished Rod Load --3.3 Polished rod load 因而产生抽油杆柱和液柱的惯性力。 Chatper 3 Sucker Rod Pumping ２.动载荷(一) Polished Rod Load --3.3 Polished rod load 惯性力向上，减小悬点载悬点载荷。 Chatper 3 Sucker Rod Pumping 抽油杆柱引起的悬点最大惯性载荷 --3.3 Polished rod load Chatper 3 Sucker Rod Pumping ２.动载荷(一) Polished Rod Load --3.3 Polished rod load
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