有杆泵采油工作原理

实验三有杆泵与抽油原理一．实验目的1. 观察抽油机、抽油泵的结构和工作过程（机杆泵四连杆机构）。

2.掌握有杆泵抽汲原理熟悉游梁式抽油机主要部件组成、各部件名称结构及工作原理。

3. 观察气锚的分气效果。

4.观察模拟泵在井筒内的工作状况。

二．实验内容1.抽油机工作原理有杆泵抽油是三大采油方法之一。

本实验装置由抽油机和井筒两大部分组成，见图1。

电动机的高速旋转运动通过皮带轮和减速箱减速，传递给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转运动，经曲柄、连杆、横梁带动油梁作上下摆动，挂在游梁驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱做上下往复运动，从而带动泵柱塞做上下往复运动。

图1 抽油机的实验装置组成示意图2.抽油泵工作原理有杆泵是由泵筒、衬套、柱塞、游动阀、固定阀组成。

泵的工作由三个基本环节组成，即柱塞在泵内让出容积，液体进泵和从泵内排出液体。

在理想的情况下，柱塞上下一次进入和排出的液体等于柱塞让出的容积。

上冲程，抽油机带动抽油杆连接柱塞一起向上运动，柱塞上的游动阀受柱塞上油管液柱压力作用而关闭，与此同时，泵腔内由于柱塞上行让出容积而压力降低，固定阀在油套环形空间液柱压力作用下被冲开，液体被吸入泵腔内，上冲程为泵吸液而油井排液过程。

下冲程，柱塞下行，固定阀关闭，泵腔内压力增高，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被冲开，泵腔内液体通过游动阀排入井筒中，见图2。

柱塞上下一次为一个冲程，在一个冲程内完成一次进液和排液的过程。

图2 泵的工作原理图3.气锚分离原理气锚是井下油气分离装置，其基本原理是建立在油气密度不同而起油气分离作用的。

气锚可分为旋转式、沉降式，其结构图见3.3。

气锚安装在抽油泵的末端。

沉降式气锚当柱塞上行时，由于抽吸和管外液柱压力作用，油和气进入锚内，由于油气密度的差异气体大部分上浮于气锚的上端，而液体则沉降于气锚的下端；当柱塞下行时，由于泵的阀被关闭，气锚内液体处于静止状态，气体上浮自锚上端的排气孔抛出，进入管外油套环形空间，而脱气原油自气锚中心管的下口被吸入到泵腔内，从而达到防止气体进泵，提高泵效的目的。

第三章有杆泵采油有杆泵一般是指利用抽油杆上下往复运动所驱动的柱塞式抽油泵。

有杆泵采油具有结构简单、适应性强和寿命长的特点，是目前国内外应用最广泛的机械采油方式。

本章将系统地介绍游梁式抽油机有杆抽油装置、采油原理、工艺设计及油井工况分析方法。

第一节有杆抽油装置典型的有杆抽油装置主要由三部分组成，如图3-1所示。

一是地面驱动设备即抽油机；二是安装在油管柱下部的抽油泵；三是抽油杆柱，它把地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵柱塞使其上下往复运动，使油管柱中的液体增压，将油层产液抽汲至地面。

就整个有杆抽油生产系统而言，还包括供给流体的油层、用于悬挂抽油泵并作为举升流体通道的油管柱、井下器具（油管锚、气锚、砂锚等）、油套管环形空间及井口装置等。

图3-1 典型的有杆抽油生产系统1-吸入阀；2-泵筒；3-排出阀；4-柱塞；5-抽油杆；6-动液面；7-油管；8-套管；9-三通；10-盘根盒；11-光杆；12-驴头；13-游梁；14-连杆；15-曲柄；16-减速器；17-动力机（电动机）一、抽油机抽油机（pumping unit）是有杆抽油的地面驱动设备。

按其基本结构抽油机可分为游梁式和无游梁式两大类，目前国内外应用最为广泛的是游梁式抽油机（俗称磕头机）。

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，如图3-2所示。

游梁式抽油机工作时，传动皮带将电机的高速旋转运动传递给减速器的输入轴，经减速后由低速旋转的曲柄通过四连杆机构带动游梁作上下往复摆动。

游梁前端圆弧状的驴头经悬绳器带动抽油杆柱作上下往复直线运动。

根据结构形式不同游梁式抽油机分为常规型（普通型），异相型、前置型和异型等类型。

常规型和前置型是游梁式抽油机的两种基本型式。

1.常规型抽油机常规型游梁抽油机如图3-2所示。

它是目前油田使用最广的一种抽油机。

其结构特点是：支架位于游梁的中部，驴头和曲柄连杆分别位于游梁的两端，曲柄轴中心基本位于游梁尾轴承的正下方，上下冲程运行时间相等。

螺杆泵采油系统工作原理
螺杆泵采油系统工作原理是指通过螺杆泵将地下油藏的原油抽至地面。

具体工作原理如下：
1. 旋转螺杆：螺杆泵中有一对同轴且呈螺旋状的螺杆，其中一个为主动螺杆，另一个为从动螺杆。

当泵驱动机械使主动螺杆旋转时，从动螺杆会跟随旋转。

2. 油液的吸入和排出：当螺杆旋转时，螺杆的螺纹与泵体内的定子螺纹间形成一组密闭腔体。

在泵的吸入侧，当螺杆旋转时，腔体的体积逐渐增大，形成负压，使地下油藏中的原油被吸入腔体中。

在泵的排出侧，当螺杆旋转时，腔体的体积逐渐减小，形成正压，将吸入的原油推送至泵的出口。

3. 油液的运移：原油在被推送至泵的出口后，进入输油管道进行后续的运输和处理。

这样不断重复的吸入和排出过程能够将地下油藏的原油逐渐抽至地面。

总体来说，螺杆泵采油系统通过螺杆的旋转产生的容积变化，借助螺纹封闭腔体，实现了对原油的吸入和排出，从而实现了油液的抽取和运输。

第三章有杆泵采油机械采油：通过给井中原油补充机械能将油采到地面的方法称为机械采油。

分类：机械采油法分为有杆泵采油和无杆泵采油等方法。

第一节有杆泵抽油装置有杆泵抽油系统的基本组成：由抽油机、抽油泵和抽油杆三大部分组成游梁式抽油机－深井泵抽油装置（见图3－1所示）：用油管把深井泵下入到井内液面以下，在泵筒下部装有只能向上打开的吸入阀，用抽油杆把柱塞下入泵筒内，柱塞上装有只能向上打开的排出阀，通过抽油杆柱把抽油机驴头悬点产生的上下往复运动传递给抽油泵向上抽油。

一、抽油机（一）游梁式抽油机游梁式抽油机的基本组成：1）换向机构：游梁－连杆－曲柄机构(四连杆)2）减速机构：由皮带轮、皮带、减速器组成。

3）动力设备：电动机或内燃机。

4）辅助装置：杀车装置、底座等工作原理：电动机通过传动皮带将高速旋转运动传递给减速器输入轴，经减速后由低旋转的曲柄通过四连杆机构带动游梁作上下往复摆动。

游梁前端圆弧状的驴头经悬绳器带动抽油杆作上下往复直线运动。

游梁式抽油机类的类型：（1）普通式：①基本型：抽油机的前臂和后臂接近等长（见图3－2）②变型：前臂长，可适应长冲程（2）前置式：其结构与普通式相同（见图3－3），只是支架轴和横梁轴互换了位置；上冲程曲柄转角为195°，下冲程为165°；当驴头在右侧时，曲柄顺时针转动；上冲程比下冲程慢，使抽油机承载能力强。

游梁式抽油的结构：(1)驴头驴头是装在游梁近井口端的一个带弧面构件，由钢板或三角铁焊接制成。

驴头的作用：是在游梁摆动的情况下保证光杆始终对准井口中心位置。

驴头的类型：根据移开井口的方式可分为，上翻式，可拆卸式和侧转式三种，如前图前所示。

上翻式(图a)：修井时可把驴头上翻到游梁上。

这种驴头由于修井作业时可以用大钩提放，较为方便迅速，但缺点是笨重、不安全；侧转式驴头(图c)俗称歪脖子，由于移开井口操作时不需爬上游梁，故安全可靠，但缺点是不灵活,侧转费力；可拆卸的驴头(b)一般只用于小型抽油机。