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游梁式抽油机的技术特点和选型应用作者：马纪来源：《商情》2017年第23期【摘要】游梁式抽油机在油田生产中发挥的重要作用，但是人们在讨论游梁式抽油机的使用或改进问题中存在的一些认识上的不同，某些不同观点屡屡出现在新产品介绍或某些专业文献当中，为分清事实真相，正确指导油田生产经营取得更佳的经济效益。
【关键词】抽油机技术特征浅谈一、关于抽油机的“无功损耗”分析作为耗能大户，抽油机的节能广泛受到关注，部分理论认为，游梁式抽油机通常采用普通电机驱动，电机功率因数和负载率往往较低，常常在低于30%情况下运行，通过实施某些新技术或增加无功补偿装置就可将功率因数提高到90%以上，因此大大减小电机的无功损耗，起到大幅度节约能源的目的。
针对这种认识，我们需要理清一下什么是无功功率，在具有电感和电容的电路里，这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场（或电场）的能量存起来，在另半周期的时间里对已存的磁场（或电场）能量送还给电源。
我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。
它不对外做功只是与电源进行能量交换，才被定义为无功功率，但它决不是无用功功率，电动机需要有无功功率才能建立和维持旋转磁场，使转子转动，变压器也同样需要有无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。
因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压。
对于供电系统，如果出现低功率因数运行的情况，会造成发电机有功功率的输出降低，使电气设备容量得不到充分发挥等不良影响，因此在电网中必须设置一些无功补偿装置来补偿功率因数的降低。
对于具体的用电设备来说，无功功率增加会使电流增加造成部分用电设备有用功增加，对于电机来说无用功功率增大，会导致电机线损增加，但是由于电机内阻较小，通常可以忽略不计。
二、游梁式抽油机能耗分析“游梁式抽油机”实际是机械采油系统的代称，应该指由抽油机—抽油杆—抽油泵组成的采油系统。
在这种系统中，抽油机是系统的动力提供装置，它所提供的能量是包括抽油泵、抽油杆、油管以及电机、输出管线等等在内的机械采油系统能量消耗总和，在游梁式抽油机—抽油杆—抽油泵组成的机械采油系统中，抽油机的效率是最高的，设计合理的常规游梁式抽油机，不计减速器效率的情况下效率可达90%以上，其他结构形式的抽油机是难以做到的，系统的效率较低，主要是抽油泵、抽油杆等的效率较低，即使是抽油机、电机的综合效率达到1，则系统的效率仍然为30～45%，因此在这个有多个系统组成的串联动力传动系统中，研究节能问题需要从提高三抽系统效率着手，片面强调地面设施的节能，是难以取得理想效果的。
磕头机（抽油机）机构抽油机简图：E抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，通过加压的办法使石油出井。
抽油机工作原理：磕头机即游梁式抽油机是油田广泛应用的传统抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动。
其曲柄带以配重平衡块带动抽油杆，驱动井下抽油泵做固定周期的上下往复运动，把井下的油送到地面。
在一个冲次内，随着抽油杆的上升/下降，而使电机工作在电动/发电状态。
上升过程电机从电网吸收能量电动运行；下降过程电机的负载性质为位势负载，加之井下负压等使电动机处于发电状态，把机械能量转换成电能回馈到电网。
抽油机上冲程时，油管弹性收缩向上运动，带动机械解堵采油器向上运动，撞击滑套产生振动；同时，正向单流阀关闭，变径活塞总成封堵油当抽油机下冲程时，油管弹性伸长向下运动，带动机械解堵采油器向下运动，撞击滑套产生振动；同时，反向单流阀部分关闭，变径活塞总成仍然封堵油套环形油道，使反向单流阀下方区域形成高压区，这一运动又对地层内的油流通道产生一种反向的冲击力。
油井内的机械解堵采油器就是利用油管柱周期性的弹性变形来产生周期性的上下往复运动，从而对地层产生抽吸挤压频繁交替变换的活塞作用。
油层内“粘连”的液滴和堵塞颗粒物受到这种频繁地抽吸力和挤压力扰动后，被迫脱离原位，最终，使不易移动的液滴开始流动，使“粘连”的堵塞颗粒物脱离油道，实现疏通油道、扩大油流增加原油产量的目的。
套环形油道，使正向单流阀下方区域形成负压区，相当于对地层产生了一个强大的抽吸力。
引进调速传动后，可根据井下状态调节抽油机冲程频次及分别调节上、下行程的速度，在提高泵的充满系数的同时减少泵的漏失，以获得最大出油量。
尤其是采用变频调速既无启动冲击，又可解决选型保守、线路较长等所致的功率因数偏低等问题，获得节能增效的同时又能提高整机寿命。
尤其是油泵的寿命，减少机械故障提高可靠性.抽油机种类：干扰平衡游梁抽油机：是一种新型的节能抽油机。
不仅保持了常规游梁抽油机结构简单、可靠耐用的优点，而且具有附加动载小，能耗低，综合效率高，比常规抽油机节电30-50%以上，能延长整机使用寿命的特点。
游梁型抽油机（俗称“磕头机”）复式永磁抽油机皮带式抽油机抽油机1、概述抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，通过加压的办法使石油出井。
2、工作原理当抽油机上冲程时，油管弹性收缩向上运动，带动机械解堵采油器向上运动，撞击滑套产生振动；同时，正向单流阀关闭，变径活塞总成封堵油当抽油机下冲程时，油管弹性伸长向下运动，带动机械解堵采油器向下运动，撞击滑套产生振动；同时，反向单流阀部分关闭，变径活塞总成仍然封堵油套环形油道，使反向单流阀下方区域形成高压区，这一运动又对地层内的油流通道产生一种反向的冲击力。
油井内的机械解堵采油器就是利用油管柱周期性的弹性变形来产生周期性的上下往复运动，从而对地层产生抽吸挤压频繁交替变换的活塞作用。
油层内“粘连”的液滴和堵塞颗粒物受到这种频繁地抽吸力和挤压力扰动后，被迫脱离原位，最终，使不易移动的液滴开始流动，使“粘连”的堵塞颗粒物脱离油道，实现疏通油道、扩大油流增加原油产量的目的。
套环形油道，使正向单流阀下方区域形成负压区，相当于对地层产生了一个强大的抽吸力。
磕头机即游梁式抽油机是油田广泛应用的传统抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动。
其曲柄带以配重平衡块带动抽油杆，驱动井下抽油泵做固定周期的上下往复运动，把井下的油送到地面。
在一个冲次内，随着抽油杆的上升/下降，而使电机工作在电动/发电状态。
上升过程电机从电网吸收能量电动运行；下降过程电机的负载性质为位势负载，加之井下负压等使电动机处于发电状态，把机械能量转换成电能回馈到电网。
然而，井下油层的情况特别复杂，有富油井、贫油井之分，有稀油井、稠油井之别。
恒速应用问题显而易见。
如抛却这些不谈，就抽油机油泵本身而言，磨损后的活塞与衬套的间隙漏失等都是很难解决的问题，况且变化的地层因素如油中含砂、蜡、水、气等复杂情况也对每冲次抽出的油量有很大的影响。
看来，只有调速驱动才能达到最佳控制。
引进调速传动后，可根据井下状态调节抽油机冲程频次及分别调节上、下行程的速度，在提高泵的充满系数的同时减少泵的漏失，以获得最大出油量。
油田抽油机知识点总结一、油田抽油机概述油田抽油机是用于油田开发过程中的一种关键设备，其作用是从油井中将原油抽到地面，通过管道输送到处理设备进行加工。
油田抽油机通常由电动机、减速器、抽油杆、抽油泵等组成，它承担了油田生产中的抽油任务，是实现油田油井生产的重要设备之一。
二、油田抽油机的分类1. 采油方式的不同，油田抽油机可以分为潜油泵和扬程泵两种类型。
潜油泵是安装在井下，通过电缆连接，直接从井底将原油抽上来；扬程泵则是安装在地面，通过管道将原油从井下抽出来。
2. 电机驱动方式的不同，油田抽油机可以分为交流电动机驱动和直流电动机驱动两种类型。
交流电动机驱动的抽油机具有结构简单、使用方便等特点；直流电动机驱动的抽油机具有调速范围广、速度调整平稳等优点。
三、油田抽油机的工作原理油田抽油机通过电动机带动减速器，减速器再带动抽油杆，抽油杆带动抽油泵从井下将原油抽到地面。
抽油泵通常是通过往复的方式将原油推到地面，其中液体循环运动的过程中，形成了一定的液头，通过液头的作用将原油提升到地面。
四、油田抽油机的主要部件及其作用1. 电动机：作为油田抽油机的动力源，将电能转换为机械能。
2. 减速器：将电动机输出的高速旋转转矩减速，并传递给抽油杆。
3. 抽油杆：连接减速器和抽油泵，传递旋转力。
通常由多根抽油杆组成。
4. 抽油泵：起到将原油从井下抽到地面的作用。
通常采用柱塞泵或螺杆泵。
五、油田抽油机的维护和保养1. 定期检查抽油机各部件的磨损情况，并及时更换磨损严重的零部件。
2. 定期进行抽油机的润滑与维护，保证各部件的正常运转。
3. 定期对抽油机进行清洗，去除积尘和杂物，避免对机械零部件造成损坏。
4. 定期对抽油机进行性能测试，如电动机的电压、电流、转速等参数。
5. 定期进行安全检查和保养，保证抽油机的安全可靠运行。
六、油田抽油机的发展趋势1. 自动化技术的应用：随着自动化技术的不断进步，油田抽油机也在向自动化、智能化方向发展，实现远程监控、遥控操作等。
新型抽油机汇总它的学名：带副连杆双四杆抽油机主要特点：1．运动性能及动力性能都有较大的改善，承载能力更大，动转更平稳，曲柄销，传动带等易损件寿命延长，使维护成本降低达到了运行经济的要求。
2．带副连杆双四杆抽油机适应于对常规抽油机进行节能升级改造，继承了常规抽油机的全部优点，且平衡效果好，这是其它节能抽油机所达不到的。
3．综合节能较常规机高40％以上。
4．转抽作业能利用自身动力将驴头打到最低点，完成悬点挂载。
特别说明：带副连杆双四杠系列节能抽油机是按SY5044－93，美国API等抽油机专业标准为基础依据精心设计，性能全面超越同型号常规抽油机。
并可按用户要求参数设计抽油机，减速器，电机等标准件及易损件合通用标准，完全互换。
应用此项技术可以方便地对常规抽油机进行改造，在一年内即可收回改造成本。
2）摩擦换向抽油机电动机换向抽油机是机电一体化、高效节能产品。
采用智能模拟及数字混合控制，以功率因数cosΦ=1的开关磁阻电动机作为原动机，摩擦轮传动作为工作机构，机械传动路线短，效率高，电机实现了正反转换向，启动换向平稳，冲击小；冲程、冲次可独立进行无级调节，光杆上行及下行速度可实现分别控制，能够适应各种油质（稀油和稠油）的采油工艺的需要。
该机与同型号的常规游梁抽油机相比，机械效率提高了两倍多，系统效率达50%，节约电力46%。
摩擦换向抽油机具有以下优点：（1）装机容量低、机械效率高，可达80%以上（2）电动机功率因数COSФ＝1，可提高变电设备的利用率。
（3）电动机起动电流小，当负载为电机额定负载l50%时，起动电流仅为额定电流的30%，电气系统保护措施完善，不会出现烧毁电机事故。
（4）平衡度高，平衡方式为对称式平衡，可达精确平衡。
（5）抽油杆上行、下行速度可分别独立控制、冲程、冲次无级调节，能够很好地适应油井状况从而提高泵效。
（6）该机效率高、能耗低，正常情况下，系统效率可达40%~50%。
（7）该机适用于较稠油采汲，恰当调整参数，可有效解决或减轻油杆及油管偏磨问题。
液压抽油机介绍一、前言随着定向井、海陆丛式井和水平井钻井技术的快速推进，现有采油设备已渐渐难以适应时代的发展，因此，液力无杆采油技术逐渐得到重视，早年的水力活塞泵虽因结构复杂而退出市场，但不能因此否定此种原理的可行性，无杆泵的设计成功，正是这种液力采油技术的一种延续、一种更新，它使我们在深井和超深井内采收稠油、高凝油有了可靠的保证。
二、技术特点1，无杆泵是用标准抽油泵的零部件装配而成，所以，其使用寿命和工作环境与普通管式泵等同。
2，举升液活塞与动力液活塞的面积比可随意调节，从而使地面泵的输出压力随意降低。
3，无杆泵是一种集加热和采油为一体的采油工具，工作时可将液压泵内原油加热后输送至无杆泵，这样，可将井下的稠油、蜡油热释降粘后举升到地面，在循环的全过程可保持温度均衡，可实现全井段降粘清蜡。
4，无杆泵动力液为油井采出液，即井内原油。
5，使用无杆泵后，没有机械传动部分，所以，运行效率高，节能节电。
三、工作原理上冲程时，换向阀控制上油腔室的进油孔开启，出油孔关闭，同时控制下油腔室的进油孔关闭，出油孔开启，此时动力液经油管进入上油腔室推动柱塞管上行，使柱塞管上部原油、顶部油腔室内原油和下油腔室内原油流入油套环空，部分原油经油套环空被推向地面，与此同时，底部油腔室内将吸入部分原油，其目的是在降低推油压力的前提下，为下一个冲程做准备（见附图1）。
下冲程：当柱塞管上冲程至上止点时，换向阀自动将上油腔室的进油孔关闭，出油孔开启，并同时控制下油腔室的进油孔开启，出油孔关闭，这时动力液便进入下油腔室推动柱塞管下行，使柱塞管上部空间压力降低，从而，吸进井内原油，与此同时，底部油腔室和上油腔室内原油流入油套环空，部分原油经油套环空被推向地面，此时顶部油腔室吸入部分原油，以降低推油压力（见附图2），完成一个循环过程。
全部抽油过程见动画示意图。
四、主要技术指标项目指标无杆泵总长4900mm无杆泵两端扣型 2 1/2″TBG泵体最大外径：112mm双向作功冲程1400mm动力液活塞直径Φ68mm×Φ68mm举液活塞直径Φ38mm×Φ38mm活塞作用面积比1：举液活塞总重量30Kg无杆泵井下工作时间与管式泵等同五、最小启动压力计算示例：以泵挂深度2000米为例，油压1Mpa,不考虑泵沉没压力，举液活塞上行时，受力为：Φ38柱塞面上的液柱载荷Kg，油压产生的压力Kg，泵筒与活塞的半干摩擦力（参考资料：泵径小于Φ70mm时，单个活塞摩擦力小于）,活塞自重30Kg，动力液水力损失（动力液水力损失每千米Mpa），合计Kg由于作用在动力液活塞上下两个端面的液柱载荷相等，所以动力液自重不作计算，因此，只要动力液活塞上产生的推力大于举液活塞上的合力，就可使活塞上行。
第二章抽油机第一节抽油机的概述一、抽油机的用途抽油机是石油开发的主要机械，是构成“三抽”设备（抽油机、抽油杆、抽油泵）的主要组成部分。
抽油机是井下抽油泵的地面动力装置，在抽油机的驱动下，通过抽油杆带动抽油泵上下往复运动，实现无自喷能力油井的机械式采油。
二、抽油机的常用术语（1）悬点载荷：悬绳器悬挂光杆处承受的光杆拉力，kN。
（2）额定悬点载荷：悬绳器悬挂光杆处承受的光杆拉力的额定值，kN。
（3）光杆最大冲程：调节游梁式抽油机冲程调节机构，使光杆能获得的最大位移，m。
（4）最高冲次：动力机输出轴上装设计允许的最大直径胶带轮，减速器输入轴装设计允许的最小直径胶带轮时，游梁式抽油机所获得的冲次，min-l。
（5）减速器扭矩：减速器输出轴允许的实际扭矩，kN·m。
（6）减速器额定扭矩：减速器输出轴允许的最大扭矩，kN，m。
（7）输出轴设计转速：减速器输出轴允许的最高转速，r/min。
（8）平衡角（异相角）：减速器输出轴轴心与曲柄平衡重重心连线和减速器输出轴轴心与一排曲柄销孔中心连线的夹角，（°）。
（9）常规型游梁式抽油机：曲柄连杆机构分别位于支架前后，平衡角为零的游梁式抽油机。
（10）前置型游梁式抽油机：-驴头和曲柄连杆机构均位于支架前面的游梁式抽油机。
（11）异相型游梁式抽油机：驴头和曲柄连杆机构分别位于支架前后，平衡角不为零的游梁式抽油机。
（12）双驴头型游梁式抽油机：悬挂光杆的驴头在支架的前部，曲柄连杆机构位于支架后部，在一个冲程中，后臂长度和连杆长度不为常数的游梁式抽油机。
（13）悬点投影：在以光杆最大冲程运行过程中，驴头悬点在水平面上的投影，mm。
（14）曲柄剪刀差：距离旋转中心最远的两曲柄销孔中心线之间的位差，要在垂直曲柄轴中心线的游梁式抽油机中分面上测量，mm。
（15）温升：测量所得最高温度与环境温度的差值，℃。
三、抽油机的分类（1）游梁式抽油机类别分为：①常规型；②前置型；③异相型;④双驴头型（2）平衡方式分为：①游梁平衡；②曲柄平衡；③复合平衡；④气动平衡。
抽油机结构及分类一、游梁式抽油机(1)常规型抽油机1悬绳器;2驴头;3游梁;4横梁;5横梁轴;6连杆;7支架轴;8支架;9平衡块;10曲柄;11曲柄销轴承;12减速箱;13减速箱皮带轮;14电动机;15刹车装置;16电路控制装置;17底座主要部件及作用如下:驴头:驴头制成弧形就是为了抽油时保证光杆始终对准井口中心,同时承担井下各种载荷得作用。
游梁:装在支架轴上,前端安装驴头承受井下载荷,后端连接横梁、连杆、曲柄。
作用就是绕支架轴承上下摆动来传递动力。
曲柄连杆结构:作用就是将电动机得旋转运动转变成驴头得上下往复运动。
曲柄上有48个孔,就是调节冲程时用得。
减速箱:作用就是将电动机得高速转动,通过三轴二级减速转变成曲柄轴得低速运动,同时支撑平衡块。
平衡块:抽油机上冲程时平衡块向下运动,帮助电动机做功;下行程时平衡块向上运动,储存能量以便在下行程时释放。
平衡块得作用就是减小电动机上下行程得载荷差。
悬绳器:就是连接光杆与驴头得柔韧性连接件,可供动力仪测示功图。
电动机:就是抽油机运转得动力来源,它将电能转变成机械能。
一般采用感应式三相交流电动机。
刹车装置:有内帐式与外抱式两种,就是靠刹车片与车轮接触时发生摩擦而起到制动作用。
(2)异形游梁式抽油机异形游梁式抽油机又称双驴头抽油机,它得结构特点:用一个后驴头代替了普通游梁式抽油机得尾轴,并用一根驱动绳辫子来连接横梁,构成了抽油机得四连杆机构。
(见下图)1电动机;2皮带轮;3曲柄;4减速器;5连杆;6平衡块;7横梁;8驱动绳辫子;9后驴头;10游梁;11前驴头;12绳辫子;13悬绳器;14中轴;15支架;16坐底(3)矮型异相曲柄平衡抽油机(无游梁)1电动机;2皮带轮;3减速器;4曲柄;5配重臂;6配重块;7连杆;8横梁;9驴头;10悬绳器二、直线式抽油机结构形式:采用双边长初级、短次机得稀土永磁直线电机做拖动,以塔架式钢结构作为抽油机承载体,构成了结构紧凑得机电一体化抽油设备。
抽油机抽油机是有杆泵采油装置中主要设备之一，按照抽油机的结构和工作原理不同，可分为游梁式抽油机和无梁式抽油机。
目前国内外仍主要广泛使用游梁式抽油机。
一、抽油机类型(—)游梁式抽油机游梁式抽油机按照结构不同可分为普通式抽油机、前置式、异相型、双驴头式、下偏杠铃式、偏轮式游梁抽油机等。
按平衡方式可分为：机械平衡(游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡)、气动平衡。
（二）、无游梁式抽油机目前各油田主要有：链条式抽油机、塔架式抽油机及皮带式抽油机。
二、游梁式抽油机组成及工作原理（一）抽油机组成抽油机是由主机和辅机两大部分组成.主机：底座、减速箱、曲柄、平衡块、连杆、横梁、支架、游梁、驴头、悬绳器、刹车装置辅机：电动机电路控制装置1-电动机；2-刹车；3-减速箱；4；曲柄；5-平衡重；6-连杆；7-横梁；8-平衡块：9-游梁支座；10-游梁；11—驴头；12-悬绳器；13—支架；14—底座电动机的作用是将电能转化为高速旋转的机械能，主要以三相异步封闭式鼠笼型电动机为主。
减速装置的作用是将电动机的高速旋转运动经过三轴两级减速变为减速箱输出轴的低速旋转运动，同时支撑平衡块。
它主要包括减速箱齿轮传动减速和皮带传动减速。
驴头的作用是保证抽油时光杆始终对准井口中心位置。
驴头的弧线是以支架轴承为圆心，游梁前臂长为半径画弧而得到的。
根据移开驴头的方式将驴头分三种：侧转式、上翻式、可卸式。
游梁固定在支架上，前端安装驴头承受井下负荷，后端连接横梁、连杆、曲柄、减速箱传递电动机的动力。
曲柄连杆机构的作用是将电动机的旋转运动变成驴头的往复运动。
在曲柄上有4~8个孔，是调节冲程时用的。
平衡块作用是：当抽油机上冲程是，平衡块向下运动，帮助克服驴头上的负荷；在下冲程时，电机使平衡块向上运动，储存能量。
在平衡块的作用下，可以减小抽油机上下冲程的负荷差别。
悬绳器是连接光杆和驴头的柔性连接件，还可以供动力仪测示功图用。
（二）抽油机的工作原理由动力机供给动力，经减速器将动力机的高速转动变为抽油机曲柄的低速转动，并由曲柄—连杆—游梁机构将旋转运动变为抽油机驴头的上、下往复运动，带动深井泵工作。
