抽油机技师培训抽油机日常维护(09.9)

1抽油机设备及日常维护采油技师培训2抽油机设备一概述二《游梁式抽油机》标准SY/T5044-2003三抽油机技术发展的趋势四节能抽油机介绍（1）矮型异相曲柄平衡抽油机（2）异相复合平衡抽油机（3）低冲次节能抽油机（4）双驴头游梁式抽油机（5）弯梁变矩式抽油机（6）摆杆式游梁抽油机（7）偏轮式游梁抽油机（8）无游梁式抽油机五抽油机日常管理六抽油机设备常见故障判断与分析3抽油机设备一、概述抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，在有的地方叫“磕头鸟”通过加压的办法将油从地下抽出。4抽油机的分类抽油机按照结构分为：游梁式抽油机和无游梁式抽油机二大类1、游梁式抽油机分为（1）常规型游梁式抽油机（2）前置型游梁抽油机（3）变型游梁抽油机变型游梁抽油机又有异相型游梁抽油机、旋转驴头抽油机、双驴头式抽油机、六杆式双游梁长冲程抽油机2、无游梁式抽油机主要有链条式抽油机、增距式长冲程抽油机、宽带抽油机等。5抽油机的组成及工作原理1、抽油机的组成：由主机和辅机两部分组成，主机是由底座、减速器、曲柄、连杆、横梁、驴头、支架、悬绳器、及刹车组成，辅机是由电动机、电路控制装置组成2、工作原理：电动机将高速旋转运动传递给减速箱的输入轴，经中间轴后带动输出轴，输出轴带动曲柄作低速旋转运动，同时曲柄通过连杆经横梁拉动游梁后臂摆动。游梁前端装有驴头，活塞以上液柱及抽油杆等载荷均通过悬绳器挂在驴头上，由于驴头随同游梁一起上下摆动，驴头便带动活塞上下的往复运动，将油抽出井筒。6抽油机的结构1—悬绳器；2—毛辫子；；3—驴头；4—中轴承；5—游梁；6—横梁轴承座；7—横梁；8—下偏杠铃；9—连杆；10—曲柄销；11—平衡块；12—曲柄装置;13—减速器;14—支架；15—底座；16—水泥基础145143215121110861613797抽油机设备抽油机节能技术的探讨我国目前有抽油机井近6万口，90%以上都用各种抽油机采油，在抽油过程中近70%的能量在传递过程中失掉，如果能在管理上下功夫（如利用抽油机井系统效率控制图、及时修井和搞好抽油机平衡等）并积极推广应用新技术（推广节能抽油机、杆柱系统优化设计及抽汲参数优选等），将抽油机井系统效率提高5%，则经济效益非常可观，年节电在7亿度以上。8抽油机设备1.应用系统效率控制图对抽油机井加强技术管理抽油机的有效功率与输入功率的比值为抽油机的系统效率。抽油机井系统效率愈高，其能耗愈低。抽油机系统效率的高或低，反映了对抽油机管理水平的高或低。有杆抽油效率控制图是提高管理水平的一项措施，认真应用，可以将有杆抽油系统效率提高到一个新的水平。9抽油机设备2.及时修井、检泵、换泵，提高抽油机井的系统效率对抽油泵排量系数偏小的井，应用低效率分析诊断技术，检查抽油泵是否正常工作，如发现漏失严重，应及时检泵或换泵。10抽油机设备3.保持抽油机的较高平衡度，提高系统效率经多种方式试验证明当平衡度为80%～100%时能耗最低，抽油机井在举升高度及产液量基本不变的情况下，提高平衡度可使系统效率随之提高。11抽油机设备4.推广节能型抽油机，提高抽油机井系统效率（1）报废早先的常规抽油机或节能改造。选用（2）异相曲柄平衡抽油机（3）矮型异相曲柄平衡抽油机（4）低冲次节能抽油机（5）双驴头游梁式抽油机（6）弯梁变矩式抽油机（7）摆杆式游梁抽油机（8）偏轮式游梁抽油机12抽油机设备二《游梁式抽油机》标准SY/T5044-20031.术语和定义1)额定悬点载荷:悬绳器悬挂光杆处承受的光杆拉力额定值。kN2)光杆最大冲程:调整游梁式抽油机冲程调节机构，使光杆能获得的最大位移，m。3）最高冲次：动力机输出轴上装设计的最大直径胶带轮时和减速器输入轴上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-1。4）减速器额定扭矩：减速器输出轴设计所允许的最大扭矩，kN·m。5）抽油机类别代号：CYJ：常规型游梁式抽油机；CYJQ：前置型游梁式抽油机；CYJY：异相型游梁式抽油机；CYJS：双驴头型抽油机。6）平衡方式代号：Y：游梁平衡；B：曲柄平衡；F：复合平衡；Q：气动平衡。7）齿型代号：标注符号“H”者代表点啮合双圆弧齿形，不标注则是渐开线齿形13抽油机设备平衡方式代号减速器齿轮齿形代号减速器额定扭矩，kN。m光杆最大冲程，m额定悬点载荷，10kN游梁式抽油机类别代号CYJY10337HF如:CYJY10-3-37HF;CYJQ8-2.5-26HB等14抽油机设备2.技术要求:1)在游梁上钻孔或焊接，不得影响整体的设计强度。2）游梁式抽油机到第一次大修理前的使用时间不少于6年。3）到报废为止，游梁式抽油机的总使用时间不少于15年。4)游梁式抽油机的选择依据和原则依据:⑴下泵深度;⑵产液量;⑶井液粘度;⑷油井情况，如:井斜，含砂、蜡、气等情况，以及油井周围环境的气温、地形等。原则：在满足下泵深度和产液量的前题下，既要充分抽油机的能力，又不能超负荷运转。因此，当最大悬点载荷达到额定值的70%以上以及曲柄轴最大扭矩已达到额定扭矩的60%以上时，可以认为所选抽油机的能力已充分发挥。15抽油机设备三抽油机技术发展的趋势节能、增产、耐用，应当是抽油机技术发展的必然趋势。人类面对资源环境压力，问题已不是当初的能抽油就行的使用理念，更不以图结构简单就好。同其它机械一样，随着生产力的发展，原材料和工艺技术的进步，抽油机也应该与时俱进的创新。要达到节能、增产、耐用这三重目标，必须面对机、电、井，从系统工程的角度研究实现方案，任何单一的改良，很难取得实质性的进步。抽油机从表象看似一个很简单的粗笨机械，其实不然，它涉及机械原理、力学、运动学、动力学、流体学的经典理论原理。它不光是实现自身的机械运动，更多的是关联着地下油液的渗透特性和活塞泵的充满度。它风吹、日晒、雨淋，是使用条件最苛刻的一种机械。它不仅只关联自身的机械效率，而且更关联油泵的充油效率。16新节能型抽油机介绍近几年来，业界有不少抽油机的创新。归纳大致有以下几种方案：⒈是从拖动电动机方面做文章，比如，采用直线电机拖动的方案，再比如采用电磁调速电动机拖动的方案，此外还有用开关磁阻电动机的、用高转差率电动机的、用双速电动机的，用软启动技术的，不过用双速电动机改造配套老机型，总比用电磁调速电动机和变频调速器要科学一些。17抽油机设备⒉是在曲柄平衡游梁式结构框架内改善平衡效果。大致有三种类型：①改进游梁平衡的配重结构向下偏移一个角度，这样光杆在下死点时，正好平衡力矩的力臂最长，平衡力矩值最大，利于光杆上冲程抽油。如改进的下偏杠铃式、调径变矩式就属于这一原理。该原理有一定的节电效果，但不能100%的回收利用光杆下落的重力功，在所有改进机型中这算是最好的改进。②改进驱动力的使力作用点与其旋转中心的半径距离，以形成与负载力矩变化相一致的驱动力矩，节约动力。如双驴头式、渐开线天轮式。③通过附加连杆机构改变游梁平衡块的位置，使上冲程平衡力臂长，力矩大，下冲程平衡力臂短，力矩小。如滑动平衡节能抽油机。18抽油机设备⒊就是无游梁机，代表产品是我国的链条机和美国皮带抽油机，还有很多在此基础上派生的机型。这一类型算是跳出了曲柄平衡游梁式结构框架，在运动原理上是可行的，特别是在平衡方式上有突破性的改进。但从动力学的角度看，匀速运动、频繁换向增加了新的能耗，而且主要机件受交变转矩很大，疲劳寿命不长，节能效果一般。结构上特别是光杆与平衡块是用钢丝绳或强力带直接连接，一旦断裂，会发生毁泵、毁井的重大事故。从油液抽汲的流体学原理上讲，光杆匀速运动不利于充泵。因此，从理论上分析，它不适合我国低渗透油田的抽油工况。在低产井不宜推广。19抽油机设备游梁式抽油机是世界通用的主流机型，在电视上常能看到外国的抽油机就是这种机型，游梁式抽油，能够在长达上百年的时间被广泛应用，绝对有科学的、合理的重大因素，它第一。结构简单，安装方便；第二。光杆是变速运动，其上、下运动的速度曲线符合液体抽汲理论，即基本能满足活塞充泵、提升、出油的流体学原理。缺点是，第一。机械效率低，无功损耗大；;第二。调冲程和调平衡必须吊车配合，作业难度高。后来就发展了弯梁变矩抽油机、复合平衡抽油机、下偏平衡抽油机等，部分解决了以上问题，如配重箱里的配重块做成法码式。20抽油机设备图中符号含意:A—游梁前臂C—游梁后臂P—连杆长度R—曲柄半径K—支架轴承座到从动轴中心距离KC—游梁平衡重重心到支架中心的距离θ—曲柄角β—C和P之间的夹角α—P和R之间的夹角W—驴头悬点载荷WB—游梁平衡重Q—曲柄平衡重的重量抽油机结构简图21抽油机设备减速器扭矩M=A·R·W·SIN(α)/C·SIN(β)-Q·SIN(θ)-WB·KC·f(x)电动机功率确定:Nr=Me·n/9550·ηMe=式中:Nr—电机功率Me—减速器轴上均方根扭矩M—减速器瞬时扭矩n—冲次η—总传动效率22012Md22抽油机设备载荷扭矩曲柄平衡扭矩静扭矩23抽油机设备抽油机所用的电动机大部分都是封闭式鼠笼型异步电动机。它的结构简单、坚固、易维修。目前国产的抽油机所选配的电动机大多数是JO2或JQO2系列电动机。有的厂家的抽油机用高转差率电动机，也有用调频电机的。24新节能型抽油机介绍四节能抽油机介绍（1）矮型异相曲柄平衡抽油机矮型异相抽油机是中国石油天然气集团公司推广的机型。采用驴头游梁一体结构，结构简单、紧凑，游梁摆角约90°。在驴头尾部和横梁之间采用尾轴承座传动。该机型传动机构合理，与常规机比较，体积小，比同型号常规机总体高度低一米多，总重量减少近2吨。重量轻、能耗小、效率高。最大扭矩系数下降17%，具有较好的节能效果。25新节能型抽油机介绍矮异形抽油机性能特点：1.改善平衡效果，降低电机型号由于摆角大在同等情况下冲程也就大，游梁前臂就短，载荷产生的扭矩相应下降，平衡重半径可无级调节因此比较节能。2.消除负扭矩，减少电机功率损失输出轴静扭矩出现负值，即系统对电机作功，电动机成为发电机，电能反馈回电网又不能利用，变为热能损失掉。由于消除了负扭矩，进而减少了电机功率损失。3.降低净扭矩波动，提高电机的运行效率从扭矩曲线可以看出，载荷扭矩曲线变化平稳，电机运行效率可维持在较高水平。缺点：由于驴头半径比较小，钢丝绳弯曲应力大，易断裂，由于摆角大，连杆水平拉力分力大，支架振前后向振幅大。26新节能型抽油机介绍（2）异相复合平衡抽油机特点：由于异相式抽油机具有较好的平衡效果，使减速器扭矩变化平缓，大大改善了抽油机减速器的工作条件，增加了工作能力，延长设备使用寿命。优化设计四杆机构尺寸，使得减速器峰值扭矩减小，上冲程曲柄转角(190°)左右大于下冲程曲柄转角(170°)，动载系数降低，提高了设备的承载能力。动力机的功率与常规式抽油机比较可选用小一规格的电动机。当偏置角设计成可调结构时，其节能高效区可适应不同的井况，并可节约能源10-15%。27新节能型抽油机介绍异相曲柄抽油机结构特点：①曲柄中心线和平衡重中心线偏离一个相位角τ。②曲柄轴中心线至中央轴承座中心水平距离I大于游梁后臂长度C，两者差接近于曲柄半径R，即I-C≈R。结构上看，加大了力臂减小了连杆拉力，增大抽油机最大承载能力，扭矩因数下降。这种结构特点使游梁在上下死点时，连杆两个位置之间存在一个相位夹角，这种机构具有急回特性。③曲柄顺时针方向旋转，保证上冲程时间长。下冲程时间短。节能原理①抽油机的负载状况影响抽油机的能耗。常规型抽油机加在曲柄的净扭矩成周期变化，有时对电机做功，这样的负载不利于普通电动机的正常工作，是电机高能耗原因。②普通异步电动机具有硬特性，适宜拖动均匀负载。常规型抽油机的负载状况不理想，就形成了它能耗高特性，而异相型抽油机在这方面得到改进。③抽油机工作时曲柄净扭矩的波动由悬点载荷与加速度变化引起。通过改变抽油机杆件尺寸的配比，使运动规律改变，减小工作扭矩曲线的峰值。在保证冲次不变的情况