采油設備技術基礎

目錄

第一章機械采油設備.................................................1

第一節游梁式抽油機............................................1

第二節無游梁式抽油機..........................................5

第三節抽油泵與抽油桿.........................................10

第四節抽油機的維護保養.......................................14

第五節抽油機各部件的調整.....................................16

第六節抽油機故障的判斷與處理.................................19

第七節抽油機系統參數的調整...................................23

第二章油田注水用離心泵............................................25

第八節離心泵概述..............................................25

第九節離心泵的典型結構及主要零部件...........................27

第十節多級離心泵的密封.......................................49

第十一節離心泵的使用.........................................57

第十二節離心泵的維護保養.....................................62

第十三節注水離心泵故障判斷與處理.............................63

第三章其他類型的泵................................................67

第一章機械采油設備

機械采油在各油田基本都是主力軍，它是油田開發初期(無自噴能力的)、中后期的主要

采油方式。

隨著油田開采生產實踐的不斷深入以及科學的發展，機械采油的種類越來越多，一般分

類如下：

)有梁式抽油機井采油

心日石也油I抽油機一深井泵采油

1無梁式抽油機井采油

有桿泵采油4

I電動螺桿泵采油

機械采油

［電動潛油泵采油

無桿泵采油1水力活塞泵采油

I射流泵采油

其中各油田應用最廣的是游梁式抽油機井采油、電動潛油泵井采油以及電動螺桿泵井采

油；而水力活塞泵采油、射流泵采油、無梁式抽油機井采汕只在特殊井上采用。

第一節游梁式抽油機

抽油機一深井泵采油，由于其地面機械設備結構簡單，機械性能穩定，并與井下深井泵

是通過高強度的抽油桿連接，故承載能力大，且操作簡單，現在是油田上采油的絕對主力軍,

它由抽油機、深井泵、抽油桿三大部分組成的。

一、游梁式抽油

機結構

如圖1-1所示，

為常規游梁式曲柄

平衡抽油機結構。

從圖中可以看

出游梁式抽油機主

要由游梁一連桿一

曲柄機構、減速裝

置、動力設備和輔助

設備四大部分組成，

其各部分的作用如

下：

(1)底座：它是擔

負起抽油機全部重

量的唯一基礎。下部

與水泥混凝土的基

礎由螺栓連圖i-i抽油機結構簡圖

接成一體。上部1一剎車裝置；2—電動機；3—減速箱皮帶輪；4—減速箱；5—輸入軸；6—中間軸;

與支架、減速器由螺7—輸出抽；8—曲柄；9一連桿軸：10一支架；11—曲柄平衡塊；12一連桿；13—橫

栓連接成一體。由型梁軸；14一橫梁；15—游梁平衡塊；16—游梁；17—游梁軸；18一驢頭；19一懸繩

鋼焊接而成，是抽油器；20—底座

機機身的基礎部分。

(2)減速器筒座：它的作用是固定減速器，承擔減速器的重量并使減速器提高，使曲柄能

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夠旋轉。高基礎井則無筒座，如CYJ5—2712型。它由厚鋼板焊接而成，與底座焊接在一起,

頂面加工成水平面，并有螺栓孔與減速器連接。

(3)電機座：它的主要作用是承載電機的重量，它自成一體與抽油機底座由螺絲連接，它

上面有井字型軌道，目的是為了調整電機的前、后、左、右位置，保持電機輪與減速器輪的

“四點一線”，它是由槽鋼焊接而成。

(4)電機：電機是動力的來源，一般采用感應式三相交流電動機。它固定在電機座上由皮

帶傳送動力至減速器大皮帶輪。前后對角上有兩條頂絲可調節皮帶的松緊度。

(5)剎車裝置：剎車也叫制動器，它是由手柄、剎車中間座、拉桿、鎖死彈簧、剎車輪、

剎車片等部件組成。剎車片與剎車輪接觸時發生摩擦而起到制動作用，所以也叫制動器。

(6)減速箱：它是把高速的電動機轉動變成低速轉動的減速裝置，現場多采用三軸兩級減

速器。輸出軸上開有兩組鍵槽與曲柄連接，輸出動力傳遞到曲柄，帶動曲柄做低速運轉。

(7)皮帶傳動：電動機把旋轉的動力由小皮帶輪傳給皮帶，再由皮帶傳給大皮帶輪，由大

皮帶輪帶動輸入軸，它是減速器做功的橋梁。

(8)曲柄：它是由鑄鐵鑄就的一個部件，裝在減速器輸出軸上。曲柄上開有大小沖程的孔

眼叫沖程孔，專門為調節沖程所用。上下兩側外緣有牙槽并有刻度標記。側面中間開有凹槽

是裝配重塊所用，內側為平面，尾部有一吊孔。曲柄頭部與輸出軸的連接，頭部為叉型，中

間開有與減速器輸出軸直徑相匹配的孔，并開有鍵槽。叉型部分由兩條拉緊螺栓固定。

(9)配重(平衡)塊：是由鑄鐵鑄就的一個部件，上有吊孔(中心線)，它是由螺絲固定在曲

柄上的，當驢頭下行時它儲存能量，上行時釋放能量。還能產生旋轉慣性，起著驢頭上下運

動負荷平衡的作用，可在曲柄上前后調整，達到抽油機平衡。

(10)連桿：它的作用是曲柄與尾梁之間的連接桿件。上部與尾梁連接，用連桿銷與尾梁

連接在一起，連桿銷兩側有拉緊螺栓緊固。下部與曲柄銷靠穿銷螺絲連接。

(11)游梁：它裝在支架軸承上，繞支架軸承作上下擺動作用運動，尾端與尾橫梁通過尾

軸連接，前部焊有驢頭座，承擔驢頭重量，游梁可前后移動調節，以便使驢頭始終對準井口。

在復合平衡的機型中，游梁尾部可掛有尾平衡板。

(12)尾軸承：它起著尾梁和游梁相連的作用，減小摩擦使游梁上下運動較輕便。

(13)驢頭：裝在游梁最前端，通過懸繩器將光桿、抽油桿、活塞等桿柱懸掛在抽油機上,

作用是保證抽油時，光桿始終對準井口中心位置，為此驢頭的前端是圓弧。它是以游梁支承

點為圓心，以游梁支承點到懸點長為半徑的圓弧。這樣可以保證抽油機在工作時，由于柔性

的鋼絲繩始終與驢頭的圓弧面相切，使懸繩器的水平位移兒乎不變，以保證光桿在井口中作

上下往復直線運動

驢頭與游梁的連接方式有三種：①懸掛式連接；②穿銷式連接；③螺絲連接。作業時移

開井口的方式也有三種：①拆卸式；②側轉式；③上翻式。驢頭的穿銷根據驢頭移開井口的

方式分為兩種：①上翻式的驢頭穿銷為橫穿式；②側轉式驢頭穿銷為立穿式。此兩種形式在

作業時可將驢頭左、右側轉180°或上翻180°,兩者均便于修井作業。

(14)支架：支架支撐著游梁全部重量和它所承擔的重量，而且是游梁的可靠支柱。

(15)工作梯及護圈：工作梯是安裝游梁、處理驢頭偏斜、給中軸加注黃油、平時的檢查

以及上下游梁等方便工作的扶梯。護圈叫安全圈，在我們高空作業時起到安全保護作用。

(16)中央軸承座：是支架與游梁連接的配件，擔負游梁承擔的全部重量，而且在一定的

軌道上做上下搖擺運動。

(17)毛辮子與懸繩器：，它們是懸掛抽油桿的，為了使光桿在抽油過程中處于固定井口中

心位置，因此繩辮子本身是柔性結構，在運動中與驢頭結合在一起，并且與驢頭的弧面保持

相切的方向。懸繩器有上、下兩塊壓板，供光桿穿過后用方卡子將光桿固定.

(18)曲柄銷：它將曲柄和連桿連接在一起，與曲柄上的沖程孔、曲銷軸、錐套和冕型螺

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母相連接，與連桿的連接是通過穿銷螺絲穿過曲柄銷殼來實現的，它在沖程孔的位置決定抽

油機沖程的大小，可通過調整曲柄銷的位置來調整沖程長度；現場上發生曲柄銷脫出曲柄的

事故較多也是造成抽油機掉游梁的主要原因，因此它是采油工應重點關注的部件。

二、抽油機的工作原理

如圖1-2所示，抽油機由電動機供給動力，經減速箱將電動機的高速旋轉變為抽油機曲

柄的低速旋轉運動，并由仙柄?連桿?游梁機構將旋轉運動變為抽油機驢頭的往復運動，通

過抽油桿帶動深井泵（抽油泵）工作。將油抽出井筒，并送入地面管匯。

圖1-2抽油裝置示意圖

1一吸入閥，2一泵筒；3一柱塞：4一排出閥；5—抽油桿；6-

油管；7一套管；8—三通：9一盤根盒；10一驢頭；”一游梁；12

一連桿；13一曲柄；14一減速箱；15—動力機（電動機）

三、其他類型的游梁式抽油機

目前國內各油田礦場使用的游梁式抽油機類型很多，但基本結構相似，只是外形尺寸或

某些部位略有區別；常見的游梁式抽油機還有異相型、前置型等。

（一）前置型游梁式抽油機

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常規游梁式抽油機（如圖1-3所示）的特點為結構簡單、制造容易、維修方便，可全天

候運轉；缺點是平衡效果差，效率低。而前置型游梁式抽油機結構特點是曲柄連桿機構與驢

頭均位于支架前邊，存在一定的極位夾角（15°左右）和平衡相位角（20°左右），上沖程時曲柄

旋轉約195°,下

沖程時約165°,

這樣不但光桿

加速度小，降低

了懸點的慣性

載荷，從而降低

了選點的最大

載荷，改善了各

桿件和減速箱

的受力狀況；而

且使電機載荷

扭矩平穩，具有

明顯的節能效圖1-3前置式游梁式抽油機

果。缺點是：不1一驢頭；2一游梁；3一支架；4一連桿；5一曲柄；6—平衡重；7—減速箱；8

平衡重加大，減一底座；9一電動機；10一支座；”一平衡空氣包

速器需安裝在

支架下面，維修不方便，工作時前沖力較大，影響了機架的穩定性。

（二）異相平衡型游梁式抽油機

異相型游梁式抽油

機如圖1-4所示，與常

規游梁式抽油機主:要有

以下三點不同：一是將

減速器背離支架后移，

形成較大的極位夾角；

二是平衡塊重心與曲柄

軸中心連線和曲柄銷中

心與曲柄軸中心連線之

間構成一定的夾角，即

平衡力距相位與我荷力

矩相位不同。三是曲柄

的旋向與常規游梁式抽

油機相反。圖1-4異相型游梁式抽油機結構簡圖

I一剎車裝置，2—動力機，3—減速箱皮帶輪，4一減速箱，5一輸出

軸，6—平衡重，7一支架：8一曲柄：9一連桿；10一游梁；11一驢

頭，12一懸蠅器，13—底座

四、抽油機規格系列標準

我國已制定了游梁式抽油機系列標準，其型號表示方法如下:

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CYJ12-3.3-70(H)F(Y,B,Q)

F-復合平街

Y—游梁平街

-平衡方式代號4

B-曲柄平衡

Q-氣動平衡

減速箱齒輪形狀代號，H為點嚙合雙

圓弧齒輪，漸開線人字齒輪時省略

減速箱曲柄軸最大允許扭矩，kN?m

光桿最大沖程，m

懸點最大載荷，10kNCYJ-常規型

游梁式抽油機系列代號＜CYJQ-前置型

CYJY-異相型

例如：CYJ10—3—37B表示該抽油機為游梁式抽油機；懸點最大載荷為100kN,光桿最

大沖程為3m,其減速箱曲柄軸最大扭矩為37kN?m,減速箱齒輪為漸開線齒輪傳動型式,

平衡方式為曲柄平衡。

另外還有一些其他特殊系列型號：CYJQ—前置型、CYJY一異相型、YCYJ一雙驢頭型、

CYJBZ一雙擺增程型、CYJP一偏輪式、XCYJ-斜直井可調式等。特殊代號：465—365B-

120型(最早國內仿美系列型號)，其中,465表示最大允許扭矩(465X1000)lb.in(35.60kNin)；

365表示懸點最大載荷為(365X100)lb。in(143.08kN)；120表示光桿最大沖程(in),

120in=3.048mo

第二節無游梁式抽油機

生產現場使用的無游梁式抽油機主

要有鏈條式抽油機、皮帶式抽油機、鋼

繩式抽油機、滾筒式抽油機、液壓抽油

機等。

無游梁式抽油機優點：一是長沖程,

可滿足深井、大排量抽油的需要；二是

懸點運動規律近似簡諧運動，變向加速

小，動載小；機器運轉平穩；三是平衡

效果好；四是占地面積小。缺點是：機

型高度較高；頂部較重；不太適合高沖

次。

一、鏈條抽油機I—底座；2—電動機；3—減速箱；4—光樸；5—懸繩器;

鏈條抽油機是我國自行研制的一種6—鋼絲繩；7—天車輪；8一機架：9一軌道；10一上鏈

結構獨特的無游梁抽油機。它具有負荷輪；11一往返架；12一滑塊；13—特殊鏈節；14一軌跡

鏈條；15一主動鏈輪；16—皮帶輪；17一柱塞；18一平

衡鏈條；19一平衡鏈輪；20—油底殼；21一平衡缸

第5................

能力大、沖程長、重量輕、節省電能等優點。

(1)結構。

鏈條抽油機由以下幾部分組成(見圖1-5)：

動力傳動系統：電動機、皮帶傳動裝置、減速器、主動鏈輪、上鏈輪、軌跡鏈條和主軸

銷等；

換向系統：往返架體、滑套、滑塊和滾輪等；

平衡系統：平衡鏈輪、平衡鏈條、平衡缸及其柱塞、儲氣包、補氣壓縮機、潤滑油泵等;

懸重系統：天車輪、輪架、鋼絲繩和懸繩器等；

支持系統：機架、導軌、底座和油底殼等。

(2)工作原理

電動機通過皮帶傳動、減速器減速后驅動主動鏈輪旋轉，帶動主動鏈輪和從動鏈輪之間

的軌跡鏈條上下運動。軌跡鏈條上有?個特殊鏈節，其上裝有主軸銷，通過滑套和滑塊帶動

往返架沿機架導軌作垂直運動。當軌跡鏈條上的特殊鏈節在鏈輪上作環形運動時，主軸銷帶

動滑塊沿滑杠移動，完成往返架的換向運動。繞在天車輪上的鋼絲繩一端連在往返架的上部,

另一端與懸繩器相連。往返架的垂直運動，通過鋼絲繩和懸繩器帶動光桿、抽油桿柱和抽油

泵完成上下沖程抽汲油液的任務。

往返架的下部連有平衡鏈條，繞過平衡鏈輪以后，固定在機架上。平衡鏈輪與平衡氣缸

中的柱塞相連，氣體壓力產生的推力經過平衡鏈輪與平衡鏈條作用于往返架的下部。以滿足

鏈條抽油機的平衡需要。

(3)特點。

①運動性能好。鏈條機沖程長度的90%是勻速運動，只有換向期間有短時的加速度，而

且設計上保證它處于靜變形期，因此動載荷小。

②整機重量小。鏈條機整機重量只是游梁機的1/2?1/3。

⑧調平衡容易，節約電能。鏈條機采用氣平衡系統，調節系統方便，效果好，調整平衡

度可達95%左右。

④結構緊湊，減速器小。

(4)鏈條機節能分析。

①結構特點及減速器扭矩。

由于鏈條抽油機電動機的轉數基本不變，因此，減速器輸出軸可看做是勻速旋轉的。又

因軌跡鏈條、往返架和抽油桿是平行布置，它們的力作用線是相互平行的，因此在抽油桿上

下行程中，除了特殊鏈節在上下輪的上下半圓弧時往返架是作簡諧運動外，其余大部分(上

下鏈輪中心距段)都不產生加速度，也就無慣性力。所以，減速器輸出軸上鏈輪的切線力是

均勻的。

與游梁抽油機比較，由于鏈條機的減速器需要的減速比較游梁機小得多，相同沖數和相

同懸點載荷時，鏈條抽油機減速器的體積和輸出扭矩比游梁抽油機小都小得多。

②平衡方式及扭矩曲線。

游梁抽油機靠曲柄上所加鑄鐵平衡塊上行儲存能量、下行釋放能量來實現平衡。減速器

凈扭矩曲線脈動較大(圖l-6(a)),且有負扭矩存在。鏈條抽油機的平衡方式是氣動平衡，平

衡機構是由與負荷作用線平行安裝的氣動平衡缸、平衡缸中的柱塞、柱塞下端的平衡鏈輪及

連接在往返架下部并繞過平衡鏈輪固定于機架上的平衡鏈條組成。靠氣缸中的高壓氣體儲存

和釋放能量來實現平衡。這樣的平衡裝置調節氣壓很方便，可保證在抽油機的工作過程中，

隨著油井負荷變化來隨時調節平衡力的大小。而且，平衡力作用方向與負荷力作用方向相反

并相互平行。因此平衡后，減速器扭矩曲線除換向段外為一直線(圖l-6(b))?

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圖1-6鏈條機與游梁機平衡效果和減速器扭矩對比

(a)游梁抽油機：(b)鏈條抽油機

由于鏈條機具有較平穩的凈扭矩曲線，電動機效率高，電能損耗低。且山于其扭矩峰值

小，使選配的電機功率減小。

同型號鏈條抽油機和游梁抽油機匹配的電機容量及同負荷井上電機工作電流見表l-lo

在相同條件下，鏈條抽油機選用的電機比游梁抽油機的小。

從以上分析表明，鏈條抽油機山它的結構決定，減速器扭矩小而平衡，使電動機工作效

表1-1鏈條機與游梁機匹配的電機容量對比

匹配電機功率

抽油機型號最大工作電流/A匹配功率比

/kW

LCJ538鏈條機1722?28

5型1:1,647

CYJ5-2712游梁機1838?50

LCJ1260鏈條機4035?40

12型1:1.375

CYJ12-3312游梁機5550?60

率高。從匹配電機、工作電流和實測功率都說明，省電三分之一左右是無疑的。

現場對鏈條抽油機井和游梁抽油機井的實際耗電量進行測試，按每噸液量的耗電量計

算，鏈條抽油機平均為1.58kW.h,游梁抽油機為2.59kW.h,鏈條抽油機省電39%。

二、皮帶式抽油機

ROTAFLEX皮帶抽油機是在原鏈條式抽油機的基礎上，優化設計的新型抽油機，它保

持了原機的長沖程、低沖次、重量輕、節能等特點，此外由于采用新型特殊鏈節，提高了鏈

條壽命；用非金屬繩芯的皮帶代替鋼絲繩，不易斷裂；采用機械平衡克服了氣平衡易失效的

缺點；采用機電式失載保護裝置，確保了整機安全可靠；對導向輪和剎車系統進行了優化設

計，使其性能大為改善；整機的剛性也大大提高。修井時頂部復位，不需要其他設備和專用

工具，一個人即可完成讓位和復位工作，使用和維修都十分方便。

1.結構和作用原理

(1)結構組成

如圖1-7所示

皮帶抽油機主要由以下六大系統組成

①動力傳動系統——包括電動機、皮帶傳動裝置和減速箱等。

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圖1-7皮帶抽油機的結構組成

皮帶傳動裝置采用的減速箱和電機均為直軸，利用錐套固定傳動皮帶輪，因此抽油機的

沖次調整非常方便。傳動皮帶采用了聯組窄V帶，并且抽油機上設計了皮帶防護罩，大大

延長了皮帶的使用壽命；

皮帶抽油機的減速箱采用了整箱式減速箱，它提高了齒輪、齒輪軸、箱體的強度以及加

工裝配精度要求等，可以大大延長減速箱的使用壽命。

②換向系統——包括主動、從動鏈輪、單排重載直板滾子鏈、曲拐、滑車架、往返架

總成等。

皮帶抽油機采用了大尺寸的鏈輪和單排重載滾子鏈進行傳動和換向，換向的加速度小，

進而換向沖擊小，安全系數高；同時由于換向機構采用了曲拐、滑車架、滾輪、滾動軸承等

組成的往返架進行滾動換向，換向平穩、可靠。因此整個抽油機的穩定性增加，運轉平穩。

③平衡系統——包括平衡箱總成、平衡塊等。

平衡箱總成采用了由12個扶正導向輪組成的扶正系統，運動平穩靈活。

平衡調節采用了小塊平衡重，調節靈活方便，節能效果好；

④懸掛系統——包括負荷皮帶、懸繩器、吊繩等。

懸掛系統采用了重型PVG負荷皮帶，這也是該機型關鍵技術之一。負荷皮帶具有彈性

緩沖作用，降低了抽油機的換向沖擊，使抽油桿柱運行更加平穩，動力示功圖表現的更加飽

滿，進而提高油井的免修期和泵效。

⑤剎車系統——包括剎車盤、剎車卡子、電控柜、電磁剎車保護系統等。

剎車采用盤式剎車，具有剎車力矩大，使用方便靈活、安全、可靠等優點；并裝有電磁

剎車保護系統，當抽油機過載、欠載時（如抽油桿的斷脫、卡泵等情況），電磁剎車保護系

統會自動停機并自動剎車保護電機和整個皮帶抽油機設備。

⑥機架底座系統——包括抽油機塔架、塔基、底座等。

皮帶抽油機的塔架采用整體H鋼，使得整個抽油機的穩定性可靠.

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塔基與底座的連接使用絞接，皮帶抽油機的整體結構采用折疊式結構，便于整體運輸和

安裝。

(2)換向原理。

皮帶抽油機的換向原理(即抽油機是怎樣把圓周運

動變成懸點的直線往返運動的)如圖1-8所示，闡述如

下：鏈傳動在塔架內垂直布置，軌跡鏈條掛在上下鏈輪

上，在下鏈輪的驅動下作長環形運動。曲拐軸的頭部實

際上充當著軌跡鏈條的??個特殊鏈節，其圓軸部插入滑

車架，可以在滑車架內轉動。滑車架可以在往返架內沿

導軌橫向移動。當曲拐軸隨軌跡鏈條的直線部分上行時,

曲拐軸帶動滑車架，滑車架帶動往返架，往返架只能沿

著塔梁H鋼內壁作上下運動，此時滑車架與往返架相對

靜止，往返架的運動速度與鏈條的運動速度相等，整個

往返架向上運動。當曲拐軸運動到軌跡鏈條的圓弧部分

即鏈輪部分時，它繼續帶動往返架向上運動，同時帶動

滑車架沿導軌橫向移動，到達最高點后曲拐帶動往返架

改變方向向下運動，同時帶動滑車架沿導軌繼續橫向移

動，直到曲拐運轉到鏈條的垂直部分后往返架與滑車架

又相對靜止實現抽油機的下沖程，同樣完成下換向。這

樣就把鏈輪的圓周運動變成往返架的直線運動。塔架的

頂部有一個滾筒，上面搭著負荷皮帶，負荷皮帶的一端

與平衡箱、往返架總成連接：另一端連接懸繩器，滾筒相當于?個定滑輪，這樣就把往返架

的直線往返運動變成了懸繩器的直線往返運動。

2、皮帶抽油機的型號及技術參數見表1-2

表1-2ROTAFLEX皮帶抽汕機主:要參數

\\抽油機型

1100型1000型900型800型700A型700B型600型500型

抽油機參數\

懸點最大負荷

22.72016.3114.012.012.010.08.0

t

減速箱扭矩

4837372626261813

kN.m

電動機功率

7575554537372218.5

kW

沖程長度m8.08.07.37.06.06.05.04.5

最高沖次沖

44444455

/min

最低沖次可以非常小

平衡箱重量t6.14.64.172.72.42.41.91.7

最大附加平衡

8.69.07.27.16.46.44.83.5

重t

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抽油機自重（不

26.524.019.516.515.515.512.011.0

含水泥基礎）t

立起狀態外形

尺寸m7.4x2,67.4X2.46.6X2.46.1x2.15.5X2,15.5x2.15.5X1.95.2X1,9

（長X寬XX12.8x13.4X12.4x11.8x10.8x10.8x8.9x8.2

高）

運輸狀態外形

3.1X2.62.8X2.42.8X2.42.6x2.12.5X2.12.5x2.12.5x1.92.5X1.9

尺寸m（高X

x12.8x13.4X12.4x11.8x10.8xl0.8x8.9x8.2

寬X長）

使用溫度-40°C~50°C

電磁

帶有電帶有電帶有電帶有電不帶電殺II車

帶有電磁電磁剎車

磁殺IJ車磁剎車磁自動磁自動磁自動保護

附注自動剎車保護系統

智能控智能控剎車保剎車保剎車保系統

保護系統用戶選購

制柜制柜護系統護系統護系統用戶

選購

其主要特點是：

1）使用了專用鏈條。

2）采用大連輪結構。

3）由寬帶代替了鋼絲繩驅動光桿。減少了換向沖擊。

4）整機盡量靠近井口，減少了反轉力矩，增加了整機的強度和穩定性。

5）采用重塊平衡技術，可靠性提高。

6）減速器軸上直接安裝鏈輪，縮短了傳動鏈長度，減少了故障。

第三節抽油泵與抽油桿

抽油泵也稱深井泵，它是抽油井裝置中的一個重要組成部分，是通過油管和抽油桿下到

油井中，沉沒在液面以下一定深度，靠抽汲作用將油抽至地面的井下設備。

一、抽油泵的類型與結構

根據油井的深度、生產能力、原油性質不同，所需要的抽油泵的類型也不同。目前國內

各油田采用的抽油泵基本類型可分為管式泵和桿式泵，如圖5所示。

（一）管式泵

管式泵的結構特點是泵筒連接在油管下部，隨油管起下。按閥的數H分為雙閥和三閥管

式泵。雙閥管式泵結構簡單-，如圖1-9所示。在活塞上部只有一個排出閥（游動閥），而三閥

管式泵在活塞上裝有兩個排出閥。它的優點是：泵徑較大、排量大，適用于產量高，油井較

淺含砂較多，氣量較小的井中；結構簡單，加工方便，價格便宜。缺點是：不適用于深井；

由于管式泵工作筒接在油管下端，所以檢泵和換泵時需要起出油管。

（二）桿式泵

桿式泵是把活塞、閥及工作筒裝配成一個整體，可以用抽油桿直接起下。桿式泵的結構

和管式泵相似，但它多一個外工作筒，外工作筒和油管連接，并帶有卡簧和錐體座。內工作

筒卡在卡簧處坐在錐體座上，當活塞上下運行時，內工作簡固定不動，這時的工作原理與管

式泵相同。它的優點是：檢泵方便，起出抽油桿即可起出泵來；由于桿式泵固定閥沒有打撈

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裝置，所以余隙小了，因此

適用于含氣量較大的井；但

泵徑小，適用于產量低的井;

在下泵前可以試抽，保證了

下泵質量。缺點是：泵結構

復雜，加工難度大，成本高:

由于多一個工作筒，所以泵

徑小、排量低；不能用于出

砂的井，內外工作筒之間容

易因砂堵而把泵卡在油管

內。

（三）抽油泵組成部件

抽油泵是由許多零部件

組成的，它的質量好壞直接

影響著抽油泵的使用期限和

抽油效率的高低。

1.泵筒

泵筒是抽油泵的主體，

分襯套式和無襯套式兩種。

襯套式泵筒由外管、襯

套、接箍組成。外管內裝有

多節同心圓柱管的襯套，上、

下兩端靠壓緊接箍壓緊，上

接箍上連油管，下接箍接固（a）管式泵結構圖（b）管式泵結構簡化示意圖（c）桿式泵結構圖

定閥及進油設備。圖"9抽油泵結構及簡化示意圖

無襯套式泵筒取消了多1一抽油桿；2—泵外接箍；3—游動閥；4—活塞；5—泵筒；

節襯套，直接用特制的外管6—固定閥；7—下接箍；8—接油泵頭。

作為泵筒，結構簡單。

2.活塞

活塞也叫柱塞，是用無縫鋼管制成的空心圓柱體，兩端有內螺紋，用以連接游動閥或其

他零件。柱塞兩端均有倒角，便于組裝，表面鍍倍并有環狀防砂槽。

3.游動閥

游動閥也叫排出閥，它隨柱塞一起上下游動。它山閥球、閥座及閥罩組成。雙閥泵只有

一個游動閥裝在活塞的上端，三閥泵有兩個游動閥，分別裝在活塞的上下兩端。

4.固定閥

固定閥也叫吸人閥，它除了有閥球、閥座、閥罩外還有打撈頭，供油井作業時撈出或便

于其他作業等。

（四）抽油泵型號

抽油泵型號的表示方法如下；

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CYB57RHAM4.51.50.6

TTTTT七加長短接長度,m

j?-----柱塞長度,m

1--------------------泵筒長度,m

--------------定位部件型式：C一皮碗式;M—機械式

1--------------定位部件：A一頂部定筒式;B一底部定筒式;C—底部動筒式

1-------------------泵筒型式：H一厚壁泵簡;L一組合泵筒;一薄壁泵筒(金屬

柱塞泵)；P一組合泵筒：S一薄壁泵筒(軟密封柱塞泵)

------------抽油泵型式：R一桿式泵;T一管式泵

---------------------公稱直徑,mm

-----------------------------抽油泵代號

抽油泵基本參數，見表1-3。

表1-3抽油泵基本參

泵的直徑連接抽油桿

柱塞長加長短連接油柱塞沖程

基本mm理論排量螺紋直徑

度系列節長度管外徑長度范圍

公式公稱基本mVdmm

mmmmm

直徑直徑(SY/T5029-2003)

3231.80.648.3,60.31.2?614?6923.813

桿3838.10.90.360.3,73.01.2-620?11226.988

4444.51.273.01.2?627?13826.988

式0.6

5150.81.573.01.2?635?17326.988

泵5757.21.80.988.91.2-644?22026.988

6363.52.188.91.2-654?25930.163

3231.860.3,73.00.6?67?6923.813

整3838.10.660.3,73.00.6?610-11226.988

體44.5

440.360.3,73.00.6?614?13826.988

泵45.2

S757.273.00.6-622?22026.988

管筒0.9

7069.988.90.6?633?32830.163

式83830.6101.61.2?693?46730.163

9595114.31.2?6112?61334.925

泵組32321.260.3,73.00.6?67?6923.813

合

38380.960.3,73.00.6?610?12826.988

泵444473.00.6?613?13826.988

筒56561.573.00.6-621?22026.988

707088.90.6?633?32830.163

二、抽油泵工作原理

抽油泵工作原理如圖1-10所示:當活塞上行［見(a)圖］時,

游動閥受油管內液柱壓力的作用而關閉，排出活塞上部泵筒

內液體。同時活塞下面泵筒內壓力降低，固定閥在油套環形

空間液柱壓力的作用下被頂開，井內液體進入泵筒，充滿活

塞上行所讓出的空間。

當活塞下行［見(b)圖］時，泵筒內液體受壓，壓力增高，

當此壓力等于或大于油套環形空間的液柱壓力時，固定閥關

閉，活塞繼續下行，泵筒內壓力繼續上升，當泵筒內壓力超

過油管內液柱壓力時，游動閥被泵內液體頂開，液體從泵筒

內經過活塞上行進入油管。在一個沖程過程中，深井泵應完

成一次進油和一次排油過程。這樣，活塞不斷上下運動，游

動閥與固定閥不斷的交替關閉和打開，井內液體就不斷進入

(a)(b)

工作筒，從而上行進入油管，使油管液面不斷上升到井口排

入出油管線。圖1-10抽油泵工作原理圖

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泵的工作原理也可以簡單地概括為：活塞上行時，抽油泵吸液人泵，柱塞提液出井；井

口出液量

Vi=(F-f)So

其中，F—柱塞的截面積：f一抽油桿的截面積：S一柱塞的沖程長度。

活塞下行時抽油泵排液出泵，泵筒內液體進入油管，柱塞不提液，但井口出液量

VF=fSo

一個沖程的總出液量

V=VI.+VE=(F-f)S+fS=FS

三、特種類型泵

隨著采油技術的不斷發展，近幾年研制出了許多種適應各種油井工況的特種抽油泵，如:

液力反饋式抽稠泵、長柱塞防砂卡泵、動筒式防砂卡泵、流線式抽稠泵等，有較多的應用。

四、抽油桿

抽油桿是有桿泵抽油裝置中的一個重要組成部分。通過抽油桿柱將抽油機的動力傳遞到

深井泵活塞匕使深井泵活塞往復運動。

抽油桿型號，如CYG25/2500C其中CYG表示抽油桿代號,25表示抽油桿直徑為25mm,

2500表示短抽油桿長度2500mm。C表示材料強度代號，(C為碳素鋼正火處理；B為合金

鋼調整處理。)

(一)抽油桿的技術規范

如圖1-11所示，抽油桿主體是圓形斷面的實心桿體，兩端有加粗的鍛頭，在鍛頭上有連

接螺紋和供扳手用的方形斷面(扳手方)。

圖1-11抽油桿結構示意圖

1一螺紋倒角；2—螺紋；3一卸荷槽：4一卸荷槽圓弧；5一推承面；

6一臺肩倒角；7一臺肩；8一扳手方；

抽油桿公稱直徑有16mm(5/8in),19mm(3/4in),22mm(7/8in)和25mm(lin)等四種，

抽油桿長度一般為8m左右，但為了方便配桿柱而特別加工的1.0m,1.5m,2.5m,3.0m,

4.0m五種長度。

(二)抽油桿及接箍的機械性能

國產抽油桿由兩種鋼材制成。一種叫碳鋼抽油桿，另一種叫合金鋼抽油桿。碳鋼抽油桿

?般是用40號優質碳素鋼制成，合金鋼抽油桿一般是用15號銘銀合金或20號銘鍥合金鋼

制成的。抽油桿在實際工作中必須承受驢頭最大負荷下的最大拉應力，同時承受著在一個沖

程中由最大負荷、最小負荷作用下的不對稱循環應力。

抽油桿的實際應力常用公式計算其實際折算應力。

抽油桿許用折算應力，就是考慮了這二者的綜合作用，根據材料抗拉、抗疲勞性質而確

定的數值。

在工作中，實際折算應力不允許超過許用折算應力。

光桿是用高強度的50?55號優質碳素鋼制造的。

抽油桿所受的力：在傳遞動力的過程中，抽油桿的負荷因抽油桿柱的位置不同而不同，

上部的抽油桿負載大，下部的抽油桿負載小。

抽油桿的負載通常有以下兒種：

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(1)抽油桿本身重量；

(2)油管內柱塞以上液柱重量；

(3)柱塞與泵筒、抽油桿與油管、抽油桿與液柱、油管與液柱之間的摩擦力；

(4)抽油桿與液柱的慣性力；

(5)由于抽油桿的彈性而引起的振動力；

(6)由于液體和柱塞運動不一致或泵未充滿等因素引起的沖擊載荷。有時把后三種載荷

統稱為“動載荷”。

四、抽油機井工作參數及泵效

1.抽油機井抽油參數

抽油機井抽油參數是指地面抽油機運行時的沖程、沖速(沖次)及井下抽油泵的泵徑，是

抽油機井生產管理過程中重要的生產參數，其各自的意義為：

沖程(S)——指抽油機驢頭上下往復運動時在光桿上的最大位移，m；

沖速(n)——指每分鐘抽油機驢頭上下往復運動的次數，min」；

泵徑(D)——指井下抽油泵活塞截面積的直徑，mm。

2.抽油機井泵效

抽油機井泵效是指抽油機井的實際產液量與抽油泵的理論流量的比值叫做泵效；嚴格地

講，這只能叫做視泵效，因為深井泵抽吸時受到液體的體積系數和油管、抽油桿的伸長、縮

短引起的沖程損失等因素的影響，但這樣計算較繁瑣，而且生產實踐已證明沒有必要--地

詳細計算，因此現場一般以視泵效來代替實際泵效。

(1)抽油泵理論流量

理論流量就是深井泵在理想的情況下，單位時間內可排出的液量叫泵的理論排量，在數

值上等于活塞上移■?個沖程時所讓出的體積與單位時間內所完成的沖數的乘積。其計算公式

為：

Q?=1440Sn(nD2/4)

式中Qw——抽油泵理論排量，m3/d；

S——抽油機井沖程長度，m；

n---抽油機井沖速，min-1；

D---抽油泵泵徑，mm。

(2)抽油機井泵效

抽油機井的實際產液量與抽油泵的理論排量的比值，其計算公式為：

n=Q/(pQw)X100%

式中Q一抽油機井實際產液量，t/d；

P一采出液相對密度，無因次量；

n-抽油機井泵效，%。

第四節抽油機的維護保養

抽油機是24h連續運轉的機械。維護保養工作是使抽油機能正常運轉的基礎工作。各地

區的情況不同應根據具體情況結合崗位責任制，制定檢泵修井周期，建立定期保養制度。維

護保養工作可以概括為八個字：“清潔、緊固、潤滑、調整工清潔是指清潔衛生；緊固是指

各部件間的連接螺絲的緊固；潤滑是指各加油點(部位)的定期添加潤滑油脂，如圖1-12所示;

調整是指對整機的水平、對中、平衡、控制系統等為主的調整。

抽油機的維護保養在生產實際中按級別又分為三個級別保養：例保、一級保養和二級保

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養。

圖1-12抽油機潤滑（保養）示意圖

一、例保

例保也就是由采油工每班或每日進行的檢查保養，其內容如下：

（1）檢查各部位緊固螺絲，用手錘擊打一下主要部位的螺絲，應無松動滑扣現象。也可采

用劃安全線的辦法，檢查時注意安全線是否錯開位置。關鍵部位如曲柄銷螺帽必須每次檢查。

（2）檢查減速器，中軸、尾軸、曲柄銷應無異常聲響，不缺油、不漏油。

（3）保持機身的清潔、無油污。

二、一級保養

當抽油機運行800h時，由大班工人在小隊維修班的協助下進行作業，其作業范圍如下:

（1）進行例保的全部內容。

（2）打開減速器檢視孔，檢查齒輪嚙合情況，并檢查齒輪磨損和損壞情況。檢查清洗

呼吸器，應卸開清洗。

（3）檢查減速器油面并加（補）足機油到規定位置：上液面不高于查視孔2/3位置，下

液面不低于1/3位置，即齒輪齒剛浸沒為宜。

（4）各軸承加注潤滑油。要加足、加滿，如果油脂變質應全部更換，如中央軸承座需

要更換黃油?將黃油槍裝在加油孔上，放開泄油孔（在泄油孔下面墊上擦布或其他東西接著

舊油，舊油不要排到機身上），打黃油時應一直將舊黃油排出泄油孔并擠出新油時才能算是

加滿。

（5）檢查抽油機的平衡情況。用鉗形電流表測量電流，觀察上、下行電流峰值的變化

情況。平衡率應大于85%以上才算合格，如達不到平衡率要求應進行平衡的調節。

（6）緊固：對各部位的緊固螺絲應逐一檢查緊固，關鍵部位如曲柄銷、中央軸承座、

尾軸、底座緊固螺絲及減速器固定螺絲，必須緊固并劃好新的安全檢查線。

（7）檢查剎車片的磨損情況，如果磨損嚴重、斷裂等，應更換剎車片，并調節剎車的

松緊度。剎車銷鎖死牙塊應卡在剎車槽的1/3?2/3之間，不應太少或太多，以免剎車滑

脫。

（8）檢查三角皮帶，應無損傷。電機輪與減速器輪端面應在一條直線上，距離適當，

各皮帶的松緊應一致。

（9）電器部分及配電箱應由小隊電工同步進行一級保養，以減少停機時間。

三、二級保養

當抽油機運轉4000h,由小隊維修班進行二級保養，其作業范圍如下：

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(1)進行一級保養的全部內容，也可與最后一次一級保養同時進行。

(2)檢查減速器齒輪和軸承的工作情況，檢查油質是否符合要求，符合要求時放掠箱內潤

滑油，用煤-油清洗箱內，并用磁鐵吸出鐵屑，清理箱內沉淀物。不符合要求時應更換機油。

箱內齒輪應無嚴重磨損、剝傷和裂紋，如發現以上情況之一者應進行更換。軸承無嚴重磨損，

徑向間隙符合要求，沙架完好符合要求。更換密封圈、密封墊。中間軸左右旋轉齒輪無松動

現象。破損嚴重的密封圈、墊應及時更換。各緊固螺絲無松動。

(3)檢查剎車部分：拆掉剎車轂，剎車轂應無嚴重磨損，否則更換剎車轂，檢查剎車片的

厚度是否能達到制動要求，凸輪在拉動剎車搖臂時，是否動作一致，檢查剎車蹄片的卡簧是

否有破損及斷裂現象，必要時進行更換。

(4)檢查曲柄銷，黃油是否加足合格，軸承磨損情況，徑向隙是否合格；擋油膠圈磨損情

況，必要時進行更換，冕型螺帽緊固無松動與連桿連接螺絲無松動現象。連桿銷及緊固螺絲

無松動，兩連桿長度是否一致，誤差不超過3mm。

(5)檢查中，尾軸潤滑油質量、數量、固定螺絲應無松動現象，校正游梁在整機的中心線

上。

(6)檢查校正抽油機的縱向，橫向水平應達到要求，如達不到要求應用斜鐵找平，使其達

到要求。調整時應松開固定螺栓。用千斤頂頂起底座再用斜鐵，避免直接用斜鐵硬打，破壞

下面的水泥基礎。測量時應前、中、后分三個點找水平。

(7)調整驢頭對井口中心線，前、后、左、右可在中央軸承座，由頂絲的調節達到調整目

的，其誤差不得超過標準要求。

(8)電器保養(由電工進行)，檢查電動機的接地線是否牢靠，電動機電氣絕緣情況。大理

石閘刀熔絲管，熔斷片是否符合要求，磁力啟動器的觸點，是否有燒蝕現象，如有燒蝕現象

應用砂紙磨平，嚴重時應更換觸點。清潔配電箱，電動機加注黃油。拉下皮帶輪和風扇，卸

掉端蓋加二硫化鉗。

(9)校正電動機水平，并找好“四點--線”調整好皮帶的松緊。

第五節抽油機各部件的調整

抽油機的調整：即對整機的水平、對中、平衡、控制系統的調整。

一、抽油機的平衡調節

(1)停止抽油機工作，曲柄停在水平位置，誤差不超過10°左右(使平衡塊移動時保持乎

穩)，剎緊剎車，切斷電源。

(2)松開平衡塊的固定螺栓，但不允許卸掉螺母，卸掉牙塊螺栓，拿掉牙塊。

(3)在一人左右晃動平衡塊時(晃動時不得擺動過大，以防平衡塊滑脫)，另一人用撬杠向

里(外)撬動配重塊，這樣就可以一點一點地把平衡塊移到位置。

(4)平衡塊移到預定位置后扭緊固定螺栓，上好牙塊螺栓。調整完一側后調另一側。平衡

塊調整時應做到4塊配重塊同時調整，以免配重塊中心線不在同一位置上。

(5)松剎車送電，按啟動操作規程啟機，待運轉正常30min后測電流，檢查調整平衡的效

果，平衡率必須達到85%以上。不能產生負平衡，以免使減速器齒輪產生背向沖擊，降低

減速器的使用壽命。

二、抽油機的沖速調整

1.沖速與減速器減速比的關系

1)減速器減速比

在現場的使用中，減速器多為三軸二級減速，即它有3根軸(輸入軸、中間軸、輸出軸),

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前后共有2次減速。

電動機的高速旋轉，經皮帶輪減速后，將動能傳給輸入軸。輸入軸上有兩個對稱分布的

斜齒輪，將動力傳給中間軸上相應的兩個斜齒輪，帶動中間軸。而中間軸齒將動力傳給輸出

軸。輸出軸將減速后的動力傳給曲柄，帶動曲柄做低轉數的運轉。通過計算可以得到減速比。

=

iij?1Gz'^3

式中，ipi2一分別為第一級和第二級傳動比；

Z2,Z4一分別為第一級和第二級的從動輪的齒數；

ZpZ3一分別為第一級和第二級的主動輪的齒數；

2）皮帶輪減速比

皮帶輪減速比：io=D/d

式中D一大皮帶輪直徑，mm；

d—電動機輪直徑，mm。

例如，某機型，輸入軸齒輪齒數Z1=30齒，左右旋齒輪齒數Z2=170齒，中間軸齒數

Z3