石油矿场机械.pptx
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1、有杆泵采油(1)常规有杆泵采油Sucker Rod Pumping 抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。第1页/共69页有杆泵采油(2)地面驱动螺杆泵采油:Progressive Cavity Pumping井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。第2页/共69页有杆泵采油常规有杆泵采油是目前我国最主要的采油方式,我国机械采油井占总井数的90%以上,其中有杆泵占机采井的90%以上。目前我国大约有抽油机8万多台。耗电量为油田开发总用电量的1/4。全国产液量的60、产油量的75%靠有杆抽油采出。系统效率为20%左右。第3页/共69页第一节 有杆泵抽油装置有杆泵抽油用油管把深井泵
2、泵筒下入到井内液面以下,在泵筒下部装有,吸入阀,用抽油杆柱把柱塞下入泵筒,柱塞上装有,排出阀(游动阀)。通过抽油杆柱把抽油机驴头悬点产生的上下往复直线运动传递给抽油泵向上抽油。抽油泵有杆泵抽油装置抽油机抽油杆第4页/共69页一、抽油机(Beam Pumping Unit)有杆深井泵采油的主要地面设备将电能转化为机械能将旋转运动转化成往复运动。包括:游梁式抽油机无游梁式抽油机组成动力设备减速箱换向机构(游梁-连杆-曲柄机构)辅助装置第5页/共69页抽油机Beam Pumping Unit/Pumping Jack带动动力设备减速机构经皮带产生高速旋转运动变为曲柄轴的低速旋转运动换向机构抽油杆柱变
3、为驴头的上下摆动经悬绳器上下往复直线运动第6页/共69页一、游梁式抽油机1.游梁式抽油机的分类:游梁式抽油机游梁式抽油机普通式普通式基本型基本型变型变型前置式前置式变型抽油机为适应长冲程做成前臂长,驴头端重基本型游梁的前臂和后臂接近等长第7页/共69页抽油机技术发展历程又回到四连杆机构(可变)异型、弯梁、调径变矩、杠铃游梁 20世纪80年代后木制磕头机常规游梁式抽油机前置式、异相、空气平衡式无游梁抽油机(链条、皮带)20世纪70年代第8页/共69页游梁游梁连杆连杆平衡块平衡块曲柄曲柄电机电机皮带轮皮带轮减速箱减速箱支架支架驴头驴头悬绳器悬绳器常规型常规型第9页/共69页游梁式抽油机主要部件驴头
4、:作用:将游梁前端的往复圆弧运动变为抽油杆柱的垂直直线往复运动,同时可保证抽油时光杆始终对准井口中心,承担井下各种载荷的作用。可拆卸式:螺栓连接可拆卸式:螺栓连接驴头根驴头根据移开据移开井口方井口方式分为式分为上翻式:驴头穿销为横穿式,上翻式:驴头穿销为横穿式,可上翻可上翻180180侧转式:驴头穿销为立穿式,侧转式:驴头穿销为立穿式,可侧转可侧转180180第10页/共69页游梁式抽油机主要部件游梁:1)作用装在支架轴承上,前端安装驴头承受井下载荷,后端连接横梁、连杆、曲柄。绕支架轴承上下摆动来传递动力。2)特点抽油机工作时,游梁绕支架轴承做摇摆运动传递动力,同时承受悬点载荷、连杆拉力和支架
5、通过轴承对游梁的反作用力等,因此,游梁本身必须具有足够的强度和刚度;为使驴头悬点与井口中心一致,游梁需配置微调装置。3)分类按材料分类:型材游梁和幅板箱式游梁按结构形式和截面形式分类:等截面游梁、变截面等强度游梁、绷绳桁架式游梁第11页/共69页游梁式抽油机主要部件曲柄连杆机构:作用:是将电动机的旋转运动转变成驴头的上下往复运动。曲柄是传递扭矩的主要部件。第12页/共69页游梁式抽油机主要部件平 衡 块:帮助电机做功,减小电动机上下行程的载荷差。悬 绳 器:连接光杆和驴头的柔性连接件,可供动力仪测示功图用。横 梁:连杆和游梁连接的中间部件,带动游梁做摆动运动。刹车装置:有内胀式和外抱式两种,是
6、靠刹车片和车轮毂接触时发生摩擦而起到制动作用。第13页/共69页前置型抽油机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。后置式抽油机结构简图 前置式气动平衡抽油机结构简图游梁和连杆的连接位置不同。不同点:平衡方式不同后置式多采用机械平衡;前置式多采用气动平衡。第14页/共69页游梁式抽油机分类后置式前置式第15页/共69页游梁式抽油机的分类 常规型抽油机 异相型抽油机结构特点:曲柄轴中心基本位于游梁尾轴承的正下方。结构特点:曲柄轴中心与游梁尾轴承存在一定的水平距离;曲柄平衡重臂中心线与曲柄中心线存在偏移角(曲柄平衡相位角)。运动特点:上下冲程运行时间相等运动特点:使得上
7、冲程的曲柄转角明显大于下冲程,从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷,达到减小抽油机载荷、延长抽油杆寿命和节能的目的第16页/共69页常规型游梁式抽油机异型游梁式抽油机旋转驴头游梁式抽油机调径变矩游梁式抽油机第17页/共69页新型抽油机异形双驴头游梁式抽油机1.可变四连杆机构可变四连杆机构2.后臂长和夹角改变后臂长和夹角改变3.载荷大时平衡力矩大,载载荷大时平衡力矩大,载荷小时力矩小,降低减速荷小时力矩小,降低减速箱峰值扭矩箱峰值扭矩4.节能节能2060%.新型抽油机弯梁式抽油机第18页/共69页抽油机平衡上下冲程中悬点载荷不同,造成电动机在上、下冲程中所做的功不相等。第19页/共69页平
8、衡方式气动平衡:(1)气包内的气体压缩与膨胀(2)多用于大型抽油机;(3)节约钢材;(4)改善抽油机受力状况;(5)加工质量要求高 (如气包的密封性等)。第20页/共69页机械平衡游梁平衡:游梁尾部加平衡重;曲柄平衡(旋转平衡):平衡块加在曲柄上;复合平衡(混合平衡):游梁尾部和曲柄上都有平衡重。第21页/共69页平衡检验方法1)测量驴头上、下冲程的时间平衡条件下上、下冲程所用的时间基本相等。如果上冲程快,下冲程慢,说明平衡过量。2)测量上、下冲程中的电流平衡条件下上、下冲程的电流峰值相等。如果上冲程的电流峰值大于下冲程的电流峰值,说明平衡不够。第22页/共69页游梁式抽油机型号表示的意义CY
9、J 12-3.3-70(H)B(Y;B;Q)平衡方式F:复合平衡Y:游梁平衡B:曲柄平衡Q:气动平衡减速箱曲柄轴最大允许扭矩(kN.m)悬点最大负荷10KN光杆最大冲程,m游梁式抽油机系列代号CYJ 常规型CYJQ前置型CYJY异相型减速箱齿轮形状代号:H点啮合双圆弧齿;渐开线人字型齿省略;第23页/共69页二、链条式抽油机1.链条式抽油机结构:主要由六大系统组成动力传动系统 换向系统 平衡系统 悬重系统 润滑系统 电控系统 链条式抽油机结构示意图 第24页/共69页二、链条式抽油机2.链条式抽油机的特点冲程长、冲数低、适用于深井和稠油开采90%冲程长度时匀速运动,惯性载荷和动载荷小,平衡程度
10、好峰值扭矩小节电、系统效率高节约钢材运动部件寿命较短现场较难维护第25页/共69页链条式抽油机皮带式抽油机第26页/共69页链传式抽油机天轮式抽油机直线往复式抽油机第27页/共69页第三节 抽油杆Sucker Rod作用:在抽油装置中抽油杆是中间部分,起连接抽油机与抽油泵,并把抽油机的动力传递给抽油泵的作用。100多年前我国四川盐卤井中使用藤条做的抽油杆1984年美国Samuel M.Jones 第一个获得金属抽油杆专利20世纪70年代以来,发明新材料、新技术、新工艺的新型抽油杆抽油杆的类型:(1)根据化学成份,抽油杆可分为碳钢抽油杆、合金钢抽油杆及玻璃钢抽油杆等类型。(2)根据抽油杆在杆柱中
11、起的作用,抽油杆又可分为光杆、普通抽油杆和加重杆。第28页/共69页第三节 抽油杆Sucker Rod 抽油杆:能量传递工具。1-1-1-1-外螺纹接头;外螺纹接头;2-2-2-2-卸荷槽;卸荷槽;3-3-3-3-推承面台肩;推承面台肩;4-4-4-4-扳手方径;扳手方径;5-5-5-5-凸缘;凸缘;6-6-6-6-圆弧过渡区圆弧过渡区第29页/共69页1.光杆光杆是抽油杆柱中最上端的一根抽油杆,其表面光滑,通过井口密封盘根,上端通过悬绳器和绳辫子与抽油机驴头相连。驴头在下死点时,光杆伸入盘根盒以下的长度称为方入,盘根盒以上到悬绳器之间光杆的长度称为方余,光杆的方入要大于光杆冲程。第30页/共
12、69页2.抽油杆抽油杆主要有钢制实心抽油杆玻璃纤维抽油杆空心抽油杆连续抽油杆几种类型。钢制抽油杆是常规有杆泵抽油系统常用的类型。常用的抽油杆直径有四种16,19,22,25mm第31页/共69页2.抽油杆超高强度抽油杆满足深抽和大排量生产玻璃钢抽油杆耐腐蚀、降低载荷和冲程损失空心抽油杆解决稠油和高凝油加药、热洗需要电热抽油杆解决稠油和高凝油电加热需要连续抽油杆改善断脱和偏磨柔性抽油杆:如钢丝绳抽油杆特种抽油杆第32页/共69页3.加重杆抽油杆柱在向下运动时,由于原油通过游动阀阻力作用向上顶托活塞,使与泵连接处的几根抽油杆受到压缩力作用发生弯曲,会加速这部分抽油杆的疲劳破坏,为延长抽油杆柱的工作
13、寿命,采用在泵以上几十米的杆柱直径加粗,称为加重杆。杆身直径有35、38、51mm。第33页/共69页抽油杆的杆体直径抽油杆的杆体直径分别为分别为13131313、16161616、19191919、22222222、25252525、28mm28mm28mm28mm,抽油杆的长度抽油杆的长度一般为一般为8000mm8000mm8000mm8000mm或或7620mm7620mm7620mm7620mm,另外,为了调节,另外,为了调节抽油杆柱的长度,还有长度不等的抽油杆短节。抽油杆柱的长度,还有长度不等的抽油杆短节。接箍接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。按其结构是抽油杆组合成抽油杆柱时的
14、连接零件。按其结构特征可分为:普通接箍、异径接箍和特种接箍。特征可分为:普通接箍、异径接箍和特种接箍。普通接箍:普通接箍:普通接箍:普通接箍:连接等直径的抽油杆连接等直径的抽油杆异径接箍:异径接箍:异径接箍:异径接箍:用于连接不同直径的抽油杆用于连接不同直径的抽油杆特种接箍:特种接箍:特种接箍:特种接箍:主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍,用于斜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,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油管的磨损扶正器扶正器扶正器扶正器抽油杆的强度:抽油杆的强度:C C C C级杆级杆(570MPa)(570
15、MPa)(570MPa)(570MPa)、D D D D级杆级杆(810MPa)(810MPa)(810MPa)(810MPa)第34页/共69页超高强度抽油杆超高强度抽油杆超高强度抽油杆超高强度抽油杆玻璃钢抽油杆玻璃钢抽油杆玻璃钢抽油杆玻璃钢抽油杆空心抽油杆空心抽油杆空心抽油杆空心抽油杆电热抽油杆电热抽油杆电热抽油杆电热抽油杆连续抽油杆连续抽油杆连续抽油杆连续抽油杆柔性抽油杆:如钢丝绳抽油杆柔性抽油杆:如钢丝绳抽油杆柔性抽油杆:如钢丝绳抽油杆柔性抽油杆:如钢丝绳抽油杆特特种种抽抽油油杆杆第35页/共69页悬绳器悬绳器是连接光杆与绳辫子的工具,由上下两块扼板组成,光杆穿过下扼板由楔形卡瓦固定在
16、上扼板上,两股钢丝绳穿过上扼板,由楔形卡瓦固定在下扼板上。悬绳器在抽油机工作时,承担整个工作载荷,在测示功图时安装测试传感器。悬绳器结构示意图第36页/共69页盘根盒盘根盒又叫光杆密封装置作用:密封光杆与油管之间的环形空间,防止井口漏油。1弹簧座;2弹簧;3下压帽;4胶皮盘根;5盘根盒;6上压帽;7盘根帽;8撬杆;9装机油;10光杆第37页/共69页井口装置 1.组成:套管头油管头抽油三通光杆密封器(盘根盒)正常抽油时,胶皮闸门打开,上部盘根盒里的胶皮盘根抱住光杆,起密封井口和防喷的作用。当更换上部密封盘根时,关闭下部的胶皮闸门,起临时密封井口的作用。抽油井口装置示意图 第38页/共69页第四
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