浅谈油田游梁式抽油机研究

摘要：游梁抽油机自诞生以来，历经了数百年应用，经历了各种工况和地况，目前是世界上应用最广泛的抽油设备之一。游梁式抽油机隶属于有杆抽油装置，它由动力机、减速器、机架和四连杆机构等部分组成。它是将动力机的连续圆周运动边成抽油杆柱及抽油泵柱塞的往复直线运动，从而将地下的原油开采出来。

本文通过研究油田几种常见游梁抽油机的结构和工作原理，对抽油设备在工作中产生的问题进行总结和分析。并对油田今后采用的抽油机型号和数量进行了预测。

关键词：油田 游梁式油机 预测改进

引言

虽然这种抽油机仍旧在油田普遍使用，但是，由于它受交变载荷的作用，曲柄平衡效果差，减速器输出的轴峰值扭矩大，增加了装机功率，工作效率低。根据现有数据推算，在未来的一段时间内，油田将进入抽油机更新时期。所以，设计抽油机时，一定要考虑抽油机本身主要构件的受力状况，增加构建的可靠性。在机型选择上，有向长冲程、低冲次、小载荷、小减速器发展的趋势。

一、游梁式抽油机结构组成

目前由于游梁式抽油机在油田生产应用中有很多变种和形式，因此以油田应用最为广泛的常规型游梁式抽油机为例进行说明。驴头装在游梁前端。它有一个较大的弧面，两根钢丝绳挂在驴头弧面上部的悬绳器上。驴头的作用是将游梁前端的往复圆弧运动转变为抽油光杆的垂直直线往复运动，从而保证抽油时光杆始终对准井口中心位置，所以驴头弧面在结构上是以游梁轴承支点为圆心，以游梁前臂长为半径的圆弧面。目前，游梁式抽油机多采用侧转式驴头，主要是修井时驴头移开井口比较方便。

游梁式抽油机的曲柄是成对使用的，分别装在减速器输出轴的两端。在曲柄上装有根据油井工况所配的平衡块。平衡块可以沿曲柄侧面移动，以调整平衡能力，取得较好的平衡效果。常规抽油机的平衡块都是条形的，它具有矩形截面的铸铁件，截面尺寸由中心向外减少曲柄大端与减速器轴间采用键加过盈连接，曲柄端头洗成通槽，以便可以产生较大的弹性变形，用螺母和螺栓将曲柄夹紧在减速器的输出轴上，从而在孔与轴的结合面产生较大摩擦力，增加连接的可靠性。

支架经轴承与游梁相连，在抽油机工作过程中，承受着悬点载荷和连杆拉力，是重要的承载部件，因此支架必须具有足够的强度和刚度。

底座是一个基础部件，俗称底盘或船形底座，用来安装减速器、支架以及动力机。底座采用型钢焊成，有足够的刚度和强度。在抽油机安装时，用紧固件把底座固定在专用的混泥土基础上。

减速器的油都采用挤压型工业齿轮油，考遇到气温影响，一般在冬季采用标号小一些的齿轮油，夏季采用标号大一些的齿轮油。减速器中，大齿轮靠油池浸油，小齿轮考大齿轮所带的油进行；高速轴（如主动轴）的轴承靠齿轮油的飞溅，低速轴（如被动轴、中间轴）的轴承则考刮油板供油。

抽油机的制动装置必须满足操作省力、制动快和安全可靠的要求。它的作用是当电源切断后，可使抽油机立即停止运转或停留在任意位置。制动装置由手柄、拉杆、增力摆动杆和制动器等部分组成。

二.常规型游梁式抽油机

常规型游梁式抽油机是油田最常见的抽油机之一，在各个井站都有安装使用。它的结构特点是：曲柄连杆机构和驴头分别位于指甲的前后两边，曲柄轴中心位于游梁尾轴承的正下方。它主要有动力机、减速器、曲柄、连杆、横梁、驴头、支架、底座、刹车装置、悬绳器以及平衡重物等部分组成。

由于发动机安装位置的不同，常规型游梁式抽油机分为两种：一种是将发动机安装与抽油机底座的尾部，是常见的结构方案；另一种将发动机安装于抽油机下面，这种结构很少出现。

除发动机位置外，减速器的安装也不尽相同，如将减速器直接安装在底座上，这样做降低了机架高度，减小了总体质量。但因为要保证曲柄和平衡块有足够的回转空间，抽油机需要安装在较高的水泥基础上，这样给维修方面造成很大的不便。所以油田方面常采用另一种安装方式，就是将减速器安装在用钢板焊成的较高底座上，而基础则可降为与地面一样的高度，这样做对抽油机的安装和维修都提供了很大的方便。

三.异相型游梁式抽油机

异相型游梁式抽油机啊具有较大的极位夹角（大约12°左右），这使抽油机上冲程时曲柄转过的角度增加12°为192°，下冲程时曲柄转过的角度减少12 °为168°。当曲柄转速不变时，悬点上冲程时间大于下冲程，上冲程时悬点的加速度和动载荷减小。由于平衡相位角改善了平衡效果，从而使减速器的最大扭矩峰值降低，工作扭矩较均匀，所需电动机率减小，一程度上达到了节能的效果。

双驴头游梁式抽油机，它的运动部件与常规游梁式抽油机相同，但在游梁后端又装了一个驴头，驴头的弧面圆心与游梁摆动中心重合。双驴头游梁式抽油机由于采用游梁后端驴头悬挂平衡重块的平衡方式，使悬点的部分载荷以及平衡块的质量有结构件游梁、轴承所承受，从而减小了减速器、曲柄、曲柄销、连杆、横梁等传动部件的载荷，使部件的工作可靠性大大提高并延长了各部件的使用寿命；另外，这种平衡方式的平衡效果较好，平衡块分为大小块，调整准确，操作方便。

四.游梁式抽油机基本参数

所谓游梁式抽油机的基本参数就是指表明游梁式抽油机的主要性能、基本结构及其主要尺寸的一组参数。游梁式抽油机的基本参数主要有：额定悬点载荷，减速器额定扭矩，光杆最大冲程。

额定悬点载荷W 这个参数是指在游梁式抽油机各构件强度和刚度允许条件下，悬绳器上的载荷最大允许值。

五.游梁式抽油机的抽汲工作参数和驴头悬点载荷

目前，游梁式抽油机抽汲工况可分为五种：正常工况、长冲程工况、短冲程工况、高冲刺工况和低冲次工况。

1.正常抽汲工况 所谓正常抽汲工况，是指对抽油机而言当要获得所需的油井产液量时，抽油机的最大冲程长度和最小泵径，而采用额定或较低的冲程次数的工作方式。

2.长冲程工况 采用长冲程工况时，有很多好处。

3.高冲次工况 虽然高冲次工况工作时，其驴头悬点的动载荷和振动载荷都会增加，其工件工作循环次数也会增加，所以从表面上看，这样做会对抽油杆和抽油泵不利的，甚至会减少工件使用寿命。

4.短冲程工况 当井较浅而且油井的产液量不大时，可以采用短冲程抽汲工况，以使小型抽油机来完成任务

5.低冲次工况 低冲次工况主要用于稠油的开采，可以减少抽油杆和抽油泵的下行阻力。

悬点冲程长度是抽油机的一个重要工作参数，对于有感抽油设备，上下冲程的悬点载荷变化会使抽油杆和有关产生变形，导致有效冲程长度的减少。这时候，为了保证有感抽油设备的一定产量，在不改变冲刺的情况下，需要增加悬点的冲程长度。这样做有很多好处，比如：减小了抽油杆的相对变形值，提高了抽油泵的充满系数和排量系数；改善了抽油杆的工作条件，延长了抽油杆的使用寿命，提高了抽油杆的可靠性。提高了游梁式抽油机的效率。

六.结论

油田对抽油机的需求，又向长冲程、低冲次、低悬点载荷、低减速器扭矩发展的趋势；另外在设计适合油田所需的抽油机的同时，一定要考虑抽油机本身主要构件的受力情况，增加构建的可靠性；最后，新型材料的研发和应用也将成为抽油机生产改造的一个不容忽视的因素。

参考文献

[1]《采油工程》 主编 于云绮 石油工业出版社

[2]《采油工程手册》 主编 万仁浦 石油工业出版社

[3]《采油机械》 作者 陈军 綦耀光