抽油机

开采石油的一种机器设备

抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”。抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。根据是否有游梁，可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。

游梁式

游梁式抽油机的基本特点是结构简单，制造容易，使用方便，特别是它可以长期在油田全天候运转，使用可靠。因此，尽管它存在驴头悬点运动的加速度较大、平衡效果较差、效率较低、在长冲程时体积较大和笨重等缺点，但仍然是应用最广泛的抽油机。

工作原理

游梁式抽油机的工作原理是：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，经悬绳器总成带动深井泵工作。

游梁式抽油机的主要部件有：提供动力的动力机；传递动力并降低速度的减速器；传递动力并将旋转运动变成往复运动的四杆机构（曲柄、连杆、游梁、支架及横梁和底座）；传递动力并保证光杆做往复直线运动的驴头及悬绳器总成；使抽油机能停留在任意位置的刹车装置以及为使动力机能在一个较小的负载变化范围内工作的平衡装置等。

分类

游梁式抽油机根据平衡方式不同可分为：游梁平衡型、曲柄平衡型、复合平衡型、气动平衡型。

游梁式抽油机根据结构型式不同可分为不同抽油机。

常规型游梁式抽油机：驴头和曲柄连杆机构分别位于支架前后，平衡角为零的游梁式抽油机。

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。

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。

双驴头型游梁式抽油机：悬挂光杆的驴头和曲柄连杆机构分别位于支架前后，在一冲程过程中，后臂长度和连杆长度不为常数的游梁式抽油机。

无游梁式

为改善抽油机的运动性能，提高节能效果，减少整机重量和占地面积，近年在油田现场应用的无游梁式抽油机主要有链条抽油机和钢绳抽油机。

链条抽油机

在结构原理上，它不同于游梁式抽油机在于它运用的是曲柄滑块机构。工作原理是由动力机供给动力，经减速器将动力机的高速转动变为链条的低速转动，并由特殊链节及主轴销—滑块机构将旋转运动变为抽油机往返架的上、下往复运动，经绕过天车轮的悬绳器总成带动深井泵工作。

主要由动力传动系统、换向系统、平衡系统、悬重系统及机架底座等组成。链条抽油机具有结构紧凑、平衡调节方便、冲程长等显著优点，特别适用于在大型机及海洋采油平台或丛式井采油上应用。但因运动件多、管理难度大、可靠性低等缺点影响了其现场应用与发展。虽然为提高可靠性，在用特制平胶带代替悬重钢丝绳、增加主链条改善受力状况及改变平衡方式等方面做了一些改进，但在现场的应用仍因寿命较短而逐渐减少。

钢绳抽油机

外型上类似于链条抽油机，其原理结构不同在于它是通过控制系统直接控制电动机带动滚筒正反转动，经绕过滚筒的悬绳器总成带动深井泵工作。也因电器系统的长期可靠性问题等原因未能得到广泛应用。其它无游梁式抽油机如液压抽油机、曲柄连杆式抽油机也有试用。

技术参数

抽油机的主要技术参数包括额定悬点载荷，光杆最大冲程，减速器额定扭矩及最高冲次等，其定义和数字在标准中都已规范。

额定悬点载荷：悬绳器挂光杆处承受的光杆拉力的额定值，kN。它主要决定了抽油机的工作能力，影响可下井抽油泵的泵径与泵深。

光杆最大冲程：调整抽油机冲程调节机构，使光杆能获得的最大位移，m;它主要决定了抽油机的基本尺寸与重量，影响油井的产量。

最高冲次：动力机输出轴上装设计允许的最大直径胶带轮时，或减速器输入轴上装设计允许的最小直径胶带轮时，抽油机所获得的冲次，它主要关系着抽油机功率的配备，与最高冲次一样影响油井的产量。

减速器额定扭矩：减速器输出轴允许的最大扭矩，kN.m；它主要决定了减速器的尺寸与重量，它与上述三个参数间存在一定关系，关系着抽油机功率的配备，影响油井工况的选用。

操作规程

启动前的检查与准备

1、检查重要部位是否完好（如地脚螺栓、刹车、游梁式抽油机的曲柄销等部位有无缺损与松动）。

2、检查减速箱油是否适量（如非长期停用，可通过观察是否有漏油或盗油现象来初步判断）。

3、检查是否无妨碍运转的物体。

4、检查油井流程是否正确与畅通。

5、检查供电系统是否正常（重点检查各种保护及接地装置是否良好，如有转换开关的应在手动位置，合上电源总开关，检查电压是否在额定值的-5%～+10%内）。

启动操作

1、摘除刹车安全锁块，松开刹车（注意刹瓦是否完全松开）。

2、待抽油机静止后，点动手动启停按钮（站在配电控制柜侧面，雨雪季节应戴绝缘手套），观察有无异常情况并及时排除（如启不动、皮带打滑、有异响异味等）。

3、如有转换开关应扳向正常位置后，按启动按钮（如一次不能启动时，应利用惯性，作2－3次启动。如仍启不动时，应进行检查，问题排除后再重新启动抽油机）。

启动后的检查工作

1、检查有无异响。2、检查有无异味。3、检查有无异色。4、检查有无振动。5、检查有无漏油。6、检查有无超载。

停机操作

1、当抽油机运转在所需要的位置时，按停止按钮。

2、缓慢刹紧刹车，使抽油机停止在所需要的位置上（当油井气量大时，则应停在下死点；当含砂量大时，则应停止在上死点。维修时，应停在方便工作的位置）。

3、挂上刹车安全锁块。

4、如有转换开关应扳向手动位置，关闭电源总开关

节电技术

抽油机其实和我们平时家里自己打的水井抽水的原理一样，也是通过一个活塞拉杆（抽油杆）的抽汲作用把油抽上来，然后通过地下埋的管道送走。唯一不同的地方就是这个拉杆的动作是通过一个电机来带动的。

抽油机国内有很多种形式，一般常见的就是电视上看到的那种带有一个大大的扇形铁块那种，来回运动，形象地成为“磕头机”。也有直线电机带动的，体积小，据说节能效果好些，但是成本比较高。

抽油机这样的外形设计不是为了节能，而是从减少对电网影响的角度来考虑的，因为我们知道当抽油杆下落是，电机是不做功的，相反还有电能回馈电网，油田的抽油机比较多，这些回馈的电能使电网产生了严重的畸变，所以有的抽油机就带了回馈制动或者回馈逆变等多种处理方式。

抽油机的节电技术主要有两大类:一是开发不同类型的抽油机节能电机，如超高转差率电动机、三相永磁同步电机、高启动转矩双定子结构电机和电磁调速电机等。但由于资金投入太大，在许多油田用节能电机取代普通异步电机尚无法全面推广。二是使用节能配电箱，采用改变定子绕组的接法可以改变电机电压，但电机只能得到固定电压，节电效果并不理想。

抽油机的节电技术采用变频调速控制，则可以改变抽油机长期处于低效做功的状态，使其工作方式与油井实际负荷相匹配，保证每次都抽油，减少低效甚至无效抽取，从而降低电费开支，减少维护成本，提高运行效率。效果如下：

（1）变频器具有软起动功能起动时电流较小，对电网冲击小，起动时能耗大为降低。避免了启动时的相当于3～7倍的额定电流，避免了不必要的电能损耗。同时减少了对电动机，变速箱，抽油机等大机械的冲击，延长了相关设备的使用寿命。在工作中电机的功率因数可从0.2～0.5提高到0.8，减轻电网和变压器的负担，降低线损，大量减少了无功损耗。

（2）引进变频器控制可实现设备上，下行程自动识别从而控制石油抽油机上、下行程的电机运行频率分别可调，以改变抽油机上、下行程的运行速度。解决了因更换皮带轮调速造成的停产，从而提高了生产效率。同时达到满足泵效的情况下耗用最少的电能。

（3）由于抽油机下行时负载性质为位势负载，变频器加装能耗制动功能后恰能适应其工况。对于改变抽油机转速调节最佳工作状态带来很大方便。降低漏失，提高泵效。

塔架式数控

塔架式数控抽油机属于“长冲程、低冲次”机电一体化的抽油机，是现代机械制造技术、控制技术、功率电子技术与机电一体化技术集成创新的完美结合它采取控制系统驱动电机运行，通过组合减速传动使抽油机的动力源和终端负载作换向运动，拖动抽油杆上下反复运行，抽油杆和配重形成了天平式的平衡，相互不断地交换储存和释放势能的过程，实现了运行时的平衡，使机械效率达到90%以上，无功损耗接近于零，起到了四两拨千斤的效果，与常规抽油机相比节能效果达到30~70%，解决了常规抽油机机械效率低、难以实现长冲程和高耗能的难题。

塔架式数控抽油机的主要特点是：

1. 采用牢固耐用的组合减速传动系统，结合工业电脑数字化控制的永磁同步制动电机技术，实现了柔性启动、加速、减速、超低速运行，避免了抽油机在换向启动时的机械冲击，做到了抽油机只保养无大修，延长了抽油机的使用寿命。

2. 采用简练机身，最大限度的利用空间位置，突破了常规抽油机最大冲程和最低冲次的局限，最大冲程可达8米、最低冲次0.5次。扩大了抽油机的使用范围，扩展了抽油机的使用范围，特别适合中高含水期大排量、深井、稠油井的重载强抽；延长了抽油杆、抽油泵的使用寿命，适合了当今大排量、低渗透、稠油井、深井的不同开采的需要。

3. 运用变频调速和程序自动控制技术，变传统机械式抽油为现代智能化采油，运行效率高、能耗少、使用可靠，一举将传统的机械采油装备带入了电子时代。采用无线遥控操作，液晶屏数字显示，清晰可见，调整参数（冲程、冲次）简便易行，无级分别调整上下冲程的冲次。可根据井下工况随时改变参数，达到最大泵效及工艺的要求。

4. 独特的配重设计，能轻松、迅速地完成调整平衡的作业。

5. 可靠的安全保障，运行时运动件与人隔离；操作机器与高压电隔离；调平衡时配重块落地调整安全无忧，电脑全方位监控抽油机运行，具有过载、失载、缺相等多种保护功能并有自动起机、不平衡报警、停机、显示故障原因、历史故障记录等保护功能。

6. 牢固耐用使用方便。抽油机装卸载、调防冲距上提下挂、碰泵等不用辅助设备即可完成。

主要类型

世界各国仍然大面积的应用游梁式抽油机，美国生产游梁式抽油机的厂家有十几家，品种、型号繁多，此外，英国、法国、前苏联、罗马尼亚等国均有生产多种抽油机的厂家。

美国API Spec11E《抽油机规范》中规定，抽油机共有77种规格，悬点最大载荷为9~214 kN，冲程长度0.4~7.6 m。Lufkin公司是美国生产抽油机最早和最大的公司，在1923年生产了美国第一台游梁抽油机，1931年率先研制了两块平衡重的曲柄平衡抽油机，1959年研制了前置式抽油机，也是最早生产前置式气平衡抽油机的一家公司。Lufkin公司生产B、C、M、A等4种系列抽油机，B系列游梁平衡抽油机有8种规格，悬点最大载荷24～49.4 kN，冲程长度0.6~1.21 m。C系列曲柄平衡抽油机有64种规格，悬点最大载荷24~165.5 kN，冲程长度0.76~4.2 m。M系列前置式抽油机有46种规格，悬点最大载荷64.86~193.68 kN，冲程长度1.62~5.68 m。A系列前置式气平衡抽油机有26种规格，悬点最大载荷78.47~213.1 kN，冲程长度1.62~6.09 m。

俄罗斯生产13种规格游梁抽油机，悬点最大载荷20~200 kN，冲程长度0.6~6 m。还生产20种规格曲柄摇臂式抽油机，悬点最大载荷10~200 kN，冲程长度0.4~6 m。还生产06M型、液压驱动型、平衡液缸型等无游梁抽油机，悬点最大载荷150 kN，最大冲程长度10 m。

法国Mape公司生产了12种规格曲柄平衡游梁抽油机，悬点最大载荷160 kN，最大冲程长度4.2 m。还生产H系列长冲程液压驱动抽油机，悬点最大载荷199 kN，最大冲程长度10 m，最大冲次5 min-1。此外，Mape公司还生产立式斜井抽油机和液缸型抽油机，两种抽油机均已形成系列。

加拿大生产的液、电、气组合一体式HEP抽油机，悬点最大载荷72~103.9 kN，冲程长度1.63~4.27 m，具有较好的使用性能。

罗马尼亚按美国API标准生产了51种规格游梁抽油机，悬点最大载荷194 kN，最大冲程长度4.8 m。还生产35种规格前置式抽油机，悬点最大载荷194 kN，最大冲程长度5.4 m，配用7种规格减速器，最大扭矩105.1 kN·m。此外，罗马尼亚还生产前置式气平衡抽油机，悬点最大载荷152 kN，最大冲程长度4.2 m。

国内抽油机制造厂有数十家，产品类型已多样化，但游梁式抽油机仍处于主导地位。根据公开发表的资料统计，我国现有6大类共45种新型抽油机，并且每年约有30种新型抽油机专利，十多种新试制抽油机，已形成了系列，基本满足了陆地油田开采的需要。

根据市场供求信息，2007年，大庆油田装备制造集团研制成功新型抽油机——DCYJY-3-53HB抽油机。同时为满足大庆油田建设需要，这个集团还开展了DCYJY10-3-37HB和DCYJY-2.5-26HB低冲次抽油机的系列研发工作，并计划系列开发双驴头低冲次抽油机。

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