淺談無游梁式抽油機

盧旺達??

摘 要： 隨著采油設(shè)備的深入研究，抽油機在最初的雛形上有了長足的發(fā)展。傳統(tǒng)的游梁式抽油機以適應(yīng)野外惡劣工作環(huán)境等明顯優(yōu)勢，區(qū)別于其它眾多類型的抽油機，而且以其結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、堅實耐用、可靠性強、操作簡便、維修方便、維護費用低等特點，一直占據(jù)有桿泵采油地面設(shè)備的主導(dǎo)地位。

關(guān)鍵詞： 游梁式抽油機；電機；鏈條抽油機

【中圖分類號】 TE933 【文獻標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 2236-1879（2018）11-0139-01

1引言

游梁式抽油機是最古老、應(yīng)用最廣泛的一種型式，工作可靠、堅實，使用和維修方便，并且在常規(guī)型基礎(chǔ)上發(fā)展了多種型式。

常規(guī)型游梁式抽油機其工作過程為：用電機帶動減速機，減速機帶動皮帶輪，皮帶輪帶動曲柄連桿將旋轉(zhuǎn)運動變成驢頭懸點的往復(fù)運動，依靠抽油桿和光桿傳遞運動，帶動井下抽油泵柱塞提上放下，而將油帶出地面進入輸油管道中或儲油罐中，完成抽油過程。

抽油機工作時，在上、下沖程中，電動機所承受的載荷相差很大。上沖程時，驢頭懸點靜載荷主要是抽油泵柱塞以上的液柱重量與抽油桿重量之和，提起這部分重量電機需要作很大的功；而下沖程時，液柱重量轉(zhuǎn)移到固定閥和油管上，驢頭僅承受抽油桿柱的重量，電機不僅無需做功，反而由于抽油桿自重下落，使電機處于發(fā)電機狀態(tài)。因此，在上、下沖程中，電機的負(fù)載極不均勻，加上懸點運動速度和加速度的變化，更加劇了這種不均勻性。結(jié)果使抽油機振動加劇，電機、減速箱、抽油泵等效率降低，壽命縮短，抽油桿斷裂現(xiàn)象增加，能耗過多。

游梁式抽油機以其特別能適應(yīng)野外惡劣的工作環(huán)境等明顯優(yōu)勢，區(qū)別于其它眾多類型的抽油機。常規(guī)型游梁式抽油機更是以其結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、堅實耐用、可靠性強、操作簡單、維修方便、維護費用低等特點，一直占據(jù)有桿采油地面設(shè)備的主導(dǎo)地位。但是，游梁式抽油機還是存在許多需解決的問題。

2主要的無游梁式抽油機

2.1 鏈條抽油機 。

鏈條抽油機是我國科技人員獨創(chuàng)的一種無游梁抽油機，具有慣性載荷小、沖程長度大、重量輕、節(jié)省電能等優(yōu)點，己在許多油田使用。由傳動部分（動力機，皮帶、皮帶輪、減速器、剎車和聯(lián)軸器等）、換向部分（主動鏈輪、被動鏈輪、往返架和軌跡鏈條等）、平衡部分（平衡缸、平衡鏈輪、空氣包、油包、平衡鏈條和壓縮機等）、懸吊部分（天車、鋼絲繩、懸繩器等）和機架等五部分組成。

鏈條抽油機的主要特點是采用了軌跡鏈條的換向機構(gòu)，軌跡鏈條上有一個特殊的鏈節(jié)，其上裝有主軸銷和滑塊，主軸銷可在滑塊的銅套中轉(zhuǎn)動，滑塊與往返架相連，并可在其中作水平滑動。工作時，電動機通過三角皮帶和減速箱驅(qū)動主動鏈輪旋轉(zhuǎn)，使得垂直布置的環(huán)形軌跡鏈條在主、被動鏈輪（主、被動鏈輪齒數(shù)相等，垂直布置）之間運轉(zhuǎn)；軌跡鏈條則通過特殊鏈節(jié)上的主軸銷和滑塊帶動往返架順著機架上的軌道作往復(fù)勻速直線運動；若特殊鏈節(jié)自鏈輪右邊向下運動，往返架被拉向下，達極限位置時，特殊鏈節(jié)作復(fù)合運動，井繞過鏈輪，到達鏈輪的左邊，進而帶動往返架一起向上運動；達上極限位置后，特殊鏈節(jié)又繞過上鏈輪到達右邊，再帶動往返架向下；往返架的上橫梁連接著繞過天車輪的鋼絲繩，通過懸繩器與光桿帶動抽油泵抽油。

此類抽油機雖取消了四連桿結(jié)構(gòu)，但其傳動效率與游梁式抽油機區(qū)別不大。其優(yōu)點是： （1）90%的沖程長度是勻速運動，只有換向期間才有短時間的加速度，因而動載比較?。?（2）總機重量小，為常規(guī)游梁抽油機的1/3-1/2； （3）結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??； （4）特別適合作為長沖程抽油機，加大沖程只需要加大塔架高度。

其缺點是： （1）鋼絲繩承受交變載荷，而且天輪直徑小，鋼絲繩通過天輪時反向彎曲，壽命較短； （2）軌跡鏈條和主軸銷是鏈條傳動的薄弱件，容易發(fā)生折斷事故，而且往往造成機箱內(nèi)部件損壞；（3）往返架上部兩個導(dǎo)輪不能得到良好的潤滑，易發(fā)生干磨造成部件松動、沖擊而損壞零部件。

2.2 液壓抽油機 。

液壓抽油機的研制，美、蘇等國始于上個世紀(jì) 40 年代，上世紀(jì) 50 年代末期我國也曾進行過研制和試驗。但由于制造工藝比較復(fù)雜，液壓元件可靠性差和效率不高等原因，發(fā)展比較緩慢。近年來，由于制造工藝及液壓元件質(zhì)量不斷提高，特別是采油工藝的需要，又引起人們的重視。液壓抽油機具有無級調(diào)節(jié)沖程長度、沖次，懸點振動載荷小，控制靈活、方便等優(yōu)點，可以適應(yīng)不同的油井狀態(tài)。液壓抽油機主要由液壓驅(qū)動系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)等組成。液壓驅(qū)動系統(tǒng)主要用于驅(qū)動抽油桿，帶動抽油泵作上、下往復(fù)運動；平衡系統(tǒng)主要用于控制和調(diào)節(jié)工作行程換向和抽油桿柱運動的平衡，使電動機的負(fù)載均勻，達到節(jié)省能源的目的。液壓抽油機從結(jié)構(gòu)原理方面打破了游梁式抽油機將電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動，再利用機械方法將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運動的模式，利用液壓換向?qū)崿F(xiàn)直線往復(fù)運動，傳動效率高，一個沖程內(nèi) 90%以上的時間均處于勻速狀態(tài)，慣性載荷小，運動性能好。但是，其可靠性差，適應(yīng)性差，所以工業(yè)應(yīng)用仍不多。

2.3 直線電機抽油機。

直線電機抽油機現(xiàn)階段大多數(shù)是地面形式，這種抽油機和傳統(tǒng)游梁式抽油機相比，在效率和節(jié)能方面有了很大的進步，其簡化了機械傳動過程。這種抽油機主要由往復(fù)直線運動的直線電機，電機控制系統(tǒng)，承受載荷的桁架和頂部轉(zhuǎn)向輪，剎車制動系統(tǒng)和拖動抽油桿的扁鋼絲繩組成。直線電機通過扁鋼絲繩直接與抽油桿連接（經(jīng)頂部轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向），在通入變頻控制器輸出的低頻電流后，進行直線往復(fù)運動，并帶動抽油桿達到往復(fù)抽油目的。采用天平平衡方式，平衡效果好。平衡箱和電機動子在一起，抽油桿用扁鋼絲繩直接與電機動子連接，通過頂部轉(zhuǎn)向輪之后，構(gòu)成天平式平衡。平衡重等于抽油桿質(zhì)量加上半個液柱載荷；當(dāng)抽油機電機拖動抽油桿上行時，抽油桿的質(zhì)量大部分靠平衡重拖動，電機拖動被平衡重平衡之后剩余的半個液柱載荷；當(dāng)抽油桿下行時，抽油桿靠自身質(zhì)量下行，電機拖動平衡箱上行，此時動子上行的拉力仍然是半個液柱的載荷。

地下式的直線電機的抽油機，也就是潛油式直線電機抽油機目前還是一個新的領(lǐng)域，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)，但是大都是應(yīng)用方面的研究，對于其特殊電機的設(shè)計及分析方面的理論研究幾乎沒有找到相關(guān)文獻及書籍。潛油直線電機抽油機省去了地面上各種笨重的裝置，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減小了損耗，提高了系統(tǒng)效率，節(jié)能效果好，并且能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境，特別適合深井、稠油等油井使用，為新型節(jié)能抽油機的制造開辟了一條新的道路，是一種值得研究與開發(fā)的新型抽油機。

參考文獻

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