淺談無游梁式抽油機

盧旺達??

摘 要： 隨著采油設備的深入研究，抽油機在最初的雛形上有了長足的發展。傳統的游梁式抽油機以適應野外惡劣工作環境等明顯優勢，區別于其它眾多類型的抽油機，而且以其結構簡單、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，一直占據有桿泵采油地面設備的主導地位。

關鍵詞： 游梁式抽油機；電機；鏈條抽油機

【中圖分類號】 TE933 【文獻標識碼】 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，并且在常規型基礎上發展了多種型式。

常規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運動變成驢頭懸點的往復運動，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，使電機處于發電機狀態。因此，在上、下沖程中，電機的負載極不均勻，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，抽油桿斷裂現象增加，能耗過多。

游梁式抽油機以其特別能適應野外惡劣的工作環境等明顯優勢，區別于其它眾多類型的抽油機。常規型游梁式抽油機更是以其結構簡單、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，一直占據有桿采油地面設備的主導地位。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、節省電能等優點，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，軌跡鏈條上有一個特殊的鏈節，其上裝有主軸銷和滑塊，主軸銷可在滑塊的銅套中轉動，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動主動鏈輪旋轉，使得垂直布置的環形軌跡鏈條在主、被動鏈輪（主、被動鏈輪齒數相等，垂直布置）之間運轉；軌跡鏈條則通過特殊鏈節上的主軸銷和滑塊帶動往返架順著機架上的軌道作往復勻速直線運動；若特殊鏈節自鏈輪右邊向下運動，往返架被拉向下，達極限位置時，特殊鏈節作復合運動，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構，但其傳動效率與游梁式抽油機區別不大。其優點是： （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，因而動載比較小； （2）總機重量小，為常規游梁抽油機的1/3-1/2； （3）結構緊湊，占地面積小； （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，容易發生折斷事故，而且往往造成機箱內部件損壞；（3）往返架上部兩個導輪不能得到良好的潤滑，易發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 40 年代，上世紀 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雜，液壓元件可靠性差和效率不高等原因，發展比較緩慢。近年來，由于制造工藝及液壓元件質量不斷提高，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節沖程長度、沖次，懸點振動載荷小，控制靈活、方便等優點，可以適應不同的油井狀態。液壓抽油機主要由液壓驅動系統、平衡系統等組成。液壓驅動系統主要用于驅動抽油桿，帶動抽油泵作上、下往復運動；平衡系統主要用于控制和調節工作行程換向和抽油桿柱運動的平衡，使電動機的負載均勻，達到節省能源的目的。液壓抽油機從結構原理方面打破了游梁式抽油機將電能轉換成旋轉運動，再利用機械方法將旋轉運動轉變為往復直線運動的模式，利用液壓換向實現直線往復運動，傳動效率高，一個沖程內 90%以上的時間均處于勻速狀態，慣性載荷小，運動性能好。但是，其可靠性差，適應性差，所以工業應用仍不多。

2.3 直線電機抽油機。

直線電機抽油機現階段大多數是地面形式，這種抽油機和傳統游梁式抽油機相比，在效率和節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直線運動的直線電機，電機控制系統，承受載荷的桁架和頂部轉向輪，剎車制動系統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（經頂部轉向輪轉向），在通入變頻控制器輸出的低頻電流后，進行直線往復運動，并帶動抽油桿達到往復抽油目的。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，通過頂部轉向輪之后，構成天平式平衡。平衡重等于抽油桿質量加上半個液柱載荷；當抽油機電機拖動抽油桿上行時，抽油桿的質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；當抽油桿下行時，抽油桿靠自身質量下行，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域，相關產品已經出現，但是大都是應用方面的研究，對于其特殊電機的設計及分析方面的理論研究幾乎沒有找到相關文獻及書籍。潛油直線電機抽油機省去了地面上各種笨重的裝置，大大簡化了系統結構，減小了損耗，提高了系統效率，節能效果好，并且能適應惡劣工作環境，特別適合深井、稠油等油井使用，為新型節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的新型抽油機。

參考文獻

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