有桿泵

有桿泵一般是指利用抽油桿上下往復運動所驅動的柱塞式抽油泵。有桿泵採油具有結構簡單、適應性強、維修管理方便、和壽命長的特點，是目前國內外套用最廣泛的機械採油方式。 有桿泵是最常用的單缸單作用抽油泵，其排油量取決於泵徑和泵的衝程、沖數。在中深井中泵的效率為50%左右，適用於中、低產量的井。

基本介紹

• 中文名：有桿泵
• 外文名：sucker rod pump
• 行    業：石油開採
• 其他名稱：抽油泵
• 效率：50%左右
• 組成部分：抽油機、抽油桿柱

組成

典型的有桿抽油裝置主要由三部分組成

一是地面驅動設備即抽油機；

二是安裝在油管柱下部的抽油泵；

三是抽油桿柱，它把地面設備的運動和動力傳遞給井下抽油泵柱塞使其上下往復運動，使油管柱中的液體增壓，將油層產液抽汲至地面。就整個有桿抽油生產系疵而言，還包括供給流體的油層、用於懸掛抽油泵並作為舉升流體通道的油管柱、井下器具（油管錨、氣錨、砂錨等）、油套管環形空間及井口裝置等。

抽油機

抽油機（pumping unit），是有桿抽油的地面驅動設備。按其基本結構，抽油機可分為游梁式和無游梁式兩大類，目前國內外套用最為廣泛的是游梁式抽油機（俗稱磕頭機）。游粱式抽油機主要由游梁-連桿-曲柄（四連桿） 機構、減速機構（減速器）、動力設備（電動機） 和輔助裝置等四部分組成，如圖2 所示。游粱式抽油機工作時，電動機（或其它動力機） 通過傳動皮帶將高速旋轉運動傳遞給減速器的輸入軸，經減速後由低速旋轉的曲柄通過四連桿機構帶動游梁作上下往復擺動。游梁前端圓弧狀的驢頭經懸繩器帶動抽油桿柱作上下往復直線運動。

根據結構形式不同，游梁式抽油機分為常規型（普通型）、異相型和前置型。常規型和前置型是游梁式抽油機的兩種基本型式。

（一）常規型游梁式抽油機

常規型游梁式抽油機是目前油田使用最廣的一種抽油機。其結構特點是：支架位於游粱的中部，驢頭和曲柄連桿分別位於游梁的兩端，曲柄軸中心基本位於游梁尾軸承的正下方，上下衝程運行時間相等。

游梁式抽油機主要是由游梁一連桿一曲柄機構、減速機構（減速器）、動力設備（電動機）和輔助裝置等四部分組成，游梁式抽油機工作時，電動機（或其它動力機）通過傳動皮帶將高速旋轉運動傳遞給減速器的輸入軸，經減速後由低速旋轉的曲柄通過四連桿機構帶動游梁作上下往復擺動。

（二）異相型游梁式抽油機

異相型游粱式抽油機是20 世紀70 年代發展起來的一種性能較好的抽油機。從外形上看，它與常規型游梁式抽油機並無顯著差別，故常規型與異相型也稱後置型抽油機。異相型游梁式抽油機的結構特點是：曲柄軸中心與游梁尾軸承存在一定的水平距離；曲柄平衡重臂中心線與曲柄中心線存在偏移角（曲柄平衡相位角）。使得上衝程的曲柄轉角明顯大於下衝程，從而降低了上衝程的運行速度、加速度和動載荷，達到減小抽油機載荷、延長抽油桿壽命和節能的目的。

（三） 前置型游梁式抽油機

前置型游梁式抽油機的結構特點是：支架位於游梁的一端，驢頭和曲柄連桿同位於另一端。在相同曲柄半徑下，前置型的衝程長度明顯大於常規型，而抽油機的規格尺寸較常規型小巧。這種抽油機上衝程運行時間長於下衝程運行時間，從而降低了上沖

前置型游梁式抽油機

程的運行速度、加速度和動載荷。前置型多為重型長衝程抽油機，除採用機械平衡外還採用氣動平衡。

為了增大衝程、節能及改善抽油機的結構特性和受力狀態，國內外還出現了許多變形游梁式抽油機，如雙驢頭式、旋轉驢頭式、大輪驢頭式、大輪式以及斜直井游梁式抽油機。

為了擴大有桿泵抽油的適用範圍，改善其技術經濟指標，國內外還發展了許多不同類型的無游梁抽油機（特別超長衝程抽油機），如鏈條式、增距式和寬頻式抽油機等，主要特點多為長衝程和慢沖次，以適應深井和稠油的特殊需要。

抽油泵

抽油泵（有桿泵sucker rod pump），是有桿抽油系統的井下關鍵設備，安裝在油管柱的下部，沉沒在井液中，通過抽油機、抽油桿傳遞的動力抽汲井內的液體。它所抽汲的液體中常會含有蠟、砂、氣、水及腐蝕物質，又在數百米到上千米的井下工作，泵內壓力有時高達10 MPa 以上。為了使抽油泵能適應井下複雜的工作環境和惡劣的條件，對抽油泵基本要求是：結構簡單、強度高；工作可靠，使用壽命長；便於起下而且規格類型能滿足不同油田的採油工藝需要。

（二）泵的工作原理

抽油泵主要由泵筒、柱塞、固定閥和遊動閥四部分組成。泵筒即為缸套，其內裝有帶遊動閥的柱塞。柱塞與泵筒形成密封，用於從泵簡內排出液體。固定閥為泵的吸入閥，一般為球座型單流閥，抽油過程中該閥位置固定。遊動閥為泵的排出閥，它隨柱塞運動。

抽油泵工作原理

柱塞上下運動一次稱一個衝程，也稱一個抽汲周期，其間完成泵進液和排液的過程，如圖5 所示。

1.上衝程

抽油桿柱向上拉動柱塞，柱塞上的遊動閥受油管內液柱壓力而關閉。此時，柱塞下面的下泵腔容積增大，泵內壓力降低，固定閥在其上下壓差作用下打開，原油吸入泵內。與此同時，如果油管內已逐漸被液體所充滿，柱塞上面的液體沿油管排到地面。原來作用在固定閥上的油管內液柱重力將從油管轉移到柱塞上，從而引起抽油桿柱的伸長和油管柱縮短。抽油機驢頭上承受的靜載荷為抽油桿柱重量與柱塞以上的液柱重量之和。

所以，上衝程是泵內吸入液體，而井口排出液體的過程。造成吸液進泵的條件是泵內壓力（吸入壓力） 低於沉沒壓力。

2．下衝程

抽油桿柱帶動柱塞向下運動。柱塞壓縮固定閥和遊動閥之間的液體：當泵內壓力增加到大於泵沉沒壓力時，固定閥先關閉，當泵內壓力增加到大於柱塞以上液體壓力時，遊動閥被頂開，柱塞下面的液體通過遊動閥進入柱塞上部，使泵排出液體。由於有相當於衝程長度的一段光桿從井外進入油管，將排擠出相當於這段光桿體積的液體。原來作用在柱塞以上的液體重力轉移到固定閥上，因此引起抽油桿柱的縮短和油管的伸長。

所以，下衝程是泵向油管內排液的過程，造成泵排出液體的條件是泵內壓力高於柱塞以上的液柱壓力。

抽油桿柱

普通抽油桿通過接箍連線成抽油桿柱（sucker rod string），上經光桿連線抽油機，下接抽油泵的柱塞，其作用是將地面抽油機懸點的往復運動傳遞給井下抽油泵。

普通抽油桿其桿體是實心圓形斷面的鋼桿，其特點是：結構簡單、易製造、成本低。主要用於常規有桿抽油方式。

有桿泵工作過程

為了滿足高含水、稠油、高含蠟、含腐蝕介質以及深井和斜井採油的需要，國內外套用了許多結構、材料、用途與普通抽油桿不同的特種抽油桿，如超高強度抽油桿、玻璃鋼抽油桿、空心抽油桿和連續抽油桿等。

抽油桿柱中，除了抽油桿柱和接箍外還有一些附屬器具，主要有：

（1）光桿。位於抽油桿最上端，其作用是連線驢頭鋼絲繩與井下抽油桿，並同井口盤根配合密封抽油井口。因此，對其強度和表面光潔度要求較高。

（2）加重桿。用於大泵抽油、稠油井和深井，抽油桿柱的下部採用加重桿，防止抽油桿柱下部發生縱向彎曲，減少抽油桿的斷脫事故。

（3）抽油桿扶正器。用於斜井和叢式井，使抽油桿處於油管中心，不直接與油管接觸，減少抽油桿的磨損、振動和彎曲。

此外還有用於減少抽油桿振動的減振器、防止抽油桿接箍旋鬆的防脫器等。