试论有杆泵装置采油现状及存在的问题
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摘 要：有杆泵一般是指利用抽油杆上下往复运动所驱动的柱塞式抽油泵。有杆泵采油具有结构简单、适应性强和寿命长的特点，是目前国内外应用最广泛的机械采油方式。有杆泵采油包括游梁式有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油两种方法。其中游梁式有杆泵采油方法以其结构简单、适应性强和寿命长等特点，成为目前最主要的机械采油方法。
关键词：采油 有杆泵 现状
一、有杆抽油装置概述
典型的有杆抽油装置主要由三部分组成。一是地面驱动设备即抽油机；二是安装在油管柱下部的抽油泵；三是抽油杆柱，它把地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵柱塞使其上下往复运动，使油管柱中的液体增压，将油层产液抽汲至地面。就整个有杆抽油生产系统而言，还包括供给流体的油层、用于悬挂抽油泵并作为举升流体通道的油管柱、井下器具（油管锚、气锚、砂锚等）、油套管环形空间及井口装置等。
抽油机是有杆抽油的地面驱动设备。按其基本结构抽油机可分为游梁式和无游梁式两大类，目前国内外应用最为广泛的是游梁式抽油机（俗称磕头机）。游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄（四连杆）机构、减速机构（减速器）、动力设备（电动机）和辅助装置等四部分组成。游梁式抽油机工作时，传动皮带将电机的高速旋转运动传递给减速器的输入轴，经减速后由低速旋转的曲柄通过四连杆机构带动游梁作上下往复摆动。游梁前端圆弧状的驴头经悬绳器带动抽油杆柱作上下往复直线运动。根据结构形式不同游梁式抽油机分为常规型（普通型），异相型、前置型和异型等类型。常规型和前置型是游梁式抽油机的两种基本型式。
抽油泵是有杆抽油系统的井下关键设备，安装在油管柱的下部，沉没在井液中，通过抽油机、抽油杆传递的动力抽汲井内的液体。它所抽汲的液体中常会含有蜡、砂、气、水及腐蚀性物质，在数百米到上千米的井下工作，泵内压力会高达20MPa以上。为了使抽油泵能适应井下复杂的工作环境和恶劣的条件，对抽油泵基本要求是：结构简单、强度高；工作可靠，使用寿命长；便于起下而且规格类型能满足不同油田的采油工艺需要。
常规抽油杆通过接箍连接成抽油杆柱，上经光杆连接抽油机，下接抽油泵的柱塞，其作用是将地面抽油机悬点的往复运动传递给井下抽油泵。常规抽油杆的杆体是实心圆形截面的钢杆，其特点是：结构简单、易制造、成本低。主要用于常规有杆抽油方式。为了满足高含水、稠油、高含蜡、含腐蚀介质以及深井和斜井采油的需要，国内外开发并应用了许多结构、材料、用途与普通抽油杆不同的特种抽油杆，如超高强度杆、玻璃钢杆、铝合金杆、空心抽油杆、连续抽油杆和电热杆等。抽油杆柱中还有以下附属器具：光杆、加重杆、抽油杆扶正器。此外还有用于减少抽油杆振动的减振器、防止抽油杆接箍旋松的防脱器等。
二、有杆泵采油的现状
大庆油田是全国最大的油田，目前油田常用的抽油机包括：常规游梁式抽油机、前置式抽油机、异相曲柄抽油机、偏置式抽油机、摆杆式抽油机、双驴头式抽油机、复合轮式抽油机、摩擦换向式抽油机、六连杆增程式抽油机、偏轮式抽油机、B游梁式抽油机等等。部分新型节能抽油机正在实验当中，由于大部分新型抽油机各有优缺点，所以还没有大批量投入使用。
近年来，随着大庆油田老区块开发的不断深入，油田含水率迅速上升，开发经济效益逐年下降，剩余未动用储量绝大部分是有效厚度较小、储量丰度较低的难采储量。目前，企业在资金紧张、降低基本建设投资和控制生产成本的情况下，对于老区块应何时改变采油方式，才能延长油田的经济开采期；新区块如何根据其地质条件，选择最佳的举升方式，使油田获得更大的经济效益，是企业面临的新问题。因此，开展机械采油方式优选评价研究很有必要。有杆泵采油系统的效率仅26.5%，系统地面部分的效率为60%左右。影响地面效率的主要因素是抽油机的悬点运动情况和平衡状况，而工作参数的配置影响悬点的运动，抽油机的平衡状况对电动机的工作有直接的影响。此外，传送带，减速器等的传送效率也是影响着地面系统效率的因素。
为了使抽油机工作达到平衡状态，在下冲程把抽油杆自重做的功和电机输出的能量储存起来所采取的形式，称之为平衡方式。目前常用的平衡方式有气动平衡和机械平衡。气动平衡是通过游梁带动的活塞压缩气包中的气体，把下冲程中做的功储存成为气体的压缩能。在上冲程中被压缩的气体膨胀，将储存的压缩能转换成膨胀能帮助电动机做功。机械平衡是以增加平衡重块的位能来储存能量，而在上冲程中平衡重降低位能来帮助电动机做功的平衡方式。机械平衡有三种类型，即游梁平衡、曲柄平衡和复合平衡。
有杆泵抽油机是油田的主要采油设备，其不但使用数量大，用电量大，而且系统效率低，节电潜力巨大，虽然也有很多节能型抽油机用于油田，也确实起到了一定的节能效果，但由于多方面原因，大部分节能机不能很好的适应油田的生产，具体有以下5种原因：①部分新型机的易损件不是通用件，坏了之后不便维修。②部分新型机造价太高，油田投资巨大。③目前各种新型抽油机，传动元件的使用寿命尚不理想。实践证明，新型抽油机的可靠性是决定抽油机成败的关键。④油田工人一时很难熟悉一些新型机，日常维护困难。⑤一些新型机虽然节能但维修费用高，入不敷出。
四、结语
有杆泵采油井是以抽油机、抽油杆和抽油泵“三抽”设备为主的有杆抽油系统。其工作过程是：由动力机经传动皮带将高速的旋转运动传递给减速箱，经三轴二级减速后，再由曲柄连杆机构将旋转运动变为游梁的上、下摆动，挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞做上、下往复运动，从而将原油抽汲至地面。