抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，通过加压的办法使石油出井。

抽油机

Oil pumping machine

开采石油

磕头机

加压

石油工程

简介

当抽油机上冲程时，油管弹性收缩向上运动，带动机械解堵采油器向上运动，撞击滑套产生振动；同时，正向单流阀关闭，变径活塞总成封堵油当抽油机下冲程时，油管弹性伸长向下运动，带动机械解堵采油器向下运动，撞击滑套产生振动；同时，反向单流阀部分关闭，变径活塞总成仍然封堵油套环形油道，使反向单流阀下方区域形成高压区，这一运动又对地层内的油流通道产生一种反向的冲击力。

工作原理

常见抽油机即游梁式抽油机是油田广泛应用的传统抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动。其曲柄带以配重平衡块带动抽油杆，驱动井下抽油泵做固定周期的上下往复运动，把井下的油送到地面。在一个冲次内，随着抽油杆的上升/下降，而使电机工作在电动/发电状态。上升过程电机从电网吸收能量电动运行；下降过程电机的负载性质为位势负载，加之井下负压等使电动机处于发电状态，把机械能量转换成电能回馈到电网。

然而，井下油层的情况特别复杂，有富油井、贫油井之分，有稀油井、稠油井之别。恒速应用问题显而易见。如抛却这些不谈，就抽油机油泵本身而言，磨损后的活塞与衬套的间隙漏失等都是很难解决的问题，况且变化的地层因素如油中含砂、蜡、水、气等复杂情况也对每冲次抽出的油量有很大的影响。看来，只有调速驱动才能达到最佳控制。

引进调速传动后，可根据井下状态调节抽油机冲程频次及分别调节上、下行程的速度，在提高泵的充满系数的同时减少泵的漏失，以获得最大出油量。尤其是采用变频调速既无启动冲击，又可解决选型保守、线路较长等所致的功率因数偏低等问题，获得节能增效的同时又能提高整机寿命。尤其是油泵的寿命，减少机械故障提高可靠性.

改型发展

塔架式数控抽油机

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。

大庆油田采油十厂五矿自2007年至今已有108台塔架式数控抽油机投产运行，平均运行功率1kw左右，维护简单、方便。

深井泵采油

机械举升采油方式是目前大庆油田的最主要的、也是应用最为广泛的是采油方式。在机械举升工艺中，抽油机-深井泵采油是应用井数最多的举升工艺。在本章节中，重点介绍抽油机-深井泵采油的基础理论、技术发展、测试技术以及节能新技术的应用。

深井泵抽油装置及基础理论计算

深井泵采油方式，简称为抽油机采油方式。本节介绍的主内容是抽油机装置的构成，抽油机技术的发展以及抽油机举升工艺的基础理论。

深井泵抽油装置

是指由抽油机、抽油杆、深井泵组成的抽油系统。它借助于抽油机曲柄连杆机构的运动，将动力机（一般为电动机）的旋转运动转变为光杆的上下往复运动，用抽油杆带动深井泵柱塞进行抽油。

（一）抽油机

抽油机是抽油机-深井泵抽油系统中的主要地面设备。游梁式抽油机主要由游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备、辅助设备等四大部份组成。工作时，动力机将高速旋转通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄轴做低速旋转运动，曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下往摆动，挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆作上下往复运动。

游梁式抽油机按照结构主要分为两大类：即普通式游梁式抽油机和前置式游梁式抽油机。

随着抽油机制造技术的不断发展进步，自20世纪90年代后，陆续开发了不同形式的以节能为目的的抽油机，节能抽油机仍然属于普通式游梁式抽油机结构。关于节能型抽油机的结构特点，将在节能技术中加以介绍。

普通式游梁式抽油机和前置式游梁式抽油机两者的主要组成部分相同，只是游梁与连杆的连接位置不同。普通抽油机一般采用机械平衡，而前置式抽油机最初多采用气动平衡，但由于技术上的不完善，后来使用机械平衡的方法，目前在我厂使用的前置式抽油机均为机械平衡。前置式抽油机上冲程曲柄转角为195°，下冲程曲柄转角165°，使得上冲程较下冲程慢。

（二）抽油泵

抽油泵是抽油机-深井泵抽油系统中的井下设备。由于它的工作环境复杂，条件恶劣，而且它工作的好坏直接关系到油井的产量，因而应满足以下一般要求：

（1）结构简单，强度高，质量好。连接部分密封可靠；

（2）制造材料耐磨，抗腐蚀性好，使用寿命长；

（3）规格能满足排量要求，适应性强；

（4）便于起下。

抽油泵主要由工作筒、柱塞及固定凡尔、游动凡尔组成。按照抽油泵在油管中的固定方式分为杆式泵和管式泵。在我厂主要应用管式泵。

（三）抽油杆

我国生产的抽油杆从级别上分有C、D、K三种级别。C级抽油杆用于轻、中型负荷的抽油机井；D级抽油杆用于中、重负荷的抽油机井；K级抽油杆用于轻、中负荷有腐蚀性的抽油机井。大庆油田使用的抽油杆为C级和D级抽油杆。由于各个抽油杆生产厂家采取的加工工艺不一，使用的加工材料不一，抽油杆的机械性能也各不相同。

晶变频器对抽油机变频改造的几个好处

1.大大提高功率因数。减小供电电流，从而减小了电网及变压器的负荷。

2.动态调整抽取速度，一方面节能，同时增加原油产量。

3.实现真正“软起动”对电机变速箱抽油机，避免过大机械冲击，延长设备使用寿命。

问题

百年历史的抽油机井系统仍存有一定的问题。以大庆近4万口抽油机井为例，系统效率低，低产井系统效率不到10%，平均20-25%，游梁式抽油机年耗电达30-40亿千瓦时、系统设备重量大，在用钢铁约60万吨、费用高(仅一次投资达50亿元)。

存在的主要问题是能量传递环节多、功能单一、能耗大，性能价格比低等，常规柱塞泵存在摩阻大、漏失大、寿命短、效率低等问题;常规盘根盒主要存在易发生井口漏失，密封摩擦能耗较大，维护频繁等，该系统能耗大、存在污染。国内外能源企业在生产能源的同时，也在消耗大量的能源，产生污染，不符合国家能源要求。因此，研制小型化、多功能、节能降耗、环保、安全、高效采油设备将符合社会发展的潮流，同时会为能源工业做出巨大的贡献。

相关研究

抽油机电动机(beam pumping motor，BPM)负荷具有周期性动态变化特点，对于此类工况下的电动机能效检测通常采用标准井测试方法，该方法存在负载单一、通用性差等局限性，难以灵活地模拟油田复杂的负荷特性。[1]