度向下，则惯性力向上，从而减小悬点载荷。
下冲程:与上冲程相反，前半冲程惯性力向上，减小悬点载
荷；后半冲程惯性力向下，将增大悬点载荷。
抽油杆柱引起的悬点最大惯性载荷
上冲程：
W S r W S N r sN r I ru r 2 (1 ) r 1 Wr 1 g 2 l g 2 30 l 1790 l
amax
amax
0
S 2 r (1 ) 2 l
S 2 r (1 ) 2 l
180
抽油杆柱的惯性力： 液柱的惯性力：

f p fr ftf f r
Wr Ir WA g
Il Wl WA g
为油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数
悬点加速度在上、下冲程中大小和方向是变化的。 上冲程:前半冲程加速度为正，即加速度向上，则惯性力向 下，从而增加悬点载荷；后半冲程中加速度为负，即加速
下冲程中液柱不随悬点运动，没有液柱惯性载荷 悬点最大惯性载荷 上冲程： 下冲程：
I u I ru I lu
I d I rd
②振动载荷 抽油杆柱本身为一弹性体，由于抽油杆柱作变速运动和液 柱载荷周期性地作用于抽油杆柱，从而引起抽油杆柱的弹性振 动，它所产生的振动载荷亦作用于悬点上。其数值与抽油杆柱 的长度、载荷变化周期及抽油机结构有关。(在考虑抽油杆柱弹 性时最大载荷计算时介绍) 3. 摩擦载荷 (1)抽油杆柱与油管的摩擦力 （杆管） (2)柱塞与衬套之间的摩擦力 （柱塞与衬套） (3)液柱与抽油杆柱之间的摩擦力 （杆液） (4)液柱与油管之间的摩擦力 （管液） (5)液体通过游动阀的摩擦力 （阀阻力） 上冲程主要受(1)、(2)、(4)影响，增加悬点载荷 下冲程主要受(1)、(2)、(3)、(5)影响，减小悬点载荷
二、抽油机悬点载荷计算
(一)悬点所承受的载荷
1.静载荷 包括：抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷；沉没压 力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷的影响 ①抽油杆柱载荷
上冲程
下冲程
Wr f r s gL qr gL （即杆柱在空气中的重力）
Lg （即杆柱在液体中的重力） Wr f r L( s l ) g qr
度向下，则惯性力向上，从而减小悬点载荷。
下冲程:与上冲程相反，前半冲程惯性力向上，减小悬点载
荷；后半冲程惯性力向下，将增大悬点载荷。
图3-11 悬点加速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计 算；3-按曲柄滑块机构计算
图3-10 悬点速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计 算；3-按曲柄滑块机构计算
F：复合平衡
Y：游梁平衡 平衡方式代号 B：曲柄平衡 Q：气动平衡 减速箱齿轮形代号， H 为点啮合双 圆弧齿轮，省略渐开线人字齿轮
减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m 光杆最大冲程，m 悬点最大载荷，10 kN CYJ-常规型 游梁式抽油机系列代号 CYJQ-前置型 CYJY-异相型
(2)抽油泵：机械能转化为流体压能的设备
a A点位移： S A r (1 cos sin 2 )
2
b
A点速度:
vA
dS A a r (sin sin 2 ) dt 2 b
dv A a 2 r (cos cos 2 ) A点加速度: WA dt b
图3-9 曲柄滑块机构简图
一般要求
a.结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠； b.制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长； c.规格类型能满足油井排液量的需要，适应性强；
d.便于起下；
e.结构上应考虑防砂、防气，并带有必要的辅助设备。
主要组成
工作筒(外筒和衬套)、柱塞及游动阀(排出阀)和固定阀 (吸入阀)
分类
按照抽油泵在油管上的固定方式可分为：管式泵和杆式泵
图3-7 抽油机四连杆机构简图
S B r (1 cos ) r (1 cost )
以下死点为坐标零点，向上为坐标正方向，则悬点A 的位移为：
a a S A S B r (1 cos t ) b b
A点的速度为:
dS A a vA r sin t dt b
泵内吸入液体、井口排出液体。 泵吸入的条件： 泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。
A-上冲程
2)下冲程
柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。 泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上 液柱压力时，游动阀被顶开。 柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部， 使泵排出液体。 泵排出的条件： 泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱 压力。 柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一个 冲程内完成进油与排油的过程。
qr ( s l ) / s qr b qr
b ( s l ) / s
失重系数
②作用在柱塞上的液柱载荷 上冲程:
游动阀关闭，作用在柱塞上 的液柱载荷为：
Wl ( f p f r ) Ll g
下冲程: 游动阀打开，液柱载荷作用于油 管，而不作用于悬点。
2 2
取r/l=1/4时，
SN 2 I ru Wr 1440
下冲程： 液柱引起的悬点最大惯性载荷 上冲程：
Wr S 2 r SN 2 r I rd (1 ) Wr (1 ) g 2 l 1790 l
Wl S 2 r SN 2 r I lu (1 ) Wl 1 g 2 l 1790 l
光杆冲程：光杆从上死点到下死点的距离。
B-下冲程
（二)泵的理论排量
泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱塞在
泵内让出容积，井内液体进泵和从泵内排出井内液体。
冲次：一分钟的时 在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体 间内抽油泵吸入与 体积都等于柱塞让出的体积： 排出的周期数。 V f pS 每分钟的排量为： Vm f p SN 泵的理论排量
第三章 常规有杆泵采油
主要内容：
① 抽油装置及泵的工作原理 ② 抽油机悬点运动规律及悬点载荷 ③ 抽油机平衡、扭矩及功率计算 ④ 泵效计算
⑤ 有杆抽油系统设计
⑥ 有杆抽油系统工况分析
有杆泵采油典型特点： 地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体 有杆泵采油分类： (1) 常规有杆泵采油：抽油机悬点的往复运动通 过抽油杆传递给井下柱塞泵。
每日排量:
Qt 1440f p SN
第二节 抽油机悬点运动规律及载荷
一、抽油机悬点运动规律
(一)简化为简谐运动时悬点运动规律
假设条件：r/l0、r/b0 游梁和连杆的连接点B的运动可看 做简谐运动，即认为B点的运动规律 和D点做圆运动时在垂直中心线上的 投影(C点)的运动规律相同。 则B点经过t时间(曲柄转角φ)时位 移为：
其它附件
抽油过程介绍
(一)抽油机
有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机 械能，将旋转运动转化成往复运动。 包括：游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种
游梁式抽油机组成
游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置
工作原理
工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给 曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆经横梁带
(2) 地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋转运 动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。 常规有杆泵采油是目前我国应用最广泛的采油方式，
我国机械采油井占总井数的90%以上，其中有杆泵 占机采井的90%以上。全国产液量的60％、产油量 的75%靠有杆抽油采出。
第一节 抽油装置及泵的工作原理
一、抽油装置
抽油机 设 备 组 成 抽油杆 抽油泵
A-上冲程
B-下冲程
③沉没压力(泵口压力)对悬点载荷的影响 上冲程 在沉没压力作用下，井内
液体克服泵入口设备的阻力进入泵 内，此时液流所具有的压力即吸入 压力。吸入压力作用在柱塞底部产 生向上的载荷:
P i pi f p ( pn pi ) f p
下冲程 吸入阀关闭，沉没压力对 悬点载荷没有影响。
抽油杆柱的惯性力： 液柱的惯性力：

f p fr ftf f r
Wr Ir WA g
Il Wl WA g
为油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数
悬点加速度在上、下冲程中大小和方向是变化的。 上冲程:前半冲程加速度为正，即加速度向上，则惯性力向 下，从而增加悬点载荷；后半冲程中加速度为负，即加速
起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量 较高的油井。
杆式泵特点：结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作
量小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。
(3)抽油杆：能量传递工具。
抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、28mm， 抽油杆的长度一般为8000mm或7620mm。 抽油杆的强度：C级杆(570MPa)、D级杆(810MPa) 接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。
程慢。
新型抽油机：为了节能和加大冲程 异相型游梁式抽油机
节能 异形游梁式抽油机
双驴头游梁式抽油机
链条式抽油机
加大冲程
宽带传动抽油机 液压抽油机
图3-4 异相型游梁式抽油机
异形游梁式抽油机
双驴头游梁式抽油机
链条式抽油机
液压增程抽油机
游梁式抽油机系列型号表示方法 CYJ 12—3.3—70(H) F(Y，B，Q)
图3-11 悬点加速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计 算；3-按曲柄滑块机构计算
图3-10 悬点速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计 算；3-按曲柄滑块机构计算
amax
amax
0
S 2 r (1 ) 2 l
S 2 r (1 ) 2 l
180
④井口回压对悬点载荷的影响 液流在地面管线中的流动阻力所造成的井口回压对悬点将产 生附加的载荷。 上冲程：增加悬点载荷: P hu ph ( f p f r ) 下冲程：减小抽油杆柱载荷: Phd ph f r 2.动载荷(惯性载荷、振动载荷) ①惯性载荷(忽略杆液弹性影响) 抽油机运转时，驴头带着抽油杆柱和液柱做变速运动， 因而产生抽油杆柱和液柱的惯性力。惯性力与质量有关，与 悬点加速度的大小成正比，其方向与加速度方向相反。ຫໍສະໝຸດ 超高强度抽油杆(EL级杆)