【正文】 d in the frequency of positive and negative without softstarter motor positive controlto ,then have the stability the unit using the principle of detailed balance of Super capacitor ,the balance effect pares the conventional unit to have the distinct improvement. Its sucker rod uses carbon fiber continual sucker rod ,which tensile strength is high,the density is small. The apply of the sucker rod increased production,as well as reduce weight,but the carbon fiber continual sucker rod can not be pressured. Rack and pinon Pumping Units pare the mon pumping unit have the longer stroke,Easy to install ,Direct drive are suitable for the mining heavy crude oil and the deep well extraction benefit, the rack and pinon LongStroke Pumping Unit are also suitable for old oil well with high water content to slow down the produce decrease rate,extract heavy crude oil(such as shanbei oilfield), low permeable sublayer oil well39。s hardly moved reserves,also for machine extract draw well and ultradeep well in human resources, environmental protection and so on， are all have certain practical significance .the family pumping unit will be able to cause many oil fields of our country to reduce the energy consumption and increase crude oil output . So , it is very important. Key words： pumping unit。 longerstroke。rack and pinon 1 1 緒 論 國內(nèi)外抽油機(jī)現(xiàn)狀 近年來，各國正在研究具有較好的抽油性能、提高石油產(chǎn)量、降低采油成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的長沖 程抽油機(jī)，但是在這些產(chǎn)品研發(fā)成功后在使用的過程中受到了很多限制，還是不能很好的滿足市場(chǎng)的需求。目前，各國使用得最多的仍是游梁式抽油機(jī)，這類抽油機(jī)只適合于短沖程，在抽油的過程中電機(jī)的負(fù)荷分布不均勻，導(dǎo)致現(xiàn)在有很多問題在采油的過程中無法解決。 我國現(xiàn)有原油生產(chǎn)井達(dá) 7萬多口，由于各主干油田大都進(jìn)入生產(chǎn)后期，地層油的壓力降低，絕大多數(shù)油井主要靠機(jī)械采油方式生產(chǎn)。在機(jī)械采油中又以有桿抽油裝置采油為主，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國達(dá) 90%以上。目前我國各大油田使用的絕大多數(shù)都是游梁式的有桿抽油裝置，游梁式抽油機(jī)是最古老、應(yīng)用最廣泛的一種 型式，工作可靠、堅(jiān)實(shí)，使用和維修方便，并且在常規(guī)型基礎(chǔ)上發(fā)展了多種型式，但是游梁式抽油機(jī)在實(shí)際的生產(chǎn)使用中存在著很多的問題：其一，體積重量大，沖程越長該問題越突出，以至于很難進(jìn)一步提高其沖程。其二，隨著油井深度的逐漸增加，特別是稠油、高含蠟油井的數(shù)量不斷增多，由于沖程短不能保證原油產(chǎn)量；目前我國以四連桿機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)的沖程游梁式抽油機(jī)的超長沖程可達(dá)六米多，其體積、重量及制造成本已經(jīng)相當(dāng)大了，再加上沖程長度，已經(jīng)是非常困難了；而這一沖程，對(duì)于深井、稠油井、高含蠟油井，已經(jīng)顯得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了，很難適應(yīng)油田生產(chǎn)的需要。其 三，在上、下運(yùn)動(dòng)的沖程中電機(jī)負(fù)荷不均勻，即向上運(yùn)動(dòng)時(shí)電機(jī)的負(fù)荷很高，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)電機(jī)的負(fù)荷 則相對(duì)較低，甚至是負(fù)值載荷，因而造成能量的浪費(fèi)。為此人們采取了多種平衡方式，如游梁平衡、曲柄平衡、復(fù)合平衡、氣壓平衡等，在不同程度對(duì)抽油機(jī)的載荷分布有所改善，但由于其并沒從本質(zhì)上改變游梁式抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)，因此不可能從根本上解決抽油機(jī)功率分配不均的問題。其四，采用一根根用螺紋連接起來的剛性的抽油桿將地面動(dòng)力傳到井下，因此，在 井下抽油設(shè)備下放安裝、取出維修時(shí)的操作難度非常大，作業(yè)時(shí)間長，成本高，且容易發(fā)生脫扣事故。其五， 游梁式抽油機(jī)的沖程、沖數(shù)只能有級(jí)調(diào)節(jié)，不能及時(shí)適應(yīng)油井工藝參數(shù)的變化，大大限制了其使用范圍。 目前，勝利油田河口采油廠工藝技術(shù)人員通過研制開發(fā)抽油機(jī)井逆變器變屏群控調(diào)速技術(shù)，提高促進(jìn)油井群控技術(shù)的發(fā)展和降低了成本，實(shí)現(xiàn)了油井精細(xì)化控制與管理，提高了工作效率；但是從電的使用上來說，雖然在原來的基礎(chǔ)上電能節(jié)約了 30%，可仍還是電量消費(fèi)了很大的資本；體積龐大，占據(jù)了空間，不便于搬遷。天津中成機(jī)械制造公司自主研發(fā)成功國內(nèi)最大型抽油機(jī) C1280D— 427—240一次試車成功， C1280D— 427— 240根據(jù)國內(nèi)外深井 、大負(fù)載、高產(chǎn)井的開采需求研制的特大型抽油機(jī)，整機(jī)長 、寬 、高 ，懸點(diǎn)最大載荷 2 19噸，最大沖程長度 ，減速器額定扭矩達(dá) 147千牛米，總重近 50噸，但是體積龐大、沖程的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求、耗電量比較的大、成本價(jià)格比較的高。 美國研制了 Kincaid沖程倍增抽油機(jī)，也稱為低矮型抽油機(jī)，當(dāng)游粱前端從下死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí)，行程為 0． ，此外驢頭在杠桿作用下還可繞自己的支點(diǎn)旋轉(zhuǎn) 90度，驢頭轉(zhuǎn)動(dòng)行程也為 m，抽油機(jī)的實(shí)際沖程為 m，沖程增加 1倍，但是沖 程很短，還是不適合深井和稠油井。全俄石油機(jī)械設(shè)計(jì)研究院研制了一種特殊結(jié)構(gòu)的增大沖程游梁抽油機(jī)，把游梁支座改成為一個(gè)弧面鋼帶，在支架上有一個(gè)上固定點(diǎn)，在游梁上有一個(gè)下轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)，可使游梁在擺動(dòng)過程中，支點(diǎn)還可以向上或向下運(yùn)動(dòng)一個(gè)附加行程，抽油機(jī)實(shí)際沖程長度為游梁擺動(dòng)行程與支點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)行程之和，當(dāng)驢頭上下移動(dòng)行程為 3米時(shí)，支點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)行程為 1米，抽油機(jī)實(shí)際沖程長度也只有 4米 ,該抽油機(jī)采用電動(dòng)機(jī)、膠帶、減速器、曲柄、連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)游粱，但是抽油機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和零件損耗很大。 長沖程抽油機(jī)的分類 縱觀國外各種長沖 程抽油機(jī) .大致可分為增人沖程游梁抽油機(jī)、增大沖程無游梁抽油機(jī)和長沖程無游梁抽油機(jī)硯種類型。 利用各種機(jī)構(gòu)或元件的運(yùn)動(dòng)特性和工作原理增大游梁抽油機(jī)的沖程長度，稱為增大沖程游梁抽油機(jī)。這里應(yīng)當(dāng)指出；利用抽油桿的超沖程也能增大抽油泵沖程長度；利用增大沖程機(jī)構(gòu)直接與抽油泵組合，也能增大抽油泵沖程長度，抽油機(jī)的沖程長度 .不改變。這兩種增大沖程的方法均不屬于增大沖程抽油機(jī)。國外增大沖程抽油機(jī)有美國 Kincaid 沖程倍增抽油機(jī)；英國增大沖程游梁抽油機(jī) 。原蘇聯(lián)增大沖程游梁抽油機(jī)；美國 Lufkin 公司 游頭抽油機(jī)等。 利用各種機(jī)構(gòu)或元件的運(yùn)動(dòng)特性和工作原理增人無游梁抽油機(jī)的沖程長度，稱為增大沖程無游梁抽油機(jī)。例如 :美國 Lowjack 低矮型增大沖程無游梁抽油機(jī)等。 長沖程無游梁抽油機(jī)的特點(diǎn)是；沒有游梁、不采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)換向、也不采用增大沖程機(jī)構(gòu)、利用抽油機(jī)本身機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性，實(shí)現(xiàn)長沖程抽油，也稱為超長沖程無游梁抽油機(jī)。該抽油機(jī)有立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)型式； ① .立式長沖程無游梁抽油機(jī)抽油機(jī)所有設(shè)備均置地 面上，一般為機(jī)架立式結(jié)構(gòu)型式，占地面積較小，但占用空間高度較大。例如；美國 ROTAFLEX 長沖程低沖次抽油機(jī)；法國 Mape 長沖程無游梁抽油機(jī)； Dynovation 公司長沖程無游梁從式井抽油機(jī)等。 3 ② .臥式長沖程無游梁抽油機(jī) 抽油機(jī)主要設(shè)備置于地面上，平衡裝置于地下套管之中，一般為臥式結(jié)構(gòu)型式，占地面積和占用空間高度較小。例如 :美國Western Gear Co 長沖程無游梁液壓抽油機(jī)；美國 National Supply Co，長沖程無游梁鏈條傳動(dòng)抽 油機(jī)等。 長沖程抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 長沖程抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 各種長沖程抽油機(jī)的抽油實(shí)踐表明，具有以下七個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)、現(xiàn)分列如下 : 、增加石油產(chǎn) 采用長沖程抽油方式 .抽油泵柱塞的實(shí)際沖程長度減少的比率較小，提高了抽油泵的排量系數(shù)和充滿系數(shù)，有利于提高采油效率、增加石油產(chǎn)髦、降低采油成本。 據(jù)報(bào)導(dǎo)、采用鋼質(zhì)抽油桿抽油時(shí)，由于油骨和抽油桿之問的彈性伸縮作用結(jié)果，對(duì)抽油泵的實(shí)際沖程和泵效有較大的影響。在一般下泵深度范圍內(nèi)，兩者相差 . ～ 在最深時(shí)可 達(dá) l .3～ 2 . 1m 二如果沖程長度較小，沖程損失比例更人，抽油泵的泵效更低。如果改用長沖程抽油方式可以提高抽油機(jī)的沖程利用率。例如 :沖程長度從 增加到 5m 時(shí)，平均沖程利用率可以增加 %，在最深時(shí)可以增加 %。所以，采用長沖程抽油方式抽油泵柱塞的實(shí)際沖程長度減少的比率較小，增加抽油泵的泵效、提高石油產(chǎn)量。 另據(jù)報(bào)導(dǎo)，采用長沖程抽油方式，提高抽油泵的泵效達(dá)到 10%～ 25%，提高石油產(chǎn)量 10%～ 50%，提高抽汲能力達(dá) 20%～ 40%。 再據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國加里福尼亞一口油井原采用 沖程長度常規(guī)游梁抽油機(jī)。石油產(chǎn)量 為 ；后來改用長沖程無游梁抽油機(jī)，沖程長度為 10m。石油產(chǎn)一學(xué)增加到 33m3/d}石油產(chǎn)最增加了 % 長沖程抽油機(jī)均采用長沖程、低沖次抽油方式，可以減少抽油桿和油管之間的機(jī)械磨損。據(jù)報(bào)導(dǎo)，采用長沖程，低沖次抽油方式可提高抽油桿使用壽命達(dá)4～ 5 倍；另據(jù)報(bào)導(dǎo)，采用長沖程、低沖次抽油方式 .可以減少抽油泵的機(jī)械磨損、磨損較均勻，提高抽油泵的使用壽命。 、動(dòng)載荷小、事故少 長沖程無游梁抽油機(jī) 采用長沖程、低沖次抽油方式，在一個(gè)上或下沖程過程中、分為恒速運(yùn)動(dòng)部分和接近與離開上下死點(diǎn)的減速與加速運(yùn)動(dòng)兩個(gè)部分，恒速運(yùn)動(dòng)時(shí)問較長，石油排量較穩(wěn)定。抽油機(jī)和抽油系統(tǒng)的動(dòng)載荷較小，減少抽油桿斷脫事故和抽油系統(tǒng)事故。增加了抽油機(jī)的可靠性。此外，長沖程無游梁抽油機(jī) 4 減速器的扭矩只有同樣沖程長度和沖次常規(guī)抽油機(jī)的 16%一 33%，有利于提高抽油機(jī)的使用壽命、延長免修期，減少發(fā)生井下事故。 、疲勞應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)減少 長沖程抽油機(jī)采用長沖程、低沖次抽油方式，抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)、噪音也較小，減少了抽油 機(jī)載荷、疲勞應(yīng)力及抽油機(jī)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，有利于提高抽油機(jī)和抽油系統(tǒng)的使用可靠性。 長沖程抽油機(jī)利用各種平衡方法可以實(shí)現(xiàn)較精確的半衡效果。節(jié)約更多的動(dòng)力消耗，提高了抽油機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，降低了采油成本，具有較好的使用經(jīng)濟(jì)性二此外，由于可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)較精確的平衡效果，抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)、噪音更小。 與常規(guī)及增大沖程抽油機(jī)相比。長沖程無游梁抽油機(jī)結(jié)構(gòu)較簡單、零部件較少、制造裝配簡單方便、運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)較少、機(jī)械傳動(dòng)效率較高，成本較低 .具有較好的抽油機(jī) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 長沖程抽油機(jī)的沖程長度與沖次均可進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)各種油井工 .況參數(shù)經(jīng)濟(jì)、合理的匹配，充分發(fā)展長沖程抽油機(jī)的效能。還可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)和油井最佳匹配運(yùn)行，具有較高的適應(yīng)性能，此外，據(jù)報(bào)導(dǎo)長沖程抽油機(jī)還可以防止結(jié)蠟，可減少消蠟作業(yè) .使用非常方便。 長沖程抽油機(jī)可以實(shí)現(xiàn)最大限度地滿足采油一藝發(fā)展的需要口當(dāng)沖數(shù)一定時(shí)。采用長沖程小泵提液抽汲方式，可不采用抽油桿脫接器、達(dá)到提高石油產(chǎn)量的目的，使用很方便。 長沖程無游梁抽油機(jī)還可以解決采用大泵提液時(shí)常規(guī)抽油機(jī)無法 進(jìn)布了環(huán)空測(cè)試問題，可以錄取井下資料和進(jìn)行油并動(dòng)態(tài)分析。 主要用途 抽油實(shí)踐表明，長沖程抽油機(jī)具有以下五個(gè)方面的用途 : 對(duì)于低壓油田，可采用小泵深抽采油工藝提高石油產(chǎn)量。長沖程抽油機(jī)可以滿足小泵深抽采油一 t 藝要求，更經(jīng)濟(jì)有效地開采石油。 采用大泵提液可以提高石油產(chǎn)量。長沖程抽油機(jī)不僅可以滿足大泵提液采油工藝的需要，而且還可以進(jìn)行環(huán)空測(cè)試、錄取并下資料和進(jìn)行油井動(dòng)態(tài)分析。常規(guī)抽油機(jī)在大泵提液時(shí)是無法進(jìn)行環(huán)空測(cè)試的。 5 長沖程抽油機(jī)適用開采含氣（ H2S、 CO 02:）石油、含砂石油、含石灰石油、含蠟石油、含水石油等各種特殊石油。 長沖程抽油機(jī)適用于深井、定向井、叢式井、斜井、海洋井、沙漠并、北極并開采石油。具有較好的抽油性能和經(jīng)濟(jì)效益。 發(fā)展無游梁長沖程抽油機(jī)是當(dāng)務(wù)之急： (1) 近幾年來，我國油井?dāng)?shù)量急劇增多，用常規(guī)游梁抽油機(jī)開發(fā)稠油，采油量、泵效、耗能、采油成本等各項(xiàng)技術(shù) — 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差，因而阻礙了常規(guī)游梁抽油機(jī)的技術(shù)發(fā)展。為更經(jīng)濟(jì)、更合理地開發(fā)我國稠油資源，必須大力開發(fā)我國的無游梁長沖程 抽油機(jī)。 (2) 對(duì)于低壓油田，可采用小泵深抽的方法提高原油產(chǎn)量。目前在勝利、江蘇 .華北、中原