石油抽油机的工作原理主要基于往复运动和液体的吸引力。其工作流程如下:
动力传递
抽油机通常由电动机或燃气发动机驱动,通过减速器和曲柄连杆机构将旋转运动转化为往复运动。
电动机通过皮带将动力传递给减速器,减速器将高速旋转运动转化为曲柄的圆周转动。曲柄与连杆连接,连杆与横梁连接,横梁与游梁连接,从而使曲柄的圆周运动转化为游梁的上下摆动。
抽油杆与抽油泵
挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞作上下往复运动,将井液抽汲至地面。
抽油泵的柱塞上行时,泵腔内体积减小,压力增大,井下液体被吸入泵腔内;当柱塞下行时,泵腔内体积增大,压力减小,液体被压缩排入输油管道。
抽油过程中的振动与堵塞物清除
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套环形油道,使正向单流阀下方区域形成负压区,从而对地层产生强大的抽吸力。
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,这一运动对地层内的油流通道产生反向的冲击力。
通过这种频繁的抽吸力和挤压力扰动,油层内粘连的液滴和堵塞颗粒物被迫脱离原位,使不易移动的液滴开始流动,粘连的堵塞颗粒物脱离油道,实现疏通油道、扩大油流,增加原油产量。
辅助装置
现代抽油机通常采用一些辅助装置,如平衡装置、润滑系统等,以提高效率。
平衡装置用于调整抽油机在往复运动中的平衡,减少能耗和机械磨损。
润滑系统用于减少各部件之间的摩擦,延长设备使用寿命。
节电技术
抽油机采用变频调速控制,可以改变抽油机长期处于低效做功的状态,使其工作方式与油井实际负荷相匹配,保证每次都抽油,减少低效甚至无效抽取,从而降低电费开支和维护成本,提高运行效率。
变频器具有软起动功能,起动时电流较小,对电网冲击小,起动时能耗大为降低。同时,变频器可以实现设备上、下行程自动识别,从而控制石油抽油机上、下行程的电机运行频率分别可调,以改变抽油机上、下行程的运行速度。
通过以上步骤和机制,石油抽油机能够有效地将地下的原油抽取到地面,并通过辅助装置和节电技术提高工作效率和降低能耗。