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内容导航：1、有杆抽油泵、电动潜油泵采油设备及井口装置2、套管头的作用是什么3、套管头试压过程4、为什么说油井是油气从油层到地面的通道？1、有杆抽油泵、电动潜油泵采油设备及井口装置
一、有杆抽油泵
有杆抽油泵按用途可分为常规有杆抽油泵和特殊用途有杆抽油泵两大类。
（一）常规抽油泵
常规抽油泵又分为管式泵和杆式泵两大类。
1.管式抽油泵
管式抽油泵是按设计的泵挂深度直接将泵筒连接在井下油管的下端，活塞连接在抽油 杆的最下端。
工作原理：上冲程时，抽油杆柱带动活塞上行，游动阀（排出阀）受自重和油管内液柱压力的作用而关闭并提升柱塞上部的液体，与此同时柱塞下面的泵筒空间里的压力 降低，当其压力低于套管压力时，该空间的液体将顶开油泵固定阀（吸入阀）而进入抽 油泵活塞上冲程所让开的泵筒空间，当拄塞下行时，油泵的固定阀靠自重下落而关闭， 泵筒内的液体受到压缩，在柱塞继续下行过程中，泵内的压力不断增高，当泵内压力增 至超过油管内液柱压力时，将顶开油泵的游动阀使泵筒内的液体进入油管内，由于油泵 柱塞在抽油机的带动下，连续做上下往复运动，因而油泵的固定阀和游动阀也将交替地 关闭与打开，完成抽油泵的抽吸工作循环。
管式抽油泵结构简单，成本低；泵筒壁较厚，承载能力大；在相同的油管尺寸下可安 装的管式抽油泵直径比杆式抽油泵大，因而排液量也较大，对于产液量更大的油井还可通过脱接器安装泵径大于油管内径的管式抽油泵，所以在我国得到了广泛的应用。
2.杆式抽油泵
杆式抽油泵主要由内、外两个工作简及活塞组成，包含定筒式顶部固定杆式泵、定筒式底部固定杆式泵及动筒式底部固定杆式泵3种。杆式泵与管式泵相比具有起下泵时不起下油管的特点，适合在深井中使用。另外，它还具有形式多样、选择的余地大等优点，在我国正在逐步推广使用。
（二）特殊用途有杆抽油泵
为满足抽油井复杂开采条件（如稠油、高含砂、气油比大、斜井等）对抽油泵的专门要求，国内外研制出一些具有特殊用途的抽油泵。
（1）抽稠泵：稠油的黏度很高，阻力很大，用常规抽油泵无法使抽吸过程顺利进行，为此设计了几种专门开采稠油的抽油泵。目前常用的稠油泵包括流线型管式抽油泵、液力反馈抽稠油泵、双向进油抽稠油泵、环流抽稠油泵、VR-S抽稠油泵。
（2）防砂泵：主要是在常规泵外面增加沉砂结构、防止砂沉人泵，包括三管抽油泵、 防砂卡抽油泵。
（3）防气抽油泵：在两相抽汲条件下，气体影响抽油泵的充满度，甚至气锁，为解决这一问题而专门设计的，包括两级压缩抽油泵、机械启闭阀抽油泵、环形阀抽油泵。
（4）其他特殊用途的抽油泵：包括大排量双作用抽油泵、整筒过桥抽油泵、斜井抽油泵、螺杆抽油泵等。
二、抽油机的分类
根据采油方式可分为两种：有杆类采油设备和无杆类采油设备。有杆类采油设备又可分为抽油杆往复运动类（如游梁式和无游梁式抽油机）和旋转运动类（如电动潜油螺杆泵），无杆类采油设备也可分为电动潜油离心泵、液压驱动类（如水力活塞泵）和气举采油设备。
尽管抽油机的种类很多，结构形式各异，但在油田上普遍被采用的抽油机种并不太多，这里简要介绍下油田常用的几种抽油机。
（一）游梁式抽油机
1、常规曲柄平衡抽油机
工作原理：电动机通过皮带和减速器带动曲柄作匀速圆周运动，曲柄通过连杆带动四杆机构（由曲柄、连杆、支架及游梁所组成的四边形铰链机构）的游梁以支架上中央轴承为支点，做上下摆动，带动游梁前端的驴头悬点连接抽油杆柱、油泵柱塞做上下往复直线运动，实现机械采油。
特点：常规曲柄平衡抽油机结构简单，运行可靠，操作维护方便，但长冲程时平衡效果较差，能耗高。
2．常规复合平衡抽油机
该机结构与常规曲柄平衡抽油机基本相同，其不同点是在游梁尾端加装了游梁配重块，构成复合平衡，工作原理和常规曲柄平衡抽油机相同。游梁配重块起着削减一定载荷峰值的作用，与常规曲柄平衡抽油机相比平衡效果有所改善，只是调整游梁配重块时不太方便。
3．异相曲柄复合平衡抽油机
其工作原理和常规曲柄平衡抽油机相同。与常规复合平衡抽油机相比，该机提高了减速器的寿命，降低了能耗。
4．前置式曲柄平衡抽油机
其四连杆机构的几何尺寸和角度发生了变化，工作原理：电动机输出动力，通过皮带、减速器带动曲柄旋转，通过四连杆机构变成悬点的上下往复运动，驱动井下泵工作。该机具有结构新颖、性能可靠、运动平稳、冲次较低、冲程较大、节能等特点，同时又具有体积小、重量轻、节省钢材的优点。
5．下偏杠铃游梁复合平衡抽油机
下偏杠铃游梁复合平衡抽油机有两种结构形式，分别为内插式结构和后翘式结构，下偏杠铃游梁复合平衡抽油机是在原常规游梁抽油机的游梁尾端，增加简单的下偏杠铃装置后诞生的一种新型节能抽油机，工作原理和常规曲柄平衡抽油机相同，具有结构简单、可靠、耐用、维护费用低的优点。尾部采用的下偏杠铃游梁复合平衡装置，科学地运用五条曲线和三点调节法对整机进行系统的优化设计和调节，使之与负载矩相吻合，起到对净扭矩削峰填谷的效果，达到了节能的目的。
6．调径变矩游梁平衡抽油机
它是在常规游梁前置式抽油机的基础上变化而来的，不同之处是曲柄无配重，在游梁尾部加长吊臂和配重箱，进行游梁平衡。该机具有结构简单、整机重量轻、运行电流平缓、节电效果显著、制造成本低、减少调整参数的时间等特点。
7．悬挂偏置游梁平衡抽油机
该机与常规游梁前置式抽油机的运动部件基本相同，其不同的是曲柄上无平衡块，在游梁后端装有第二驴头（后驴头），后驴头是构成变矩平衡的主要构件之一。整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。该机采用了三项平衡机理：偏置平衡、悬挂易调平衡、抬头变矩平衡。三者都设置在后驴头上，在抽油机运行时，可同抽油机载荷的变化相适应，达到加强抽油机的平衡效果，在保持了常规抽油机优点的同时，还具有平衡率高、节电效果显著、调整参数方便等特点。
8．摆杆式游梁抽油机
该机在常规游梁式抽油机结构的基础上增加一 对摆杆，由曲柄带动连杆改为曲柄通过滚轮在摆杆中间轨道上往复滚动来带动摆杆拉动 连杆，实现驴头往复直线运动，使抽油机的平衡力矩和动力力矩按悬点载荷力矩的变化规律进行调节，可用来对在用的常规抽油机进行节能改造。
9．偏轮式游梁抽油机
该机在异相机游梁尾部装有一个偏轮结构，在偏轮与游梁中心和支架之间增设一操纵杆，游梁尾部、横梁、操纵杆与偏轮之间用轴承连接，这样当曲柄旋转时，曲柄带动连杆、横梁、偏轮和游梁运动，大大地减少了抽油杆上提时的动负荷和因动负荷引起的震动负荷。
10．特形双驴头游梁式抽油机
该机是将常规机游梁与横梁的铰连接改 为变径圆弧形的后驴头、钢丝绳与横梁的软连接，构成变参数四杆机构来传递运动和扭 矩，克服了原机构的死角，增加游梁摆角，冲程提高20%～70%，同时正转时慢提快放， 适用于抽稀油，反转时为快提慢放，适用于抽稠油。
11．低矮异形游梁式抽油机
该机与常规游梁式抽油机相比，舍弃游梁形 成了驴头、游梁一体化结构的扇形驴头，使整机结构更加紧凑。工作原理：电动机输出的动 力经皮带、减速箱及柔性曲柄连杆机构传动而带动驴头，驴头通过旋转带动悬点上下往复运 动达到抽油的目的，驴头前部相对于回转中心为一圆弧，从而保证悬点对准井口，驴头后部 相对于回转中心为一变径曲线，达到降低装机功率及节能的目的。该机采用一体式游梁驴头 整体结构，大大减少了整机尺寸和重量，结构紧凑。比较适合10型以下抽油机。
12．双四杆游梁式抽油机
该机的特点是：在保持传统常规游梁式抽油机基本特征不变的条件下，只是在抽油机尾轴与游梁支撑之间一套副梁连杆机构，合理地控制机抽油过程中曲柄平衡重作用在游梁上的平衡力臂和动力力臂的变化，使抽油机系统运行更平衡，既保持常规游梁抽油机简单、耐用、易维护的优点，又提高了动力效率，减少能耗，同时降低了抽油机制造的成本。
13．气动平衡抽油机
该机属于前置式抽油机，除了空气动力平衡系统以外，其他结构和前置式曲柄平衡抽油机相似。工作原理：电动机输出动力，通过皮带、减速器带动曲柄旋转，通过四连杆机构变成悬点上下往复运动驱动井下工作，上冲程时，气缸气体膨胀，释放压能，下冲程时气体压缩，储存压能，该机结构紧凑，体积小、重量轻、节省材料、但由于气缸平衡部分问题较多，油田上的推广应用量呈下降趋势。
（二）无游梁式抽油机
1．天轮式抽油机
该机平衡块与抽油杆通过钢丝绳悬挂在天轮的两 侧，直接平衡负载，只有天轮承受主要负荷，曲柄旋转时，通过连杆、摇杆和滚轴带动天轮。特点：结构新颖简单，平衡效果好，效率高、节电；调平衡简单方便。
2．轮式移动平衡抽油机
该机独特的全平衡结构设计使平衡重从曲柄位置转移到摆动梁的平衡箱中，随着曲柄的旋转借助于推拉杆使平衡箱在摆动梁轨道上作往复直线运动，巧妙地改变平衡重的力矩，改善抽油机的平衡状况，且整机重量减轻、节电效果明显。
3．渐开线异形抽油机
该机采用双天轮结构，驱动轮为渐开线型，负荷轮为圆形，并与驱动轮同轴固定在一起，负荷轮一侧悬挂抽油杆，另一侧悬挂曲柄平衡重，圆周运动曲柄通过钢丝绳带动驱动轮摆动，经负荷轮带动抽油杆做往复运动，可实现大摆角、长冲程、大负荷作业。该机在结构上舍弃了游梁，取消了横梁、连杆， 避免光杆断脱或滞后导致横梁撞击支架而造成支架与横梁破坏，消除了事故隐患。
4．直线往复式抽油机
该机的结构特点：抽油杆直接悬挂在抽油机 的换向器上，取消了游梁式抽油机与链条式抽油机悬挂的钢丝绳，减少了事故发生概率；整机受力状态好；直线抽油机的结构决定了其较易实现大冲程；减速器具有在同样体积和材料的情况下，承受载荷大，传动效率高和使用寿命长的优点；重块砝码直接平衡能实现较好的平衡性。
5．宽皮带式抽油机
工作原理：依靠电动机的正反驱动来带动一个特殊滚筒正反转缠绕一根柔性皮带，拉动平衡筐，通过钢丝绳组和悬绳器使光杆做往复直线运动，以达到抽油的目的。该机冲程长，平衡效果好，具有高效、节能、动载小、方便修井作业等优点。
6．链条式抽油机
工作原理：电动机经皮带传动和减速后驱动下链轮旋转，使轨迹链条在垂直布置的主动链轮和上链轮间运转，轨迹链条上的特殊链节与往返架上的滑块中的主轴销相连，使往返架随轨迹链条而上下往返运行，往返架体的上横梁连接着绕过天车轮的钢丝绳，带动抽油杆往返运动，从而带动抽油泵抽油，往返架下横梁连接着绕过平衡链轮，并固定在机架上的平衡链条，使平衡缸式的柱塞往返运动，实现储能和放能的平衡作用。
三、井口装置的组成
井口装置是安装在井口上的设备通称，其作用是：在完井以后，悬挂油管，承载井内的全部油管柱重量；密封油管、套管间的环形空间，控制和调节油井的生产；有序控制各项井下作业，如诱喷、洗井、打捞、酸化、压裂等的施工；完成录取油压、套压资料和测压、清蜡等日常生产管理。
井口装置包括套管头、油管头及采油（气）树三部分，连接方式有螺纹、法兰和卡箍三种。
（一）套管头
井口装置的下部称为套管头，其作用是悬挂技术套管和油层套管并密封各层套管间环形空间，为安装防喷器和油管头等上部井口装置提供过渡连接，并且通过套管头本体上的两个侧口进行补挤水泥和注平衡液等作业。
（二）油管头
井口装置的中间部分称为油管头，是由一个两端带法兰的大四通及油管悬挂器组成的，安装在套管头的法兰上，用以悬挂油管柱，密封油管柱和油层套管之间的环形空间，为下接套管头、上接采油树提供过渡。油管头四通体上的两个侧口，可接套管阀门完成套管注入、洗井作业，或作为高产井油流生产通道。
（三）采油树
采油树是油管头上法兰以上（包括上法兰）的设备，由一些阀门、三通、四通和短节组成，用作油气井的流体控制和生产通道。采油树和油管头是连在一起的，是井口装置的重要组成部分，按连接形式可分为法兰式和卡箍式两种。采油树的安装必须满足注采的需要，必须要考虑到采油、注水的控制和调节，注水井的正反洗井、试井清蜡、部件更换以及各种井下作业的要求等因素。
1．采油树的作用
采油树是油、气、水井的一种最重要、最常见的设备，是控制和调节油井生产的主 要设备。它的主要作用是：控制和调节油井的生产；完成录取油压资料、测试、清蜡等 日常管理；保证洗井、冲砂、酸化、压裂等井下作业施工的顺利进行。
2．采油树的类型
采油井采油树分为自喷井采油树和人工举升井采油树。
自喷井采油树是油井投入工业性生产，用于控制依靠天然能量生产的井口装置的重 要组成部分，生产介质为气液两相，根据井口压力分不同级别；人工举升井采油树是油 井失去自喷能力而需要通过人工举升装置才能生产的油井所配套的井口装置，因举升方式不同而形成不同作用的采油树，可分为有杆泵井采油树、电动潜油泵井采油树、水力活塞泵井采油树和气举采油井采油树4种。
采油树产品代号含义：KY-采油井口；KQ-采气井口；KZ-注水井口；KR-热采井口；KS-试油井口；KL-压裂酸化井口。
3．采油树的结构
以国产CY250采油树为例，各零部件包括采油树套管四通、左右套管阀门、油管
头、油管四通、总阀门、法兰盘、左右生产阀门、测试阀门或清蜡阀门（封井器）、油管挂顶丝、卡箍、钢圈及其他附件。
（四）采油树
气井的井口装置包括采气树、油管头及套管头。采气树与采油树结构相似，但有一定的区别：
(1)所有部件均采用法兰连接；
(2)油套管阀门及总阀门均为成双配置，一个工作，一个备用；
(3)节流器采用针形阀，而不是固定孔径的油嘴；
(4)安装后做整体密封试压；
(5)采气树常用的工作压力分为21MPa、35MPa、70MPa、105MPa、140MPa，根据
预测的井口压力予以选择。
四、电动潜油泵
（一）电动潜油泵的结构组成
(1)电动潜油泵是指潜油多级离心泵。
(2)电动潜油泵包括潜油电动机、潜油电动机保护器（简称为保护器）、电动潜油气分离器（简称为分离器）、潜油泵。
(3)电动潜油泵机组包括电动潜油泵、潜 油电缆、电动潜油泵控制屏（简称为控制 屏）、电动潜油泵专用变压器（简称为变压器）。
(4)电动潜油泵装置包括电动潜油泵机组 、接线盒、井口装置、单向阀、泄油阀等 附属装备。
（二）电动潜油泵装置的供电流程
地面电源通 过变压器、控制柜和潜油电缆将电能输送给潜油电动机，然后潜油电动 机带动潜油电泵旋转将电能转化机械能。
（三）电动潜油泵装置的抽油工作流程
电动潜油泵工作，井内液体经分离器进入到电动潜油泵，经电动潜油泵的加压作用 后通过单向阀、泄油阀、油管及井口装置流入输油干线。
（四）电动潜油泵的型号
电动潜油泵的型号按以下形式进行编制。
五、电动螺杆泵
电动螺杆泵采油系统根据地面驱动的传动形式可分为皮带传动和直接传动两种。地面驱动螺杆泵采油系统主要由地面驱动部分、井下螺杆泵部分、电控部分、配套工具及其井下管柱等组成。
（一）地面驱动部分
地面驱动部分包括减速箱、皮带传动、电动机、密封盒、支撑架、方卡子等。
（二）井下螺杆泵部分
井下螺杆泵部分主要由抽油杆、接头、转子、导向头和油管、接箍、定子、尾管等组成。
（三）电控部分
电控部分包括电控箱、电缆等。
（四）配套工具部分
配套工具部分包括防脱工具、防蜡器、泵与套管锚定装置、泄油阀、封隔器等。
（五）其他工具及井下管柱部分
其他工具及井下管柱部分包括常规及简易井口装置、专用井口、正扣及反扣油管、实心 及空心抽油杆、抽油杆扶正器、油管扶正器、抽油杆防倒转装置、油管防脱装置、防抽空装置等。
2、套管头的作用是什么
套管头的作用是固定钻进井的井口，连接井口套管柱，用以支持技术套管和油层套管的重力，密封各层管间的环形空间，为安装防喷器、油管头，采油树提供过渡连接，并且通过套管头本体上的两个侧口，可进行补挤泥浆、监控和加注平衡液等施工作业。
3、套管头试压过程
1.试压分单项试压和系统试压，单项试压：干管敷设后或隐蔽部位的管道安装完毕按设计和规范要求进行水压试验。系统试压：采暖系统安装后按设计和规范要求进行系统水压试验。2.采暖、空调系统试压程序：a 首先检查整个系统中的所有控制阀门是否打开，系统与外管网应隔开，打开集气罐的放气阀。 b将给水干管、试压泵等临时用的试压管道接在供水总干管上，并向系统内灌水，待系统灌满水并将管道系统内的空气排净后（放风门工放气阀流出水为止），关闭放气阀；c操作试压泵进行升压，升压过程中应注意检查管理、管件及配件是否渗漏处，如渗漏严重应停止打压，并且降压后进行修理、换垫、拧紧等工作。d系统无渗漏后，打压并升压到试验压力，停泵检查，并观察压力表，要求10分钟内压降不超过0.02Mpa,即为合格。
4、为什么说油井是油气从油层到地面的通道？
人们为了取得地下水开凿了水井。水井实际是水从水层到地面的通道。石油和天然气埋藏在地下的油气层中，要把它开采出来，也需要在地面和地下油（气）层之间建立一条油气通道，称为油井。油井比水井复杂得多，主要由三部分组成，即井筒、完井结构和井口装置。
井筒是由多层同心钢管并经水泥固结后形成的。油井中下入的第一层管子叫导管，其作用是建立最初的钻井液循环通道，保护井口附近的地表层；油井中下入的第二层管子叫表层套管，一般为几十至几百米，其作用是封隔上部不稳定的松软地层和浅水层；油井中下入的第三层套管叫技术套管，它是钻井中途遇到高压油、气、水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时，为保证钻井能钻到设计深度而下的套管；油井中下入的最内层套管叫油层套管，油层套管的下入深度取决于油层深度和完井结构。其作用是封隔油、气、水层，建立一条可供长期开采油、气的通道。以上各层套管都要用水泥与地层固结在一起，并与井口装置连接起来，形成永久性通道。正常采油生产时还要再下入油管，以便携带抽油泵、各种工具进入井内并通过它将油气导出。
井中下入钢管后，仅仅建成了井眼，但通道还不完善，还需要完井。完井是为满足各种不同性质油气层的开采需要而选择的油、气层与井底的连通方式和井底结构的作业。裸眼完井法是指在油层部位不下入套管，整个油层完全裸露，油层与地面通过油井直接连通，农村水井常用此方法。射孔完井法是目前油井完井中应用最多的一种方法，它是指用一种特殊的枪对准油、气层，射穿套管和水泥环并进入地层一定的深度，使油气通过射开的孔眼流入井筒，实现油层与井筒连通的完井作业方法。贯眼完井法是指钻穿油气层后，把带有孔眼的套管下到油气层部位，油气从地层经过孔眼流入井筒。砾石筛管完井法是在油层部位下入绕丝筛管，然后在筛管与井壁之间充填一定粒度的砾石，油气可经过筛管、穿过砾石层流入井筒。
井筒一旦和油气层连通后，就会处于高压状态，因此还必须有一套能控制和调节油气生产的设备，这套设备就叫做井口装置。它主要由套管头、油管头和采油树组成，其作用是控制油气的流动。
套管头位于整个采油树的最下端并把井内各层套管连接起来，使各层套管间的环形空间密封不漏；油管头是安装在套管头上面，其作用是悬挂井内的油管，并密封油管和油层套管之间的环形空间。目前，普遍采用顶丝阀悬挂法，即在套管四通上安装一个顶丝阀，顶丝阀内有一上大下小的锥形通道。油管悬挂器也是一个锥形体，上带密封圈，在全井筒油管重量的拉力下，油管悬挂器牢牢地坐在顶丝阀的座里。顶丝的作用是防止井内压力太高时将油管柱顶出。采油树，有人认为是一棵树。其实它是业内对井口装置约定俗成的称谓，最早因其形似圣诞树而得名。它由闸门、四通、油嘴等组成。其作用是通过开启或关闭闸门和调节油嘴的大小来调节油气井生产并与地面集油管线连接。
顶丝法兰悬挂油管示意图1—油管；2—顶丝法兰盘；3—油管悬挂器；4，7—密封圈；5—顶丝；6—压帽；8—钢圈槽
油井—油气从油层到地面的通道01
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