一、实验目的
1. 观察抽油机、抽油泵和气锚等设备的结构组成和工作过程；
二、实验内容
1、抽油机工作原理
有杆泵抽油是三大采油方法之一。其中游梁式有杆泵采油方法以其结构简单、适应性强和寿命长等特点，成为目前最主要的机械采油方法。本实验装置是以抽油机、抽油杆和抽油泵“三抽”设备为主的抽油系统组成的。其工作过程是：由动力机经传动皮带将高速的旋转运动传递给减速箱，经三轴两级减速后，再由曲柄连杆机构将旋转运动变为游梁的上下摆动，挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞做上、下往复运动，从而将原油抽汲至地面。见图6-4。
2、抽油泵工作原理
抽油泵是有杆泵抽油系统中的主要设备，主要由工作筒（外筒和衬套）、柱塞及阀（游动阀和固定阀）组成。泵的活塞上、下运动一次称为一个冲程，可分为上冲程和下冲程。活塞在上、下死点间的位移称为活塞冲程。每min内完成上、下冲程的次数称为冲次。在一个冲程过程中抽油泵完成一次进液和排液的过程。在上冲程，抽油杆柱带动活塞向上运动，活塞上的游动阀受管内液柱压力作用而关闭，泵内压力随之降低，固定阀在沉没压力与泵内压力构成的压差作用下，g服重力而被打开，原油进泵而井口排油。在下冲程，抽油杆柱带动活塞向下运动，固定阀一开始就关闭，泵内压力逐渐升高，当泵内压力升高到大于活塞以上液柱压力和游动阀重力时，游动阀被顶开，活塞下部的液体通过游动阀进入活塞上部，泵内液体排向油管。泵的工作原理见图6-5。 图6-4 抽油装置示意图
1-抽油机2-拉力传感器3-位移传感器4-油管闸门5-套管闸门6-井筒7-气体计量计
8-玻璃管9-生产管线10-分离器11-活塞12-固定阀尔13-气锚14-气液混合器 15-进气控制阀16-空气压缩机17-进液阀门18-溢流阀门19-水箱
3、气锚分离原理文蛤刃
气锚是气液比较高的有杆采油井中不可缺少的井下油气分离装置，其分离效果直接影响泵效和油井产量。因气锚不能将油气有效地分离，致使抽油泵发生“气锁”而影响油井正常生产的情况时有发生。气锚其原理是根据油气密度差而实现滑脱分离的。气锚可分为旋转式、沉降式等。气锚安装在抽油泵的末端。沉降式气锚当柱塞上行时，由于抽吸和管外液柱压力作用，油和气进入锚内，由于油气密度的差异气体大部分上浮于气锚的上端，而液体则沉降于气锚的下端：当柱塞下行时，由于泵的阀被关闭、气锚内液体处于静止状态，这部分进气上浮自气锚上端的排气孔跑出，进入管外油套环形空间，而脱气原油自气锚中心管的下开口被吸入到泵腔内，从而达到防止气体进泵，提高泵效的目的，其结构见图6-5。图6-6为小直径气锚，结构由三部分组成：上螺旋分离器、下螺旋分离器、碗形过滤器。其中上、下螺旋分离器均由螺旋片、螺旋中心管、分流腔体、环形单流阀、阀座等组成；碗形过滤器由扇形滤网、中心管组成。该气锚的技术参数为两端螺纹：Φ73mm平式油管扣。外经Φ89mm。总长3700mm。适用条件是气液比：60～600m3/m3；油层温度≤150℃。气锚的工作原理为三步：
自平衡两轮车（1）油气初步分离：油气混合液由油套环形空间流经碗形过滤器的滤网时，在重力的作用下，液体向下流动进入碗内，自由气泡则上浮排放到油套环形空间。部分气体初步被分离出去。
（2）油气第二次分离：经过碗形过滤器初步分离的油气混合液，在泵的抽吸作用下进入下螺旋分离器的下端，并沿螺旋片向上旋转流动。此时，油（液体）在重力的作用下，被甩向螺旋外管内壁，同时向上流动，经过分流腔分流后进入上螺旋分离器。分离出的气体，则沿螺旋中心管进入气罩，再经单流阀、排气孔，排到油套环形空间。
（3）油气第三次分离：经过两次分离的油气混合液进入上螺旋分离器做进一步分离（重复上次分离过程），然后液体进入抽油泵，残余气体则排到油套环形空间。
图6-5 泵的工作原理图图6-6气锚结构示意图
a-上冲程；b-下冲程
1-排出阀2-活塞3-衬套4-吸入阀
三、实验步骤
1. 熟悉实验原理及流程
在检查电源、气源、水源各管线接头均处于完好的状态下，向供液瓶内加水，给井筒提供一定的液面高度。在检查抽油机无卡阻，且无人触及抽油机旋转部件的情况下启动抽油机，柱塞在井筒内做上、下往复运动，此时注意观察柱塞在上、下冲程游动阀、固定阀的开关情况、柱塞漏失情况、了解本模拟井影响泵效的因素。
2. 测冲程和冲次
钢卷尺、秒表、测抽油机驴头上下死点光杆的距离，即冲程高度S ，再用秒表测抽油机每min 上下往复运动的次数，即冲数n 。
3. 观察泵的工作情况
实测无气体、无气锚泵的排量，观察泵的工作情况。将出液管放入量瓶内，启动抽油机，以出液管排出液体开始计时，当抽出液体达到量瓶刻度时停止计时，关闭抽油机，将量瓶内液体，倒回供液瓶内。
爆破玻璃4. 观察气体对泵效的影响
实测有气体、无气锚的排量，观察气体对泵效的影响，启动压风机，给井筒内送入气体，调整气量平稳后启动抽油机，测量方法同3。
5. 观察气锚防气效果
实测有气体、有气锚泵的排出量，观察气锚的防气效果。起出油管及泵，安装气锚，将油管下入井筒中，保持气量不变的情况下测数据，测量方法同3。
以上实测数据要求不同条件下每组均测3次，记录实测时间t 1、t 2、t 3将实测数据列入表中，取3次平均数值t 做为计算泵效的数据。
6. 泵效的定义及计算
实测泵效表示泵的实际排量与理论排量的比值，即：
η=
Q p Q t （6-1）
可写成: sn f Q p p ⋅⋅=
1440η （6-2）
式中: Q p —泵的实际排量，m 3/d ；
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Q t —泵的理论排量，m 3/d ；
f p —-泵的柱面积，m 2；大规模定制
S -—冲程，m ；
n —冲次。
7. 了解泵的类型及工作原理
拆卸、组装管式泵、杆式泵，了解和掌握各零部件功能及工作原理，了解管式泵与杆式泵在结构上有何不同及各自的适应条件。抽油泵结构示意图如图6-7。
翻边图6-7 抽油泵结构示意图
（a）管式泵；（b）杆式泵
1-油管；2-锁紧卡；3-活塞；
4-游动阀；5-工作筒；6-固定阀
四、实验结果与分析
1. 分析影响泵效的因素(本实验井)，并提出提高泵效的措施。
2. 绘图并说明管式泵各零部件名称及泵的工作原理。
3. 对测定的泵效η值进行对比、分析并加以说明。
4. 泵在上、下冲程中是否都有排量？排量是否一样？为什么？
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