畢業(yè)設計---抽油機地面能耗分析

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p><b>　　抽油機地面能耗分析</b></p><p><b>　　學生姓名： </b></p><p><b>　　學 號： </b></p><p>　　專業(yè)班級：石油工程2

2、002-7班</p><p><b>　　指導教師： </b></p><p>　　2006年6月22日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　根據游梁式抽油機四連桿機構的幾何關系和運動特點，建立了游梁的擺動方程并精確計算出游梁式抽油機懸點運動參數；考慮抽油機光桿靜載荷和

3、慣性載荷及運動機構的重力和慣性情況，建立了抽油機系統(tǒng)相對曲柄的等效動力學模型并求出具有動平衡特征的曲柄軸凈扭矩；根據抽油機皮帶傳動特點和力學分析，建立了一種簡便的皮帶傳動效率計算模型，為分析抽油機瞬時工作參數提供了理論支持；重新定義了周期載荷系數計算儲電動機額定功率并以常規(guī)游梁式抽油機、調徑變矩式抽油機為例，編寫了計算機程序，實現了重要參數的計算，繪制了關鍵曲線，由此比較得出了節(jié)能抽油機的優(yōu)點。文中還對其他節(jié)能抽油機進行了簡要介紹。&l

4、t;/p><p>　　關鍵詞：速度；加速度；扭矩；周期載荷系數；調徑變矩式</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Based on the unique geometry and mechanical movement of beam pumping unit, we have presented a simpl

5、e swing equation and computed motorial parameter; meanwhile under the conditions of the static load and inertial load of the polished-rod of a conventional pumping unit, we have also presented on equivalent dynamic model

6、 of the pumping unit system and the type-curves of net torque of the crankshaft with the characteristic of inertial counterbalance have been computed; Based on features and mechani</p><p>　　Keywords: velocit

7、y; acceleration; toque; the cyclic loading coefficients; adjustable diameter and changeable toque pumping unit</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 前言……………………………………………………………………1</p&g

8、t;<p>　　1．1 國內外油田抽油機的現狀………………………………………………1</p><p>　　1．2 游梁式抽油機的節(jié)能方法………………………………………………1</p><p>　　第2章 游梁式抽油機地面能耗分析…………………………………………2</p><p>　　2．1 游梁式抽油機……………………………………………………………2&

9、lt;/p><p>　　2．2 抽油機懸點運動規(guī)律……………………………………………………3</p><p>　　2．2．1 游梁擺動方程的建立 ……………………………………………3</p><p>　　第3章 地面能耗分析軟件的編制與應用……………………………………5</p><p>　　3．1 油井數據……………………………………………………

10、……………5</p><p>　　3．2 地面設備數據……………………………………………………………5</p><p>　　第4章 結論……………………………………………………………………7</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………8</p><p>　　參考文獻………………………………………………

11、…………………………9</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………10</p><p><b>　　第1章 前 言</b></p><p>　　1.1 國內外油田抽油機的現狀</p><p>　　抽油機分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機兩種。游梁式抽油機具有結構簡單、制造容易、可

12、靠性高、工作持久、適應工況條件好等優(yōu)點，在采油工業(yè)發(fā)展的初期被大量的應用;但游梁式抽油機也存在不足之處，如效率低下、用電成本高等缺點。無游梁式抽油機有長沖程無游梁抽油機等，它具有功率因數高、效率高等優(yōu)點，所以抽油機的發(fā)展方向是無游梁式抽油機[1]。</p><p>　　1.2 游梁式抽油機的節(jié)能方法</p><p>　　引起游梁式抽油機電機負載效率低的原因主要有以下幾個方面:</p&

13、gt;<p>　　(1)游梁式抽油機的電機是帶負載起動，因此起動時所需的起動電流很大，功率因數很低，對電動機的功率要求比較大。</p><p>　　(2)游梁式抽油機的輸出功率是周期性變化的，因而其驅動電機的電流也是周期性變化的。在選擇電動機時，為了保證不超過允許的溫度，電機的額定電流需要取電機運行過程中的最大值，相應地，對電動機額定功率的需求也就越高。</p><p>　　

14、(3)要準確地選取一臺抽油機的驅動電動機容量，需要測量大量數據，往往很難做到，而且如何對抽油機電機容量的選擇計算還沒有一個統(tǒng)一、準確的計算公式，因此大多數情況下都采用估算的方法來選擇配套電機的功率，一般留有較大余量。</p><p>　　第2章 游梁式抽油機地面能耗分析</p><p>　　2.1 游梁式抽油機</p><p>　　抽油機是有桿深井泵采油的主要設備

15、。游梁式抽油機主要由游梁－連桿－曲柄機構、減速箱、動力設備和輔助裝置等四大部分組成。工作時，動力機將高速旋轉運動通過皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動曲柄作低速旋轉。曲柄通過連桿經橫梁帶動游梁作上下擺動。掛在驢頭上的懸繩器便帶動抽油桿柱作往復運動(見圖2-1)。</p><p>　　圖2-1 抽油機結構簡圖</p><p>　　1—剎車裝置 2—電動機 3—減速箱皮帶輪

16、4—減速箱 5—輸入軸</p><p>　　6—中間軸 7—輸出軸 8—曲柄 9—連桿軸 10—支架</p><p>　　11—曲柄平衡塊 12—連桿 13—橫梁軸 14—橫梁 15—游梁平衡塊</p><p>　　16—游梁 17—支架 18—驢頭

17、 19—懸繩器 20—底座</p><p>　　2.2 抽油機懸點運動規(guī)律</p><p>　　游梁式抽油機是以游梁支點和曲柄軸中心的連線做固定桿，以曲柄、連</p><p>　　桿和游梁后臂為三個活動桿所構成的四連桿機構(見圖2-2)。</p><p>　　圖2-2 游梁式抽油機示意圖</p>&l

18、t;p>　　游梁式抽油機懸點運動的位移、速度和加速度，是抽油機結構設計及力學分析的重要運動參數。目前，常用的簡化方法只能給出其近似解，不能滿足精確計算的需要。游梁式抽油機四連桿機構的幾何關系和運動特點，通過建立游梁擺動方程，得出求游梁式抽油機懸點運動參數的一種方法。</p><p>　　2.2.1 游梁擺動方程的建立</p><p>　　假定曲柄由12點鐘位置開始沿順時針方向做勻速圓

19、周運動。在△OBD中(見圖2-2)，根據余弦定理：</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　其中 (2-2)</p><p>　　式中——任意時刻游梁擺角，即游梁后臂雨方向的夾角；</p><p>　　——任意時刻和軸方向的夾角；

20、</p><p>　　——曲柄轉角，它等于角速度與時間t的乘積，即。</p><p>　　2.2.1.1 懸點運動位移</p><p>　　游梁繞支點O擺動時因其前、后臂的角位移相等，故任意時刻懸點位移為：</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　式(2-4)即為任意時

21、刻懸點位移表達式。由于對于某一給定型號的抽油機是一常數，因此只是的函數。給定值，便可計算出懸點位移。</p><p>　　第3章 地面能耗分析軟件的編制與應用</p><p><b>　　3.1 油井數據</b></p><p>　　現場提供的油井數據見表3-1所示。</p><p>　　表3-1 部分油井生產參數&

22、lt;/p><p>　　3.2 地面設備數據</p><p>　　計算分析過程中，采用的抽油機型號為江漢石油機械廠生產的CYJ8－3－48B型抽油機，電機型號為YH225M-6，皮帶型號為窄V帶。設備具體參數見表3-2所示。</p><p>　　表3-2 調徑變矩式抽油機參數</p><p><b>　　續(xù)表3-2</b>

23、</p><p><b>　　第4章 結 論</b></p><p>　　(1)通過建立的游梁擺動方程精確解得了運動參數解，并由繪出的相關曲線表明，抽油機的上、下死點位置不是常規(guī)認為的1800和3600或(00)。</p><p>　　(2)通過對游梁式抽油機精確動平衡分析建立的文中相關計算式只適用于常規(guī)抽油機的平衡，對異相機、前置式抽油機

24、尚待進一步研究。</p><p>　　(3)通過皮帶的傳動效率分析表明，皮帶工作的瞬時傳動效率是變化的，在大部分時間內較高，在局部范圍內，尤其是扭矩接近于零位置時效率較低。</p><p>　　(4)周期載荷系數(以扭矩數值計算)對所需電機額定功率影響較大，對電機實際消耗的有功功率影響較小。</p><p>　　(5)由文中所繪的抽油機懸點速度變化曲線、懸點加速度變

25、化曲線、扭矩曲線等曲線表明，調徑變矩式抽油機在運動特性、受力狀況等方面比常規(guī)游梁式抽油機有較大改進。</p><p>　　(6)本文對調徑變矩式抽油機與常規(guī)游梁式抽油機的性能和特點進行了比較，這對其他節(jié)能抽油機的研究有一定參考作用。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　內容請同學們自己撰寫。 </p>

26、<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王常斌.游梁式抽油機運動參數的精確解.石油學報,1998,19(2): 23-26.</p><p>　　[2] 王鴻勛,張琪.采油工藝原理.第一版.北京：石油工業(yè)出版社,1989: 84-156.</p><p>　　[3] 司宗國，王群．重子湮沒快度關聯的研究．趙

27、維勤，高崇壽編．第五屆高能粒子產生和重離子碰撞理論研討會文集，北京：中國高等科學技術中心出版，1996：105-107．</p><p>　　[4] GB/T 16159-1996，漢語拼音正詞法基本規(guī)則.</p><p>　　[5] 姜鍋洲.一種溫熱外敷藥制備方案.中國專利：881056073，1989-07-26.</p><p>　　[6] 王明亮.關于中國學

28、術期刊標準化數據庫系統(tǒng)工程的進展. </p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　附錄A</b></p><p>　　1．懸點速度變化曲線</p><p>　　圖A-1 常規(guī)游梁式 圖A-2 調徑變矩式</p>

29、<p>　　2． 懸點加速度變化曲線</p><p>　　圖A-3 常規(guī)游梁式 圖A-4 調徑變矩式</p><p><b>　　附錄B</b></p><p>　　1．H6-13井產量預測結果</p><p>　　表B-1 H6-13井產量預測結果</p&