畢業(yè)設(shè)計(jì)---抽油機(jī)地面能耗分析

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p><b>　　抽油機(jī)地面能耗分析</b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p>　　專業(yè)班級：石油工程2

2、002-7班</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　2006年6月22日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　根據(jù)游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系和運(yùn)動特點(diǎn)，建立了游梁的擺動方程并精確計(jì)算出游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動參數(shù)；考慮抽油機(jī)光桿靜載荷和

3、慣性載荷及運(yùn)動機(jī)構(gòu)的重力和慣性情況，建立了抽油機(jī)系統(tǒng)相對曲柄的等效動力學(xué)模型并求出具有動平衡特征的曲柄軸凈扭矩；根據(jù)抽油機(jī)皮帶傳動特點(diǎn)和力學(xué)分析，建立了一種簡便的皮帶傳動效率計(jì)算模型，為分析抽油機(jī)瞬時(shí)工作參數(shù)提供了理論支持；重新定義了周期載荷系數(shù)計(jì)算儲電動機(jī)額定功率并以常規(guī)游梁式抽油機(jī)、調(diào)徑變矩式抽油機(jī)為例，編寫了計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)了重要參數(shù)的計(jì)算，繪制了關(guān)鍵曲線，由此比較得出了節(jié)能抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。文中還對其他節(jié)能抽油機(jī)進(jìn)行了簡要介紹。&l

4、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞：速度；加速度；扭矩；周期載荷系數(shù)；調(diào)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(nèi)外油田抽油機(jī)的現(xiàn)狀………………………………………………1</p><p>　　1．2 游梁式抽油機(jī)的節(jié)能方法………………………………………………1</p><p>　　第2章 游梁式抽油機(jī)地面能耗分析…………………………………………2</p><p>　　2．1 游梁式抽油機(jī)……………………………………………………………2&

9、lt;/p><p>　　2．2 抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)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(yīng)用……………………………………5</p><p>　　3．1 油井?dāng)?shù)據(jù)……………………………………………………

10、……………5</p><p>　　3．2 地面設(shè)備數(shù)據(jù)……………………………………………………………5</p><p>　　第4章 結(jié)論……………………………………………………………………7</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………8</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………

11、…………………………9</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………10</p><p><b>　　第1章 前 言</b></p><p>　　1.1 國內(nèi)外油田抽油機(jī)的現(xiàn)狀</p><p>　　抽油機(jī)分為游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī)兩種。游梁式抽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、可

12、靠性高、工作持久、適應(yīng)工況條件好等優(yōu)點(diǎn)，在采油工業(yè)發(fā)展的初期被大量的應(yīng)用;但游梁式抽油機(jī)也存在不足之處，如效率低下、用電成本高等缺點(diǎn)。無游梁式抽油機(jī)有長沖程無游梁抽油機(jī)等，它具有功率因數(shù)高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，所以抽油機(jī)的發(fā)展方向是無游梁式抽油機(jī)[1]。</p><p>　　1.2 游梁式抽油機(jī)的節(jié)能方法</p><p>　　引起游梁式抽油機(jī)電機(jī)負(fù)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(jī)的電機(jī)是帶負(fù)載起動，因此起動時(shí)所需的起動電流很大，功率因數(shù)很低，對電動機(jī)的功率要求比較大。</p><p>　　(2)游梁式抽油機(jī)的輸出功率是周期性變化的，因而其驅(qū)動電機(jī)的電流也是周期性變化的。在選擇電動機(jī)時(shí)，為了保證不超過允許的溫度，電機(jī)的額定電流需要取電機(jī)運(yùn)行過程中的最大值，相應(yīng)地，對電動機(jī)額定功率的需求也就越高。</p><p>　　

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

15、。游梁式抽油機(jī)主要由游梁－連桿－曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動力設(shè)備和輔助裝置等四大部分組成。工作時(shí)，動力機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。曲柄通過連桿經(jīng)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(fù)運(yùn)動(見圖2-1)。</p><p>　　圖2-1 抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　1—剎車裝置 2—電動機(jī) 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(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律</p><p>　　游梁式抽油機(jī)是以游梁支點(diǎn)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(gòu)成的四連桿機(jī)構(gòu)(見圖2-2)。</p><p>　　圖2-2 游梁式抽油機(jī)示意圖</p>&l

18、t;p>　　游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動的位移、速度和加速度，是抽油機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)分析的重要運(yùn)動參數(shù)。目前，常用的簡化方法只能給出其近似解，不能滿足精確計(jì)算的需要。游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系和運(yùn)動特點(diǎn)，通過建立游梁擺動方程，得出求游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動參數(shù)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(diǎn)鐘位置開始沿順時(shí)針方向做勻速圓

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

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

21、刻懸點(diǎn)位移表達(dá)式。由于對于某一給定型號的抽油機(jī)是一常數(shù)，因此只是的函數(shù)。給定值，便可計(jì)算出懸點(diǎn)位移。</p><p>　　第3章 地面能耗分析軟件的編制與應(yīng)用</p><p><b>　　3.1 油井?dāng)?shù)據(jù)</b></p><p>　　現(xiàn)場提供的油井?dāng)?shù)據(jù)見表3-1所示。</p><p>　　表3-1 部分油井生產(chǎn)參數(shù)&

22、lt;/p><p>　　3.2 地面設(shè)備數(shù)據(jù)</p><p>　　計(jì)算分析過程中，采用的抽油機(jī)型號為江漢石油機(jī)械廠生產(chǎn)的CYJ8－3－48B型抽油機(jī)，電機(jī)型號為YH225M-6，皮帶型號為窄V帶。設(shè)備具體參數(shù)見表3-2所示。</p><p>　　表3-2 調(diào)徑變矩式抽油機(jī)參數(shù)</p><p><b>　　續(xù)表3-2</b>

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

24、尚待進(jìn)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(shí)傳動效率是變化的，在大部分時(shí)間內(nèi)較高，在局部范圍內(nèi)，尤其是扭矩接近于零位置時(shí)效率較低。</p><p>　　(4)周期載荷系數(shù)(以扭矩?cái)?shù)值計(jì)算)對所需電機(jī)額定功率影響較大，對電機(jī)實(shí)際消耗的有功功率影響較小。</p><p>　　(5)由文中所繪的抽油機(jī)懸點(diǎn)速度變化曲線、懸點(diǎn)加速度變

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

26、<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王常斌.游梁式抽油機(jī)運(yùn)動參數(shù)的精確解.石油學(xué)報(bào),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(guān)聯(lián)的研究．趙

27、維勤，高崇壽編．第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會文集，北京：中國高等科學(xué)技術(shù)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?zé)嵬夥笏幹苽浞桨?中國專利：881056073，1989-07-26.</p><p>　　[6] 王明亮.關(guān)于中國學(xué)

28、術(shù)期刊標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程的進(jìn)展. </p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　附錄A</b></p><p>　　1．懸點(diǎn)速度變化曲線</p><p>　　圖A-1 常規(guī)游梁式 圖A-2 調(diào)徑變矩式</p>

29、<p>　　2． 懸點(diǎn)加速度變化曲線</p><p>　　圖A-3 常規(guī)游梁式 圖A-4 調(diào)徑變矩式</p><p><b>　　附錄B</b></p><p>　　1．H6-13井產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果</p><p>　　表B-1 H6-13井產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果</p&