中國石油大學(華東)畢業(yè)設(shè)計(論文)

1、中國石油大學（華東）畢業(yè)設(shè)計（論文）抽油機地面能耗分析學生姓名：王光輝學 號：02021736 專業(yè)班級：石油工程2002-7班指導教師：張曉軍 2006年6月22日摘 要根據(jù)游梁式抽油機四連桿機構(gòu)的幾何關(guān)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(shù)；考慮抽油機光桿靜載荷和慣性載荷及運動機構(gòu)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(jù)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(shù)提供了理論支持；重新定義了周期載荷系數(shù)計算儲電動機額定功率并以常規(guī)游梁式抽油機、調(diào)徑變矩式抽

2、油機為例，編寫了計算機程序，實現(xiàn)了重要參數(shù)的計算，繪制了關(guān)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。關(guān)鍵詞：速度；加速度；扭矩；周期載荷系數(shù)；調(diào)徑變矩式ABSTRACTBased on the unique geometry and mechanical movement of beam pumping unit, we have presented a simple swing equation and computed motorial parameter; meanwhile under the conditions of the static loa

3、d and inertial load of the polished-rod of a conventional pumping unit, we have also presented on equivalent dynamic model 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 mecha

4、nical analysis of belt，a simple model for calculating belt transmission efficiency is developed the model can provide a theoretical base for study on the other transient variable of beam pumping unit; The cyclic loading coefficients is defined once and compute the nominal Power of the motor; at last

5、 we compare the beam pumping unit and the adjustable diameter and changeable toque pumping unit, based on this a program have been finished，and we also introduce other power saving pumping units.Keywords: velocity; acceleration; toque; the cyclic loading coefficients; adjustable diameter and changea

6、ble toque pumping unit目 錄第1章 前言1 11 國內(nèi)外油田抽油機的現(xiàn)狀1 12 游梁式抽油機的節(jié)能方法1第2章 游梁式抽油機地面能耗分析2 21 游梁式抽油機2 22 抽油機懸點運動規(guī)律3 221 游梁擺動方程的建立 3第3章 地面能耗分析軟件的編制與應用5 31 油井數(shù)據(jù)5 32 地面設(shè)備數(shù)據(jù)5第4章 結(jié)論7致謝8參考文獻9附錄10第1章 前 言1.1 國內(nèi)外油田抽油機的現(xiàn)狀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(jié)構(gòu)簡單、制造容易、可靠性高、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

7、、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(shù)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。1.2 游梁式抽油機的節(jié)能方法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:(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(shù)很低，對電動機的功率要求比較大。(2)游梁式抽油機的輸出功率是周期性變化的，因而其驅(qū)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。(3)要準確地選取一臺抽油機的驅(qū)動電動機容量，需要測量大量數(shù)據(jù)，往往

8、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(shù)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。第2章 游梁式抽油機地面能耗分析2.1 游梁式抽油機抽油機是有桿深井泵采油的主要設(shè)備。游梁式抽油機主要由游梁連桿曲柄機構(gòu)、減速箱、動力設(shè)備和輔助裝置等四大部分組成。工作時，動力機將高速旋轉(zhuǎn)運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運動(見圖2-1)。宋體小五號，單倍行距，“”上下對齊，橫向均勻分布。圖2-1 抽油機結(jié)構(gòu)簡圖1剎車裝置 2電動機 3減速箱皮帶輪 4減

9、速箱 5輸入軸6中間軸 7輸出軸 8曲柄 9連桿軸 10支架11曲柄平衡塊 12連桿 13橫梁軸 14橫梁 15游梁平衡塊16游梁 17支架 18驢頭 19懸繩器 20底座2.2 抽油機懸點運動規(guī)律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、連桿和游梁后臂為三個活動桿所構(gòu)成的四連桿機構(gòu)(見圖2-2)。圖2-2 游梁式抽油機示意圖以下兩種公式參數(shù)解釋格式都可以。論文多用上格式（清晰），文章多用下格式(節(jié)省版面)。游梁式抽油機懸點運動的位移、速度和加速度，是抽油機結(jié)構(gòu)設(shè)計及力學分析的重要運動參數(shù)。目前，常用的簡化方法只能給出其近似解，不能滿足精確計算的需要。游梁式抽油機四連桿機構(gòu)的

10、幾何關(guān)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(shù)的一種方法。2.2.1 游梁擺動方程的建立假定曲柄由12點鐘位置開始沿順時針方向做勻速圓周運動。在OBD中(見圖2-2)，根據(jù)余弦定理： (2-1)其中 (2-2)式中任意時刻游梁擺角，即游梁后臂雨方向的夾角；任意時刻和軸方向的夾角；曲柄轉(zhuǎn)角，它等于角速度與時間t的乘積，即。式中，為任意時刻游梁擺角，即游梁后臂雨Y方向的夾角；為任意時刻J和Y軸方向的夾角；為曲柄轉(zhuǎn)角，它等于角速度與時間t的乘積，即。 懸點運動位移游梁繞支點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： (2-4)式(2-4)即為任

11、意時刻懸點位移表達式。由于對于某一給定型號的抽油機是一常數(shù)，因此只是的函數(shù)。給定值，便可計算出懸點位移。第3章 地面能耗分析軟件的編制與應用3.1 油井數(shù)據(jù)參數(shù)與單位之間用“，”或“/”分開，單位用公式正體輸入?，F(xiàn)場提供的油井數(shù)據(jù)見表3-1所示。表3-1 部分油井生產(chǎn)參數(shù)井 名動液面，下泵深度，油層中深，日產(chǎn)液，H15-110401555215432H15-510201543214335H15-610311549214630H15-9104515632162273.2 地面設(shè)備數(shù)據(jù)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(chǎn)的CYJ8348B型抽油機，電機型號為YH225M-6，皮帶型

12、號為窄V帶。設(shè)備具體參數(shù)見表3-2所示。表3-2 調(diào)徑變矩式抽油機參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值裝機功率，45抽油機底座至游梁支承軸高度，5.9抽油機底座至減速箱輸出軸高度，1.6游梁支承軸至減速箱輸出軸水平距離，1.56連桿長度，5.45游梁前臂長，-游梁與連桿連接軸承至游梁支承軸承距離，5.2 續(xù)表3-2參數(shù)名稱數(shù)值曲柄塊單塊質(zhì)量，750連桿重量，-游梁重量，1703驢頭重量，1272第4章 結(jié) 論(1)通過建立的游梁擺動方程精確解得了運動參數(shù)解，并由繪出的相關(guān)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)。(2)通過對游梁式抽油機精確動平衡分析建立的文中相關(guān)計算式只適用于常

13、規(guī)抽油機的平衡，對異相機、前置式抽油機尚待進一步研究。(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(nèi)較高，在局部范圍內(nèi)，尤其是扭矩接近于零位置時效率較低。(4)周期載荷系數(shù)(以扭矩數(shù)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。(5)由文中所繪的抽油機懸點速度變化曲線、懸點加速度變化曲線、扭矩曲線等曲線表明，調(diào)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。(6)本文對調(diào)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。致 謝內(nèi)容請同學們自己撰寫。 參考文獻1 王常斌.

14、游梁式抽油機運動參數(shù)的精確解.石油學報,1998,19(2): 23-26.2 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: 84-156.3 司宗國，王群重子湮沒快度關(guān)聯(lián)的研究趙維勤，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：中國高等科學技術(shù)中心出版，1996：105-1074 GB/T 16159-1996，漢語拼音正詞法基本規(guī)則.5 姜鍋洲.一種溫熱外敷藥制備方案.中國專利：，1989-07-26.6 王明亮.關(guān)于中國學術(shù)期刊標準化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程的進展. http：/ 附 錄附錄A1懸點速度變化曲線 圖A-1 常規(guī)游梁式 圖A-2 調(diào)徑變矩式2 懸點加速度變化曲線 圖A-3 常規(guī)游梁式 圖A-4 調(diào)徑變矩式附錄B1H6-13井產(chǎn)量預測結(jié)果表B-1 H6-13井產(chǎn)量預測結(jié)果滲透率,有效厚度，流體粘度， 生產(chǎn)壓差，實際產(chǎn)量，預測產(chǎn)量，0.0730.03529.41.0130.1420.03529