朱雯麗開(kāi)題報(bào)告

1、數(shù)字化抽油機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目：JJ450型井架設(shè)計(jì)及動(dòng)力特性分析學(xué)生姓名秦超學(xué)號(hào)1103010126教學(xué)院系機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)年級(jí)機(jī)械工程及自動(dòng)化2010級(jí)指導(dǎo)教師劉承杰職稱副教授單位西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院目錄1研究的背景與意義21.1研究的背景21.1.1 抽油機(jī)的類型21.1.2 游梁式抽油機(jī)存在的問(wèn)題21.1.3 無(wú)游梁式抽油機(jī)存在的問(wèn)題31.1.4 其他抽油機(jī)存在的問(wèn)題31.2 研究的意義32工作原理介紹42.1 游梁式抽油機(jī)的工作原理42.2 數(shù)字化抽油機(jī)52.2.1 結(jié)構(gòu)組成52.2.2 控制系統(tǒng)原理73抽油機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)73.1國(guó)內(nèi)抽油機(jī)的現(xiàn)狀73

2、.2 國(guó)外抽油機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀93.3抽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)104主要研究?jī)?nèi)容105實(shí)現(xiàn)方法及手段116擬采用的技術(shù)路線127預(yù)期結(jié)果128具體工作進(jìn)度安排13參考文獻(xiàn)141研究的背景與意義1.1研究的背景1.1.1 抽油機(jī)的類型 抽油機(jī)是有桿抽油系統(tǒng)中最主要舉升設(shè)備。根據(jù)抽油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī)1。游梁式抽油機(jī)最主要的特點(diǎn)就是有一個(gè)能繞支架軸承上下擺動(dòng)的游梁。游梁式抽油機(jī)是油田最普遍應(yīng)用并占主導(dǎo)地位的抽油機(jī)。按其結(jié)構(gòu)又可分為常規(guī)型、前置型、異相型、異形型和斜直井型等;按平衡方式可分為：機(jī)械平衡式、氣動(dòng)平衡式和液壓平衡式。無(wú)游梁式抽油機(jī)又可分為低矮型、滾筒型、塔架型、增程型和缸體型

3、2。經(jīng)過(guò)了100多年的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能上都產(chǎn)生了很大的改變，但是仍然存在著不同的問(wèn)題。1.1.2 游梁式抽油機(jī)存在的問(wèn)題常規(guī)游梁式抽油機(jī)是應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)、應(yīng)用最廣泛的一種型式。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，可長(zhǎng)期在油田全天候運(yùn)轉(zhuǎn)，使用可靠。但由于該機(jī)型不容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程、低沖次的要求，因而不能滿足稠油井、深抽井和含氣井采油作業(yè)的需要。此外其驢頭懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度較大、平衡效果較差、效率較低、電動(dòng)機(jī)功率利用率小、減速器扭矩波動(dòng)大等缺點(diǎn)已被各個(gè)油田和科研機(jī)構(gòu)所重視。為此，國(guó)內(nèi)抽油機(jī)生產(chǎn)廠先后對(duì)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行改造，研制出了前置式抽油機(jī)、異相曲柄抽油機(jī)、雙驢頭式抽油機(jī)、異型游梁抽

4、油機(jī)等機(jī)型。這些新型抽油機(jī)雖然改善了常規(guī)游梁式抽油機(jī)的一些不足，但在應(yīng)用中卻暴露出另外一些問(wèn)題3。（1）前置式游梁抽油機(jī)體積龐大，運(yùn)輸和安裝都不方便; 平衡調(diào)節(jié)困難，平衡度只能調(diào)節(jié)到60%70%;上、下行電流差值大，耗能多;屢次發(fā)生減速器斷軸和傳動(dòng)齒輪打齒;輸出軸與曲柄配合易損壞，造成曲柄松動(dòng)，拉斷連桿，扭曲游梁;驢頭固定架螺柱易松動(dòng)、斷裂，導(dǎo)致驢頭掉下來(lái)等。（2）異相曲柄式抽油機(jī)在油田使用中經(jīng)常出現(xiàn)遇阻斷光桿現(xiàn)象，同時(shí)也存在著平衡調(diào)節(jié)困難、底座工字梁斷裂、尾軸承頂絲焊口開(kāi)裂和固定螺栓斷裂等問(wèn)題。（3）節(jié)能型雙驢頭式抽油機(jī)雖然實(shí)現(xiàn)了加大游梁擺角、減小減速器扭矩、提高承載能力、降低能耗等，卻存在

5、斷游梁、支架頂部晃動(dòng)較大、柔性連接件壽命較短等問(wèn)題;常出現(xiàn)柔性繩斷頭現(xiàn)象，影響正常生產(chǎn);后驢頭的變徑弧形加工難度較大。1.1.3 無(wú)游梁式抽油機(jī)存在的問(wèn)題 我國(guó)早在60年代就開(kāi)始研制無(wú)游梁抽油機(jī)，具有節(jié)能、重量輕、易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程、慣性載荷小和智能控制條件好等特點(diǎn)，滿足了采油工藝需要。雖然各種機(jī)型都在日趨完善和提高中，但也因許多難題，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)件多、滑動(dòng)副及精密的液、氣元件等易磨損，從而使某些關(guān)鍵零部件壽命較短、故障率高，同時(shí)維修也較為困難，致使運(yùn)行時(shí)效率降低，維修成本提高，給使用與管理帶來(lái)不便。因此，在國(guó)內(nèi)抽油機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用仍以游梁式為主。 1.1.4 其他抽油機(jī)存在的問(wèn)題鏈條式抽油機(jī)是我

6、國(guó)開(kāi)發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、使用數(shù)量最多、且整體結(jié)構(gòu)較為緊湊的一種無(wú)游梁機(jī)型，他的優(yōu)點(diǎn)有:沖程長(zhǎng)、慣性載荷小、減速器額定扭矩小、節(jié)電、質(zhì)量輕、占地面積小、平衡效果好等。但也存在著諸多問(wèn)題，如鏈條壽命短，鏈條易斷銷、跳鏈、換向沖擊載荷大、鋼絲繩易斷和導(dǎo)軌剛度不足易變形等。1.2 研究的意義目前，各種傳統(tǒng)的抽油機(jī)存在的主要問(wèn)題是系統(tǒng)效率低、能耗高，以游梁式抽油機(jī)為例，國(guó)內(nèi)的游梁式抽油機(jī)總效率平均低于30%4。所以，節(jié)能降耗、現(xiàn)代化、自動(dòng)化、智能化作業(yè)成為油田的主要發(fā)展方向。而數(shù)字化抽油機(jī)的出現(xiàn)順應(yīng)了現(xiàn)在油田發(fā)展的需要，解決了傳統(tǒng)抽油機(jī)存在的主要問(wèn)題。數(shù)字化抽油機(jī)的基本功能5：(1)數(shù)據(jù)采集和傳輸。采集主電機(jī)電

7、流、電壓、功率、頻率和功率因數(shù)等電參數(shù)，采集油井示功圖的數(shù)據(jù)，采集抽油機(jī)的沖次、沖程和平衡度等參數(shù)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)本地讀取和遠(yuǎn)程傳輸。(2)參數(shù)分析和調(diào)整。根據(jù)測(cè)量和采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，抽油機(jī)可通過(guò)本地控制柜或上位機(jī)進(jìn)行分析和計(jì)算，按照給定的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值和時(shí)間間隔，定時(shí)進(jìn)行抽油機(jī)平衡和沖次等參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整，使得抽油機(jī)在最佳工況下安全平穩(wěn)運(yùn)行。(3)遠(yuǎn)程操作和控制。抽油機(jī)可實(shí)現(xiàn)本地啟停和遠(yuǎn)程啟停，并具有本地和遠(yuǎn)程沖次、平衡等調(diào)整操作，還可實(shí)現(xiàn)工頻、變頻和自動(dòng)功能的轉(zhuǎn)換。(4)超載和超限保護(hù)。抽油機(jī)具有超載、失載、缺相、過(guò)流、短路、超速、防雷擊和防閃斷等保護(hù)功能。數(shù)字化抽油機(jī)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)抽

8、油機(jī)效率低下、能耗大的現(xiàn)狀，并最大限度地降低了一線員工的勞動(dòng)強(qiáng)度并減少了一線員工的用工總量；同時(shí)減少了安全隱患，節(jié)約了能源，提高了采油效率。數(shù)字化抽油機(jī)使采油作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)人工方式向自動(dòng)化、數(shù)字化管理方式的重大轉(zhuǎn)變，也推動(dòng)了油田向數(shù)字化、節(jié)能降耗的方向發(fā)展。2工作原理介紹2.1 游梁式抽油機(jī)的工作原理常規(guī)型游梁式抽油機(jī)由底座、支架、懸繩器、驢頭、游梁、橫梁軸承座、橫梁、連桿、曲柄銷裝置、曲柄裝置、減速器、剎車(chē)保險(xiǎn)裝置、剎車(chē)裝置、電動(dòng)機(jī)、配電箱組成6。 抽油機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)(14)轉(zhuǎn)速通過(guò)三角皮帶帶動(dòng)減速箱(11)減速后，由四連桿機(jī)構(gòu)(曲柄(10)、連桿(8)、橫梁(7)、游梁(5)把

9、減速箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橛瘟后H頭(4)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。用驢頭(4)帶動(dòng)抽油桿做上下往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)抽油桿再將這個(gè)運(yùn)動(dòng)傳給井下抽油泵的柱塞7。在抽油泵泵筒的下部裝有固定閥(吸入閥)，而在柱塞上裝有游動(dòng)閥(排出閥)，當(dāng)抽油桿向上運(yùn)動(dòng)，柱塞做上沖程時(shí)，固定閥打開(kāi)，泵從井中吸入原油。同時(shí)，由于游動(dòng)閥關(guān)閉，柱塞將上面的油管中的原油上舉到井口，這就是抽油泵的吸入過(guò)程。當(dāng)抽油桿向下運(yùn)動(dòng)，柱塞做下沖程時(shí)，固定閥關(guān)閉而游動(dòng)閥打開(kāi)，柱塞下面的油通過(guò)游動(dòng)閥排到它的上面。這就是抽油泵的排出過(guò)程。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.1。常規(guī)型游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：支架支撐在游梁中部，曲柄連桿機(jī)構(gòu)和減速器位于支架的后面；曲柄軸中心基本位

10、于游梁尾軸承的正下方。這樣，工作時(shí)上下沖程的時(shí)間（或曲柄轉(zhuǎn)角）相等。5數(shù)字化抽油機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1-底座；2-支架；3-懸繩器；4-驢頭；5-游梁；6-橫梁軸承座；7-橫梁；8-連桿；9-曲柄銷裝置； 10-曲柄裝置；11-減速器；12-保險(xiǎn)裝置；13-剎車(chē)裝置；14-電動(dòng)機(jī)；15-配電箱。 圖2-1 常規(guī)型游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.2 數(shù)字化抽油機(jī)數(shù)字化抽油機(jī)是具備數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制功能的抽油機(jī)。數(shù)字化抽油機(jī)將油井監(jiān)控技術(shù)和變頻控制技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)載荷、位移及電參數(shù)的實(shí)時(shí)采集與傳輸，經(jīng)RTU運(yùn)算判定抽油機(jī)工作沖次、平衡狀態(tài)是否最佳，通過(guò)變頻器、調(diào)平衡電機(jī)使抽油機(jī)工作沖次、平衡始終處于最佳狀態(tài)；站

11、控系統(tǒng)監(jiān)視抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)斷桿、卡桿及電機(jī)缺相等故障實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟停控制8。2.2.1 結(jié)構(gòu)組成 數(shù)字化抽油機(jī)充分利用了調(diào)徑變矩游梁式抽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，將后臂及配重箱設(shè)計(jì)為具有自調(diào)功能的游梁平衡裝置，整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2-29所示。其主要組成部分包括：（1）抽油機(jī)：游梁平衡的無(wú)基礎(chǔ)抽油機(jī)（2）數(shù)字化抽油機(jī)智能控制柜 數(shù)據(jù)采集傳輸模塊：實(shí)現(xiàn)本機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，并實(shí)現(xiàn)本機(jī)的邏輯運(yùn)算與智能控制。 數(shù)據(jù)顯示模塊：實(shí)時(shí)顯示抽油機(jī)的沖次和平衡度。 工頻：包含了原油工頻控制柜的功能，具有工頻啟動(dòng)、停止、過(guò)濾、過(guò)載、缺相等保護(hù)的功能。 變頻：可通過(guò)變頻器的變頻，調(diào)整抽油機(jī)沖次。并實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟

12、動(dòng)及多項(xiàng)保護(hù)功能。 工頻、變頻相互切換：當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)切換到工頻狀態(tài)。（3）一體化載荷懸繩器將載荷傳感器嵌入到特制懸繩器中，對(duì)傳感器有效保護(hù)。（4）傳感器：實(shí)現(xiàn)載荷和位移及電參數(shù)的實(shí)時(shí)采集與傳輸。（5）平衡調(diào)節(jié)裝置：包括控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)功能，根據(jù)平衡度的大小，調(diào)節(jié)平衡重的力矩，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)平衡狀態(tài)的無(wú)機(jī)調(diào)節(jié)。1-驢頭；2-游梁；3-支架軸承座；4-角位移傳感器；5-支架；6-支撐裝置；7-集中潤(rùn)滑管線；8-控制線路；9-橫梁軸承座；10-橫梁踏板；11-吊臂；12-限位開(kāi)關(guān)；13-移動(dòng)式配重箱；14-平衡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；15-圍欄；16-底座；17-防撞裝置；18

13、-控制柜；19-電機(jī)總成；20-皮帶；21-剎車(chē)裝置；22-皮帶護(hù)罩；23-曲柄；24-減速器；25-連桿；26-橫梁；27-鋼絲繩；28-數(shù)字化懸繩器；29-灰土墊層圖2-2 數(shù)字化抽油機(jī)結(jié)構(gòu)總成2.2.2 控制系統(tǒng)原理數(shù)字化抽油機(jī)的控制系統(tǒng)是通過(guò)載荷傳感器和角位移傳感器，采集懸點(diǎn)示功圖，分析抽油泵的充滿度，計(jì)算是否需要調(diào)整沖次9。動(dòng)態(tài)分析采集到的電參數(shù)，根據(jù)上下沖程電能和懸點(diǎn)載荷變化判定抽油機(jī)的平衡，計(jì)算出調(diào)整量，給出調(diào)整建議或自動(dòng)調(diào)整配重。RTU定時(shí)采集示功圖、電參量，將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至服務(wù)器。本地直接進(jìn)行平衡分析并給出調(diào)整建議，或設(shè)為直接調(diào)整 服務(wù)器實(shí)時(shí)分析油井供液能力和運(yùn)行狀況分析，計(jì)算最

14、優(yōu)生產(chǎn)參數(shù)，并將指令發(fā)送給RTU，控制變頻器調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖次RTU繼續(xù)采集示功圖、電參量，并傳至服務(wù)器分析參數(shù)的合理性，接受新的調(diào)整方案。如此反復(fù)可保證抽油機(jī)在優(yōu)化的參數(shù)下運(yùn)行。 圖2-3 數(shù)字化抽油機(jī)控制原理3抽油機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)3.1國(guó)內(nèi)抽油機(jī)的現(xiàn)狀我國(guó)抽油機(jī)發(fā)展已有50多年歷史。隨著油井開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)抽油機(jī)的缺點(diǎn)日益凸顯。主要存在的主要問(wèn)題是系統(tǒng)效率低、能耗高10。以游梁式抽油機(jī)為例，其在國(guó)內(nèi)的總效率平均水平不足15%，先進(jìn)地區(qū)也低于30%11。這也成為各個(gè)有油田面臨的難題。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有6大類共45種新型抽油機(jī)，并且每年約有30種新型抽油機(jī)專利，基本滿足了陸地油田開(kāi)

15、采的需要2。各種新型節(jié)能抽油機(jī)也正處于不斷改造和試產(chǎn)過(guò)程中。由于國(guó)內(nèi)制造水平、規(guī)模化程度、配件可靠性以及現(xiàn)役抽油機(jī)所暴露出來(lái)的諸多問(wèn)題迫使我們必須對(duì)我國(guó)抽油機(jī)技術(shù)有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)。抽油機(jī)的發(fā)展主要面臨著一下幾個(gè)大問(wèn)題2：1中后期水淹井、稠油井增多，開(kāi)采難度加大20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)東部各主要油田相繼進(jìn)入中高含水開(kāi)發(fā)期。為確保高效生產(chǎn)， 急需采用長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，以增加油井的產(chǎn)液量;同時(shí)為了降低油井的單位生產(chǎn)成本，對(duì)抽油機(jī)的節(jié)能性提出了更高的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)重油地質(zhì)儲(chǔ)量46.7t，低滲透油和重油的累計(jì)地質(zhì)儲(chǔ)量已達(dá)全國(guó)累計(jì)石油地質(zhì)儲(chǔ)量值的50.9%。稠油由于輕質(zhì)餾分少、膠質(zhì)瀝青含量高、

16、密度大、黏度高、流動(dòng)性較差、油藏壓力低、油田又儲(chǔ)層夾層多、非均質(zhì)性強(qiáng)、綜合含水高，采出度低。為提高稠油井的采油率，可采用人工舉升法和使用長(zhǎng)沖程低沖次的抽油機(jī)等措施。2種類多，產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度偏低石油工業(yè)發(fā)展一百多年來(lái)，抽油機(jī)專利種類層出不窮。但是，實(shí)際被采用的專利并不多。雖然發(fā)展了很多機(jī)型，但品種雜亂，同一型號(hào)的抽油機(jī)，其尺寸和結(jié)構(gòu)各不相同，給使用單位的生產(chǎn)和管理帶來(lái)不便。其中，無(wú)梁式抽油機(jī)的產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化偏低，處于不斷試驗(yàn)改進(jìn)階段，一些結(jié)構(gòu)部件沒(méi)有徹底定型，通用化程度也受到影響。3耗電量大，工作效率、能量利用率低抽油機(jī)井的耗電量約占油田總耗電量的30%35%。目前，我國(guó)抽油

17、機(jī)的保有量在10萬(wàn)臺(tái)以上，電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘坑? 500兆千瓦，每年耗電量逾百億千瓦時(shí)。在我國(guó)抽油機(jī)的平均運(yùn)行效率為25.2%，而國(guó)外平均水平為30.1%，年節(jié)能潛力可達(dá)幾十億千瓦。油田節(jié)能有三種途徑:結(jié)構(gòu)節(jié)能、技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能。我國(guó)技術(shù)節(jié)能的貢獻(xiàn)率僅為13.4%，這就意味著，按照當(dāng)前技術(shù)進(jìn)步的程度無(wú)法滿足實(shí)現(xiàn)“十一五”節(jié)能目標(biāo)的要求?？梢钥闯?，在抽油機(jī)效率和節(jié)能方面，還有很大的提升空間，具有非常誘人的前景。 就數(shù)字化抽油機(jī)而言，在國(guó)內(nèi)的代表人物應(yīng)屬中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司機(jī)械制造總廠12。其自主研發(fā)的數(shù)字化抽油機(jī)采用了最佳沖次判定技術(shù)、平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)、無(wú)基礎(chǔ)寬底座等專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)工作參

18、數(shù)的“智能調(diào)整”，油井生產(chǎn)、設(shè)備的“實(shí)時(shí)監(jiān)控”，油井生產(chǎn)和抽油機(jī)的“供排協(xié)調(diào)”，是低滲透油田開(kāi)發(fā)和管理的重要設(shè)備。數(shù)字化抽油機(jī)與傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)相比，機(jī)采系統(tǒng)效率提高5個(gè)百分點(diǎn)以上，綜合節(jié)電率達(dá)30以上，改善了職工勞動(dòng)環(huán)境，節(jié)約了用工成本。長(zhǎng)慶油田自推廣數(shù)字化油田以來(lái)，抽油機(jī)作為油田開(kāi)發(fā)的主要設(shè)備及耗能大戶，受到了極大的關(guān)注13。近幾年國(guó)內(nèi)外針對(duì)游梁式抽油機(jī)研制開(kāi)發(fā)做了大量工作，但都沒(méi)有很好的與抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，致使抽油機(jī)不能工作在最佳狀態(tài)，系統(tǒng)效率低下。針對(duì)此問(wèn)題，長(zhǎng)慶油田相繼研制開(kāi)發(fā)了第一代數(shù)字化抽油機(jī)、第二代數(shù)字化抽油機(jī)和第三代數(shù)字化抽油機(jī)。第一代數(shù)字化抽油機(jī)將井口采集器部分與

19、抽油機(jī)控制單元有效的集成在抽油機(jī)控制柜中，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)采集及遠(yuǎn)程啟?？刂?；第二代數(shù)字化抽油機(jī)在具備第一代所有功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)的自動(dòng)調(diào)參目的。第三代數(shù)字化抽油機(jī)在第二代的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化沖次自動(dòng)判定的程序和方法，利用地面示功圖判定油井產(chǎn)液量，從而實(shí)現(xiàn)沖次的自動(dòng)判定和調(diào)整。3.2 國(guó)外抽油機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 在世界范圍內(nèi),研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用抽油機(jī)已有100多年的歷史。近年來(lái),世界抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展較快,先后研究開(kāi)發(fā)了多種新型抽油機(jī)。其特點(diǎn)是14:增強(qiáng)了抽油機(jī)的適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性;改善了抽油性能,降低了抽油機(jī)載荷與載荷變化范圍,提高了抽油效率,減少了動(dòng)力消耗;提高了抽油機(jī)平衡效果,改善

20、了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性與平衡特性;增大了抽油機(jī)的使用范圍,減小了抽油機(jī)體積和質(zhì)量,強(qiáng)化了抽油機(jī)自動(dòng)化與智能化程度。如今，世界上生產(chǎn)抽油機(jī)的國(guó)家主要有美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、加拿大和羅馬尼亞等。全世界生產(chǎn)抽油裝置的公司有300多家,其中生產(chǎn)抽油機(jī)的公司有150多家?？傮w來(lái)講，美國(guó)抽油機(jī)品種規(guī)格齊全,技術(shù)水平先進(jìn),質(zhì)量較好和較穩(wěn)定,應(yīng)用范圍較廣泛。世界上第一臺(tái)智能抽油機(jī)是美國(guó)Nationalsapply Co研究開(kāi)發(fā)的。它是一種臥式長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，總高度不超過(guò)2.44m，最大沖程長(zhǎng)度為12.19m，節(jié)約電力達(dá)10%-30%，具有防抽空和防液力和氣體沖擊功能，具有診斷、報(bào)警和各種保護(hù)功能，

21、采用微機(jī)處理和自適應(yīng)電子控制技術(shù)，對(duì)抽油機(jī)和抽油系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)和控制，具有較高的抽油安全可靠性。此外，美國(guó)Baker公司研制的自動(dòng)化抽油機(jī)，具有各種安全保護(hù)功能，一旦出現(xiàn)超過(guò)抽油機(jī)允許的工作參數(shù)時(shí)，可以自動(dòng)報(bào)警和停車(chē)，確保安全可靠地進(jìn)行抽油。美國(guó)Delta-X公司研制的自動(dòng)化抽油機(jī)，利用微機(jī)對(duì)抽油泵進(jìn)行監(jiān)測(cè)和遙控，具有防抽空功能、診斷故障和保護(hù)功能，抽油安全可靠，事故少，開(kāi)動(dòng)率高。美國(guó)APS公司研制的自動(dòng)化抽油機(jī)，可監(jiān)測(cè)、分析、記錄抽油機(jī)的20個(gè)工作參數(shù)，還可以顯示瞬時(shí)參數(shù)的變化值，具有診斷、報(bào)警和保護(hù)功能。將來(lái)，世界智能抽油機(jī)將會(huì)有一定的技術(shù)發(fā)展，其數(shù)量不會(huì)增加很多。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還有

22、可能出現(xiàn)新型智能抽油機(jī)。綜上所述，世界現(xiàn)有抽油機(jī)的模式將會(huì)有全新的改變，各種新型抽油機(jī)數(shù)量將會(huì)增多，但是占世界擁有量的比例仍然不是很大。3.3抽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)1向著大型化方向發(fā)展隨著我國(guó)油氣資源開(kāi)發(fā)難度的不斷增加，都要求用大型抽油機(jī)3。目前，我國(guó)已研制出14型、16型抽油機(jī)，今后還會(huì)研制大于16型的抽油機(jī)。我國(guó)抽油機(jī)向大型化發(fā)展使一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。2向著低能耗方向發(fā)展為了減少能耗，近年來(lái)研制了許多節(jié)能型抽油機(jī)。如異相機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)、擺桿抽油機(jī)、漸開(kāi)線抽油機(jī)、摩擦換向抽油機(jī)、液壓抽油機(jī)及各種節(jié)能裝置和控制裝置。3向著高適應(yīng)性發(fā)展隨著現(xiàn)在井場(chǎng)采油影響因素的多變性，抽油機(jī)應(yīng)具備較高的適應(yīng)性，以便拓

23、寬使用范圍。例如適應(yīng)各種自然地質(zhì)構(gòu)造，適應(yīng)長(zhǎng)沖程的需要，適應(yīng)節(jié)電的需要，適應(yīng)精確平衡的需要等。4向著長(zhǎng)沖程無(wú)梁抽油機(jī)方向發(fā)展長(zhǎng)沖程抽油機(jī)的研制一直是我國(guó)抽油機(jī)發(fā)展的瓶頸。但是， 長(zhǎng)沖程、低沖次、低功耗的無(wú)游梁式抽油機(jī)是今后抽油機(jī)發(fā)展的主要方向。5向著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展近年來(lái)，變頻技術(shù)在抽油機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。利用變頻控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整工作參數(shù)，提高電機(jī)功率因數(shù)，減小供電電流，還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動(dòng)，減小沖擊，并可根據(jù)油井供液能力實(shí)時(shí)調(diào)整沖次頻率，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)節(jié)能效果。 4主要研究?jī)?nèi)容本次設(shè)計(jì)主要是以抽油機(jī)地面設(shè)施為對(duì)象：1.確定抽油機(jī)的基本參數(shù)懸點(diǎn)的最大允許載荷 、懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度、懸點(diǎn)最大沖次

24、、曲柄軸最大扭矩。 2.需要設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容15抽油機(jī)部件幾何尺寸參數(shù)計(jì)算、懸點(diǎn)加速度計(jì)算、懸點(diǎn)載荷計(jì)算、減速箱曲柄軸扭矩計(jì)算、扭矩因數(shù)計(jì)算、電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算、減速器傳動(dòng)比計(jì)算等。3.需要校核計(jì)算的內(nèi)容曲柄連桿的強(qiáng)度校核、游梁的強(qiáng)度校核、支架的強(qiáng)度校核、減速箱零件的強(qiáng)度校核等。4.需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容抽油機(jī)主要零部件，如減速器、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)、游梁、支架、驢頭等。5.完成外文資料翻譯，不少于2萬(wàn)印刷字符的有關(guān)技術(shù)資料。6.按照畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）的撰寫(xiě)工作。5實(shí)現(xiàn)方法及手段1. 概念設(shè)計(jì)查閱相關(guān)資料，了解抽油機(jī)的工作狀況，繪制草圖。2. 筆記本設(shè)計(jì)確定抽油機(jī)的基本參數(shù)，利用Mat

25、hCAD對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的計(jì)算。3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括整機(jī)裝配圖、部件裝配圖和零件工程圖。在此階段的設(shè)計(jì)采用CREO自上而下的設(shè)計(jì)方法。其主要步驟為：布局設(shè)計(jì)初始裝配創(chuàng)建骨架填充實(shí)體模型組件零件設(shè)計(jì)。6擬采用的技術(shù)路線16查閱資料，了解抽油機(jī)知識(shí)及其設(shè)計(jì)方法開(kāi)始外文資料翻譯開(kāi)題報(bào)告，確定本次設(shè)計(jì)的任務(wù)抽油機(jī)概念設(shè)計(jì)利用MathCAD對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算抽油機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)撰寫(xiě)論文7預(yù)期結(jié)果（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告1份（2）相關(guān)資料英譯漢翻譯1份（3）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。（4）繪制裝配圖和工程圖共2-5張?？蛇x：抽油機(jī)總體結(jié)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、減速器內(nèi)零件、支架、游梁、驢頭等。

26、（5） 畢業(yè)設(shè)計(jì)日志1份。8具體工作進(jìn)度安排設(shè)計(jì)(論文)的進(jìn)程安排 序 號(hào)設(shè)計(jì)(論文)各階段內(nèi)容截止日期1查閱資料，了解課題，清楚設(shè)計(jì)的主要任務(wù)3月7 日2確定抽油機(jī)參數(shù)，寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告并修正3月15日3抽油機(jī)方案設(shè)計(jì)3月30日4抽油機(jī)概念設(shè)計(jì)，繪制草圖4 月 7日5數(shù)字化抽油機(jī)基于MathCAD的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算4月15日6抽油機(jī)主要結(jié)構(gòu)基于CREO 的設(shè)計(jì)5月30日7后期查錯(cuò)并修改6月 5日8外文資料翻譯5月30日9書(shū)寫(xiě)說(shuō)明書(shū)6月10日參考文獻(xiàn)1朱榮杰，張國(guó)慶編著.抽油機(jī)井故障診斷及處理方法M.北京：石油工業(yè)出版社，2011：4-5.2方仁杰，朱維兵.抽油機(jī)歷史現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析J.鉆采工藝，2011，,34（2）:61-63.3馬和軍.我國(guó)抽油機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向J.施工技術(shù)，2013，（4）：95-96.4成城.數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新與改進(jìn)J.科技與企業(yè)，2013，（14）：168.5吉效科,許麗,智勇.新型數(shù)字化抽油機(jī)的研制和應(yīng)用J.石油機(jī)械2013,41（10）:96-99.6張建軍，李向齊，石惠寧編著.游梁式抽油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算M.北京，石油工業(yè)出