毕业论文（设计）-抽油机地面能耗分析.docx

中国石油大学（华东）毕业设计（论文）抽油机地面能耗分析学生姓名：学 号：专业班级：石油工程班指导教师:抽油机地面能耗分析摘要本文根据游梁式抽油机四连杆机构的儿何关系和运动特点，建立了游梁 的摆动方程，并精确计算出游梁式抽油机悬点运动参数；考虑抽油机光杆静 载荷和惯性载荷及运动机构的重力和惯性情况，建立了抽油机系统相对曲柄 的等效动力学模型，并求出具有动平衡特征的曲柄轴净扭矩；根据抽油机皮 带传动特点和力学分析，建立了一种简便的皮带传动效率计算模型，为分析 抽油机瞬吋工作参数提供了理论支持；重新定义了周期载荷系数计算储电动 机额定功率，并以常规游梁式抽油机、调径变矩式抽油机为例，编写计算机 程序，实现了重要参数的计算，并绘出关键曲线，由此比较得出了节能抽油 机的优点文中还对其他节能抽油机进行了简要介绍关键词:速度；加速度；扭矩；周期载荷系数；调径变矩式英文名称ABSTRACTIn this paper based 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 load and inertial load of the polished-rod of a conventional pumping unit,we have also presented on equivalent dynamic model of the pumping urdt system and the type-curves of net torque of the crankshaft with the characteristic of inertial counterbalance have been computed;Based on features and mechanical 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 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 changeable toque pumping unit目录第1章前言 11.1国内外油皿抽油机的现状 11.2游梁式抽油机的节能方法 1第2章游梁式抽油机地面能耗分析 22. 1游梁式抽油机 22.2抽油机悬点运动规律 22.2.1游梁摆动方程的建立 32.2.2悬点运动位移 42.2.3悬点运动速度 4第3章地面能耗分析软件的编制与应用 53. 1油井数据 53.2地面设备数据 5第4章结论 7致谢 8参考文献 9附录 10第1章前言1.1国内外油田抽油机的现状抽油机分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机两利［。

游梁式抽油机具有结 构简单、制造容易、可靠性高、工作持久、适应工况条件好等优点，在采油 工业发展的初期被大量的应用;但游梁式抽油机也存在不足之处，如效率低 下、用电成木高等缺点无游梁式抽油机有长冲程无游梁抽油机等，它具有 功率因数高、效率高等优点，所以抽油机的发展方向是尢游梁式抽油机1.2游梁式抽油机的节能方法引起游梁式抽油机电机负载效率低的原因主要有以下几个方面：(1) 游梁式抽油机的电机是带负载起动，因此起动时所需的起动电流 很大，功率因数很低，对电动机的功率要求比较大2) 游梁式抽油机的输出功率是周期性变化的，因而其驱动电机的电 流也是周期性变化的在选择电动机吋，为了保证不超过允许的温度，电机 的额定电流需要取电机运行过程中的最大值，相应地，对电动机额定功率的 需求也就越高3) 要准确地选取一台抽油机的驱动电动机容量，需要测量大量数据, 往往很难做到，而且如何对抽油机电机容量的选择计算还没有一个统一、准 确的计算公式，因此大多数情况下都采用估算的方法来选择配套电机的功 率，一般留有较大余量第2章 游梁式抽油机地面能耗分析2. 1游梁式抽油机抽油机是有杆深井泵采油的主要设备游梁式抽油机主要由游梁一连杆 —曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置等四大部分组成。

工作吋，动力 机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转曲 柄通过连杆经横梁带动游梁作上下摆动挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆 柱作往复运动（见图2-1）20图2-1抽油机结构简图1 一刹车装置2—电动机3—减速箱皮带轮4—减速箱5—输入轴6—中间轴7—输出轴8—曲柄9—连杆轴10—支架ll-llll柄平衡块12—连杆13—横梁轴14—横梁15—游梁平衡块16—游梁17—支架18—驴头19—悬绳器20—底座2. 2抽油机悬点运动规律游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做間定杆，以曲柄、连游梁式抽油机悬点运动的位移、速度和加速度，是抽油机结构设计及力 学分析的重要运动参数Fl前，常用的简化方法只能给出其近似解，不能满 足精确计算的需要游梁式抽油机四连杆机构的几何关系和运动特点，通过 建立游梁摆动方程，得出求游梁式抽油机悬点运动参数的一种方法2.2.1游梁摆动方程的建立假定曲柄由12点钟位置开始沿顺时针方向做匀速圆周运动在AOBD 中（见图2-2）,根据余弦定理：P2 = C2 + L/ - 2CL2 cos［^- - （/? + T）］ 矽_］）其中Lo + R sin 0H_H\_Rsin0(2-2)式中0为任意时刻游梁摆角，即游梁后臂雨Y方向的夹角；中为任意 时刻J和Y轴方向的夹角"为曲柄转角，它等于角速度①与吋间t的乘积, 即 0 = o 由式（2-1）得：P - ^-cos~C2 +L22 -P22CL.一中(2-3)式（2-3）即为游梁摆动方程。

厶2和中均为&的函数，因此0也只为的 函数，易于求解2. 2. 2悬点运动位移游梁绕支点0摆动时因其前、后臂的角位移相等，故任意吋刻悬点位移Sa为:Sa=A"_0］ （2-4）式（2-4）即为任意时刻悬点位移表达式由于对于某一-给定型号的抽 油机0是一常数，因此只是&的函数给定&值，便可计算出悬点位移 2. 2. 3悬点运动速度将式（2-3）两边同对吋间t求导数，得游梁摆动的角速度(2-5)L. +cos(0 + 0)r ■C— sin(0 + 0)「_ W式中S和卩分别为厶2和0对时间的导数，分别由式＜2-3）和式（2-4） 求得为：L2 二①［sin（& + 0）］ （2-6）(2-7)中=他-cos(0 + #)厶2第3章地面能耗分析软件的编制与应用3.1油井数据现场提供的油井数据见表3-1所示表3-1部分油井生产参数井名动液面(m)下泵深度(m)油层中深(m)口产液 (t/d)H15-110401555215432H15-510201543214335H15-610311549214630H15-9104515632162273. 2地面设备数据计算分析过程中，采用的抽油机型号为江汉石油机械厂生产的CYJ8-3 -48B型抽油机，电机型号为YH225M-6，皮带型号为窄V带。

设备具体参数 见表3-2所水表3-2调径变矩式抽汕机参数参数名称数值装机功率(kw)45抽油机底座至游梁支承轴高度(m)5.9抽油机底座至减速箱输出轴高度5)1.6游梁支承轴至减速箱输出轴水平距离5)1. 56连杆长度(m)5. 45游梁前臂长(m)—游梁与连杆连接轴承至游梁支承轴承距离5)5.2续表3-2参数名称数值曲柄块单块质量(kg)750连杆重量(kg)—游梁重量(kg)1703驴头重量(kg)1272第4章结论1. 通过建立的游梁摆动方程精确解得了运动参数解，并由绘出的相关 曲线表明，抽油机的上、下死点位置不是常规认为的180和360或（OOo2. 通过对游梁式抽油机精确动平衡分析建立的文中和关计算式只适用 于常规抽油机的平衡，对异相机、前置式抽油机尚待进一步研究3. 通过皮带的传动效率分析表明，皮带工作的瞬时传动效率是变化的, 在大部分时问内较高，在局部范囤内，尤其是扭矩接近于零位置吋效率较低4・周期载荷系数（以扭矩数值计算）对所需电机额定功率影响较大， 对电机实际消耗的有功功率影响较小5. 由文中所绘的抽油机悬点速度变化曲线、悬点加速度变化曲线、扭 矩曲线等曲线表明，调径变矩式抽油机在运动特性、受力状况等方面比常规 游梁式抽油机有较大改进。

6. 本文对调径变矩式抽油机与常规游梁式抽油机的性能和特点进行了 比较，这对其他节能抽油机的研究有一定参考作用致谢内容请同学们自己撰写参考文献[1] 王常斌.游梁式抽油机运动参数的精确解.石油学报，199& 19（2） :23-26.[2] 王鸿勋，张琪•采油工艺原理•第一版•北京：石油工业出版 社,1989:84-156.[3] 司宗国，王群.重子湮没快度关联的研究.赵维勤，高祟寿编.第 五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：高等科学技术 中心出版,1996： 105-107.[4] GB/T 16159-1996,汉语拼音正词法基本规则.[5] 姜锅洲•一种温热外敷药制备方案•中国专利:881056073, 1989- 07-26.[6] 王明亮•关于小国学术期刊标准化数据库系统工程的进展http： // www. cajcd. edu. cn/pub/wml. tex/980810-2. html, 1998-08-16/1998-10-04.附录AA. 1悬点速度变化曲线 52107-i)./321-.5* 0-1• 5A1K . ,/A-.5* 0-i。