【正文】 ............. 12 本章小結(jié) ................................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第四章 滾筒式抽油機(jī)相關(guān)零件校核 ....................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 IV 導(dǎo)向輪軸校核 .......................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 導(dǎo)向輪內(nèi)角接觸軸承的校核 ............................................................................................... 14 本章小結(jié) ........................................................................................................................... 15 結(jié)論 ............................................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 致謝 ............................................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì) 1 前言 現(xiàn)階段我國各主要石油開采油田已進(jìn)入穩(wěn)定開發(fā)期，也就是說利用現(xiàn)有的抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)石油的開采，難以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)抽油機(jī)的大批量更新，但隨著 石油的不斷開采，油井的深度增加，原油的含水量增加及相關(guān)成分更加復(fù)雜，這樣就會給采油帶來極大的困難，開采同量的原油成本增加。所以在這種情況下就必須改進(jìn)地面抽油機(jī)械設(shè)備，也只有改進(jìn)地面設(shè)備才能更有效的節(jié)省能源，減小抽油成本。 針對深油井抽油，要求抽油機(jī)能滿足深抽、大排量提液等工藝要求，而且要求其具有高效節(jié)能、維護(hù)保養(yǎng)方便、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)參方便、結(jié)實(shí)耐用、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。 長沖程、低沖次、直線型抽油機(jī)具有減小沖程損失、提高系統(tǒng)效率、延長機(jī)、桿、泵的使用壽命、減少故障及提高整機(jī)運(yùn)行質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)展直線型長沖程抽油機(jī)對 開采稠油、低滲透等油田的“難動(dòng)用儲量”，以及沙漠油田深井及超深井的機(jī)械開采等，都是具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義 [1]。 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì) 2 第一章 緒論 課題提出的背景和意義 能源是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的命脈，是國民經(jīng)濟(jì)和國家戰(zhàn)略安全的重要保障。石油作為世界一級能源消費(fèi)中的主導(dǎo)能源，一直是工業(yè)現(xiàn)代化和國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，特別是 20xx 年以后，隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化速度的加快，石油消費(fèi)量逐年增長。根據(jù)國際能源署（ IEA）預(yù)測，未來二十年，我國石油消費(fèi)需求將繼續(xù)保持快速增 長趨勢， 2030 年預(yù)計(jì)將達(dá)到 1200 萬桶 /天，石油供需矛盾將會隨著時(shí)間的推移不斷加劇。 表 11 中分別列出了 20xx 年世界前十位原油消費(fèi)國的消費(fèi)量和世界前 十位原油產(chǎn)出國的產(chǎn)量，從表中可以看出，我國的原油消費(fèi)量排在世界第二位，為 757 萬桶 /天，而原油產(chǎn)出量只有 371 萬桶 /天，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足消費(fèi)需求，需要進(jìn)口的石油數(shù)量已超過石油消費(fèi)量的一半。產(chǎn)生這種情況的原因，一方面是我國處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期和我國的粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，石油需求滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì) 3 量大；另一方面是我國油田采用的石油開采方法和加 工工藝相對落后，制約了原油產(chǎn)量的增長 [2]。 目前，我國采油設(shè)備大多一游梁式抽油機(jī)為主，游梁式抽油機(jī)效率很低，造價(jià)高，能耗高，維修保養(yǎng)不便，難以滿足 國家提出的增效，節(jié)能，減排，降耗的戰(zhàn)略國策。 并且，由于游梁式抽油機(jī)本身的造型結(jié)構(gòu)受限，其本身難以實(shí)現(xiàn)大沖程低沖次（通過這方式可有效提高抽油機(jī)的抽油效率）。針對我國各種復(fù)雜類型的油田，僅靠游梁式抽油機(jī)難以提高抽油效率，減少生產(chǎn)成本。所以，研制一款造價(jià)低，性能穩(wěn)定，堅(jiān)久耐用，便于維護(hù)，抽油效率高的大沖程低沖次抽油機(jī)是現(xiàn)在市場的迫切所需。 抽油機(jī)分類 我 國現(xiàn)階段大部分油田的采油設(shè)備以游梁式抽油機(jī)為主， 少部分為無桿抽油機(jī)，按有桿和無桿分類，抽油機(jī)分為有桿抽油機(jī)（主要為各種游梁式抽油機(jī)）；無桿抽油機(jī)（典型機(jī)型為皮帶抽油機(jī)，直線電機(jī)抽油機(jī)，液壓抽油機(jī)等等）；以下為有桿和無桿抽油機(jī)典型機(jī)型： (1).游梁式抽油機(jī) 圖 11 雙驢頭游梁式抽油機(jī) 游梁式抽油機(jī)其結(jié)構(gòu)大致分為：游梁式抽油機(jī)從結(jié)構(gòu)形式上分為常規(guī)型，前滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì) 4 置型，異相型，雙驢頭型；平衡方式上分為游梁平衡，曲柄平衡，復(fù)合平衡，氣動(dòng)平衡；驢頭結(jié)構(gòu)形式上分為上翻式，側(cè)轉(zhuǎn)式，上掛式，低頭式；齒輪減速器傳動(dòng)型式 為分流式人字圓柱齒輪傳動(dòng)，齒形可分為點(diǎn)嚙合雙圓弧，漸開線齒形；底座的固定方式分為壓杠固定，地腳螺栓固定；動(dòng)力機(jī)型式可采用電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī) 。 (2) 液壓抽油機(jī) 圖 12 液壓抽油機(jī) 液壓抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)保養(yǎng)，并且可以承受很大的沖擊載荷，能夠適應(yīng)我國復(fù)雜的油田類型。液壓抽油機(jī)還具有拆卸方面， 機(jī)體輕等特點(diǎn)。相對于游梁式抽油機(jī)，液壓抽油機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）沖程長度和沖次易于調(diào)節(jié)，適于在長沖程、低沖次條件下工作。長沖 程、低沖次有利于減少抽油桿彈性變形引起的沖程損失、提高抽油泵 的充滿系數(shù)；延長抽油泵和抽油桿的使用壽命；減少抽油桿載荷的脈 動(dòng)系數(shù)。 2）對大載荷適應(yīng)能力強(qiáng)，可滿足井深、稠油井開采的要求。 3）體積小、重量輕、移動(dòng)方便，特別適合于山區(qū)、沼澤、灘涂等地區(qū)油井的抽 油工作。 4）易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和因抽油桿斷脫等失載時(shí)的停機(jī)功能。 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì) 5 5）效率高，節(jié)能效果顯著 [4]； (3) 皮帶抽油機(jī) 圖 13 皮帶抽油機(jī) 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①改四連桿機(jī)構(gòu)為往返架系統(tǒng)減少力臂長度，減少了輸入功率。②較大的鏈輪直徑，減少了加速度，使運(yùn)行平穩(wěn)，減少了慣性負(fù)荷。 主要性能特點(diǎn)：①可進(jìn)行大泵深下，小泵深抽。②泵效高。該機(jī)沖程長、慢沖次、沖程損失小，泵的充滿系數(shù)高。③工況好。因?yàn)樵摍C(jī)均速運(yùn)轉(zhuǎn)，其加速度很小，沖次又慢，換向平衡，所以機(jī)、桿、泵的慣性載荷、振動(dòng)載荷減小，可減小桿、管的磨損，延長油井的免修期。④節(jié)能節(jié)電。⑤總機(jī)效率高。因抽油機(jī)節(jié)能節(jié)電， 泵效高，機(jī)械磨損小，性能價(jià)格比高等，所以總機(jī)效率高 [4]。 （ 4） 復(fù)式永磁電機(jī)抽油機(jī) 復(fù)式永磁電機(jī)抽油機(jī)為單管塔式結(jié)構(gòu)，由立柱支撐的復(fù)式永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，采用特制專用皮帶傳動(dòng)，通過專用變頻控制系統(tǒng)在規(guī)定范圍內(nèi)對抽油機(jī)沖程和沖次實(shí)現(xiàn)無極可調(diào)。以懸掛配重物進(jìn)行重力平衡。立柱底座以基礎(chǔ)地腳螺栓固定。 其特點(diǎn)為： 1） 、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、占地面積小。 2） 、節(jié)電明顯，與常規(guī)游梁式抽油機(jī)相比，有功節(jié)電率大于 50%。 3） 、采用了航天捆綁技術(shù)，通過前導(dǎo)輪與井口側(cè)皮帶的位置變換，利用 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì) 6 圖 14 復(fù)式永磁電機(jī)抽油機(jī) 電機(jī)自動(dòng)提升轉(zhuǎn)向和鎖定，實(shí)現(xiàn)修井讓位。 4） 、操作簡便，維護(hù)工作量小。 5） 、可實(shí)現(xiàn)長沖程低沖次，適用于稠油井、大泵強(qiáng)采井和深井的原油開采。 6)、采用了航天消震防抖技術(shù)，僅用了一簡單結(jié)構(gòu)，就消除了皮帶在大 風(fēng)下的振幅和抖動(dòng)現(xiàn)象 。 7)、 除了以上提到的這幾種典型抽油機(jī)外，還有很多如鏈條式抽油機(jī)，摩 擦換向抽油機(jī)，卷筒式抽油機(jī)等等在我國油田上也得到應(yīng)用。 本課題研究內(nèi)容及現(xiàn)實(shí)意 義 隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，我國對石油的需求量越來越大，單靠進(jìn)口難以滿足需求，并且由于國際形勢的復(fù)雜化，我國不可能一直依賴進(jìn)口外國石油來滿足當(dāng)前對石油的需求。所以，我國油田開發(fā)也的更加深入，這樣就要求石油開采設(shè)備更加先進(jìn)，從而降低生產(chǎn)成本，增加出油量來滿足我國對石油的需求。 現(xiàn)在市場上多采用游梁式抽油機(jī)，其能耗大，由于本身的結(jié)構(gòu)限制，無法實(shí)現(xiàn)大沖程（長沖程油機(jī)的節(jié)電效率一般在 10% 到 40%之間 [32]），低沖次，高載荷抽油。無 法滿足我國油田多樣化的需求。國內(nèi)工作者從未停止過對抽油機(jī)的改進(jìn)，就如本文前面提到的各種先進(jìn)抽油機(jī)，但各有特色，如直線電滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì) 7 機(jī)抽油機(jī)其抽油能耗大，導(dǎo)致采油成本高，卷筒式抽油機(jī)其換向沖擊載荷大，這樣極大減少了抽油機(jī)的使用壽命。這些比較先進(jìn)的抽油機(jī)各具特色，但都沒有完全有效解決我國油田開采所遇到的問題。 所以，針對這種情況本文提出了滾筒式抽油機(jī)研發(fā)的目標(biāo)。本文需要完成的主要內(nèi)容如下： (1) 確定滾筒式抽油機(jī)的工作原理及整體設(shè)計(jì)方案。 (2) 通過計(jì)算確定滾筒電機(jī)及完成滾筒式抽油機(jī)主要零件的設(shè)計(jì)。 (3) 完成對滾筒式抽油機(jī)關(guān)鍵零件的校核。 (4) 完成對滾筒式抽油機(jī)立柱的穩(wěn)定性分析。 本章小結(jié) 本章主要介紹了現(xiàn)階段市場上各種抽油機(jī)，并分析了我國目前所面臨的抽油機(jī)設(shè)備大多還以游梁式抽油機(jī)為主的問題。通過課題研究背景提出了開發(fā)滾筒式抽油機(jī)的目標(biāo)及主要完成內(nèi)容。 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì) 8 第二章 滾筒式抽油機(jī)整體設(shè)計(jì) 根據(jù)大慶石油開采公司的要求，確定滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)和研發(fā)目標(biāo)，確定其工作原理和制定滾筒式抽油機(jī)的工作方案。然后對滾筒式抽油機(jī)主要機(jī)構(gòu)和主要零件進(jìn)行選型計(jì)算及強(qiáng)度校核。 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)分析 根據(jù) 給定的條件設(shè)計(jì)參數(shù)要求如（ 21） 表 21 滾筒式抽油機(jī)基本參數(shù) 針對我國現(xiàn)在對“大沖程，低沖次”的低能耗抽油機(jī)迫切需求。某某公司提出了滾筒式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)如上表 21中，有設(shè)計(jì)參數(shù)可以看出滾筒式抽油機(jī)能夠滿足現(xiàn)階段我國對抽油機(jī)“大沖程，低沖次”的要求。