【正文】 .................................................................... 4 國內(nèi)常規(guī)抽油機(jī)的改造現(xiàn)狀 ......................................................................... 4 國內(nèi)抽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì) ................................................................................... 5 研究目標(biāo) .............................................................................................................. 5 研究內(nèi)容 .............................................................................................................. 5 技術(shù)路線 .............................................................................................................. 6 第 2 章 游梁式抽油機(jī)基本理論 .......................................................................................... 7 游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 [9][10] ............................................................................... 7 游梁式抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系 .............................................................. 8 游梁式 抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特性分析 ....................................................................... 10 游梁式抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷 [9][10] ............................................................................. 12 懸點(diǎn)靜載荷與靜力示功圖 .......................................................................... 12 懸點(diǎn)動(dòng)載荷與動(dòng)力示功圖 .......................................................................... 15 懸點(diǎn)最大載荷與最小載荷 .......................................................................... 17 游梁式抽油機(jī)減速器的扭矩計(jì)算 [9][10] ................................................................... 17 游梁式抽油機(jī)的功率計(jì)算 [9] ................................................................................. 20 第 3章 游梁式抽油機(jī)節(jié)能研究 ........................................................................................ 22 機(jī)采系統(tǒng)效率分析 [10] [26] ...................................................................................... 22 系統(tǒng)效率分解 ............................................................................................ 22 提高系統(tǒng)效率的措施 ................................................................................. 26 游梁式抽油機(jī)節(jié)能機(jī)理分析 ................................................................................ 27 游梁式抽油機(jī)能耗分析 ............................................................................ 27 游梁式抽油機(jī)平衡分析 [20] .......................................................................... 28 游梁式抽油機(jī)節(jié)能機(jī)理分析 [11][23][25] ......................................................... 34 第 4章 常規(guī)游梁式抽油機(jī)節(jié)能改造方案設(shè)計(jì) ................................................................... 37 常規(guī)十型抽油機(jī)性能分析 .................................................................................... 37 常規(guī)抽油機(jī)改造方案設(shè)計(jì) .................................................................................... 41 常規(guī)抽油機(jī)改造方案對(duì)比分析 ............................................................................. 51 常規(guī)抽油機(jī)改造方案優(yōu)選 .................................................................................... 52 第 5章 常規(guī)游梁式抽油機(jī)節(jié)能改造現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 ................................................................... 53 常規(guī)抽油機(jī)改造試驗(yàn) [19] ....................................................................................... 53 目 錄 常規(guī)十型抽油機(jī)改造應(yīng)用 .................................................................................... 56 經(jīng)濟(jì)效益 ............................................................................................................ 57 第 6 章 結(jié)論 .................................................................................................................... 58 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 59 1 第 1 章 緒論 研究的目的和意義 21 世紀(jì) 初，隨著 世界經(jīng)濟(jì)全球化的迅猛發(fā)展 ， 有力推動(dòng)了 能源 需求的快速增長 ， 石油 作為主要的 戰(zhàn)略 能源日趨成為國際政治舞臺(tái)的主角，成為各國政要交流博弈的焦點(diǎn)，今后相當(dāng)長一段 時(shí)間內(nèi)，圍繞石油資源的競(jìng)爭(zhēng)仍將進(jìn)一步加劇 [1]。 新疆油田已有 50 余年的發(fā)展歷史，目前各采油廠均已中后期發(fā)展，油田逐漸喪失自噴能力，并逐步采用機(jī)械采油方式進(jìn)行原油的開采，將地下原油抽取到地面的機(jī)械設(shè)備 — 抽油機(jī)則在油田開采中占有舉足輕重的地位。因此，抽油機(jī)的節(jié)能 研究是新疆油田節(jié)能降耗工作的一個(gè)重點(diǎn)。新疆油田目前已經(jīng)進(jìn)入高含水期，注水開發(fā)以提高產(chǎn)液量是油田穩(wěn)產(chǎn)的主要途徑，這種開采特點(diǎn)就使得常規(guī)抽油機(jī)不能適應(yīng)長沖程、低沖次、重載荷、低耗能的特點(diǎn)。 目前在國外，美國 Lufkin 公司主要生產(chǎn)常規(guī)游梁 式 抽油機(jī)，按照 API 標(biāo)準(zhǔn)制造，前置式抽油機(jī)也是該公司的主要產(chǎn)品， 馬克前置式抽油機(jī)上沖程曲柄轉(zhuǎn)角195176。從而提高平衡效果 [3]。慣性負(fù)荷小，峰值扭矩小。 我國目前抽油機(jī)生產(chǎn)廠家眾多，在節(jié)能抽油機(jī)的研制開發(fā)上， 20 世紀(jì) 80、 90年代出現(xiàn)了高峰，在常規(guī)抽油機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)革新和創(chuàng)造，繼承其優(yōu)點(diǎn)、克服其缺點(diǎn)，從平衡方式上進(jìn)行著手公關(guān)，按照變矩平衡原理，研制開發(fā)了許多節(jié)能高效的新型游梁式抽油機(jī)，盡管抽油機(jī)的種 類很多，結(jié)構(gòu)形式各異，但是在油田上被普遍采用的抽油機(jī)種類并不是很多，近年來在油田主要應(yīng)用的抽油機(jī)有以下幾種 [3][6]： (1)常規(guī)曲柄平衡抽油機(jī) 常規(guī)曲柄平衡抽油機(jī)至今在世界各產(chǎn)油國中仍占絕對(duì)數(shù)量優(yōu)勢(shì)，其結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用，操作維修方便是其經(jīng)久不衰的根本原因。該抽油機(jī)的平衡重中心線與曲柄中心線間有一偏置角 τ，當(dāng)懸點(diǎn)位于上、下死點(diǎn)時(shí)，連桿間存在一個(gè) 12176。 (4)調(diào)徑變矩節(jié)能抽油機(jī) 該機(jī)為新疆第三機(jī)床廠研制的調(diào)徑變矩節(jié)能抽油機(jī)，這種抽油機(jī)的顯著特點(diǎn)是取消了曲柄平衡，將傳統(tǒng)的直游梁設(shè)計(jì)成“г”形彎游梁，并分解成“г”形游梁體與“г”形吊臂兩 段，吊臂為上大、下小變截面等強(qiáng)度梁，既節(jié)材又減小了迎風(fēng)面積。 (5)前置型雙驢頭游梁抽油機(jī) 前置型雙驢頭抽油機(jī)，在保持了常規(guī)抽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，采用了偏置變矩技術(shù)原理，將偏置平衡配重載荷和懸掛平衡配重載荷有機(jī)地結(jié)合在一起，有效降低了凈扭矩的波動(dòng)性。 但是，其柔性連接件的壽命較短，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 (阿基米德螺線形或圓弧形 )加工難度較大。另外在 小沖程時(shí)，平衡裝置距離地面高，人工調(diào)節(jié)平衡作業(yè)不方便。此外，法國的瑪普公司、力士石油器材公司，加拿大的石油熱能發(fā)展有限公司都是實(shí)力雄厚的無游梁抽油機(jī)研制公司，前蘇聯(lián)的阿塞拜疆石油機(jī)械科研所和國立石油機(jī)械制造科 學(xué)設(shè)計(jì)院，是前蘇聯(lián)無游梁抽油機(jī)研究制造的兩大基地。 國內(nèi)常規(guī)抽油機(jī)的改造現(xiàn)狀 目前國內(nèi)常規(guī)抽油機(jī)的改造方案主 要有以下幾種形式： (1)將常規(guī)游梁抽油機(jī)改造成旋轉(zhuǎn)驢頭抽油機(jī)， 近 年來江漢石油學(xué)院對(duì)河南油 5 田的部分常規(guī)抽油機(jī)進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)驢頭式改造，使其增大了沖程，得到了重新利用。 研究目標(biāo) (1)改進(jìn)后的常規(guī)十型抽油機(jī)與改造前相比其單機(jī)日均耗電量下降 15%以上； (2)在相同工況條件下，抽油機(jī)井的 地面 效率提高 20%以上； (3)改進(jìn)后的抽油機(jī)安裝方便，便于維護(hù)。 (4)對(duì)常規(guī)抽油機(jī)改造后的系統(tǒng)效率和節(jié)能效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。 游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng) 學(xué) 分析 [9][10] 游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析的 主要任務(wù)是：求出驢頭懸點(diǎn)的位移、速度和加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，為載荷分析和扭矩計(jì)算提供運(yùn)動(dòng)學(xué)依據(jù)。 為了便于分析計(jì)算，特規(guī)定 本 章 所有計(jì)算式中的 “177。位置因數(shù)以及無因次速度和無因 次 加速度的計(jì)算公式可簡化為： )cos1(21 ???PR () ?? sin21? () ?cos21?a () 上、下 死點(diǎn)位置時(shí)的實(shí)際加速度與按 簡諧 運(yùn)動(dòng)公式計(jì)算出的加速度之比值稱為運(yùn)動(dòng)指標(biāo) ,用 am 表示 . 下死點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)指標(biāo) : 21 )/(1/1 CR PRm a ??? () 上死點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)指標(biāo) : 第 2章 游梁式抽油機(jī)基本理論 12 22 )/(1/1 CR PRm a ??? () 運(yùn)動(dòng)指標(biāo)越接近 1,懸點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)規(guī)律越接近 簡諧 運(yùn)動(dòng) .運(yùn)動(dòng)指標(biāo) am 取決于游梁式 抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的桿長比值， R/P 與 R/C 越小 , am 越接近 1,而這也意味著相同沖程長度下四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸也越大。 在抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，載荷作周期性變化，反應(yīng)懸點(diǎn)載荷隨其位移變化規(guī)律的圖形稱為光桿示功圖。 (2)作用于柱塞的液柱載荷 p