【正文】 率。 圖 減速器扭矩曲線圖 游梁式抽油機(jī)減速器的扭矩特性參數(shù) 主要有 平均扭矩 mT 、 最大扭矩 maxT 、 扭矩指數(shù) ITE 、 最小扭矩 minT 、 均方根扭矩 eT 和周期載荷系數(shù) CLF ，其中平均扭矩、最大扭矩、最小扭矩均可在扭矩曲線圖上求出。 圖 曲柄平衡游梁式抽油機(jī)扭矩計(jì)算圖 為了便于研究特 設(shè)定下列符號(hào)： 0Q —— 擺動(dòng)件自重 (游梁、驢頭、橫梁等 )， kN ； 0l —— 擺動(dòng)部件重心至游梁支承的距離， m ； bJ —— 擺動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 2mt? ； ?? —— 游梁與水平線之間的夾角； M —— 曲柄處于水平位置時(shí)平衡重與曲柄對(duì)減速器輸出軸中心的力矩， mkN? ； ? —— 平衡相位角，即曲柄軸中心到曲柄平衡重重心之連線與曲柄半徑 R的夾角；由 R到連線按旋轉(zhuǎn)方向度量； b? —— 四連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率。 圖 考慮振動(dòng)后的動(dòng)力示功圖 懸點(diǎn)最大載荷與最小載荷 懸點(diǎn)載荷當(dāng)中的最大與最小載荷是非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，在實(shí)測(cè)示功圖上，可以直接看出，但油井工況復(fù)雜，不可能找出一種適用于所有井況的載荷計(jì)算公式。 上沖程 動(dòng)載荷：gaWWWWW frfdrdd )(1 ????? () 下沖程動(dòng)載荷：gaWWW rrdd ??2 () 式中 rdW ——抽油桿柱動(dòng)載荷 gaWW rrd? () fdW ——液柱動(dòng)載荷 gaWW ffd ?? () ? —— 加速度修正系數(shù) rirp AA AA ???? () iA ——油管流通面積， 2m ； fW ——作用于柱塞 環(huán)形面積上的液柱重量， kN 。在下沖程開(kāi)始階 段的靜變形期內(nèi)，懸點(diǎn)載荷由 fr WW ??? 逐漸減少，到靜變形結(jié)束時(shí) (即懸點(diǎn)位移等于 ??S 時(shí) )，又減小到 rW? 。伸長(zhǎng)或縮短的變形量 r? 為： LWEEA LW frrfr ????? () rr EAE1? () 式中 r? —— 抽油桿柱靜變形， m ； rA —— 抽油桿截面積， 2m ； E —— 抽油桿鋼材彈性模量， 108 2/mkN ； rE —— 抽油桿彈性常數(shù)，1)( ?kN 。 懸點(diǎn)靜載荷與靜力示功圖 (1)抽油桿柱自重 LqW rr ? () 式中 rW —— 抽油桿柱自重， kN ； rq —— 每米抽油桿柱自重， mkN/ ； L —— 抽油桿柱總長(zhǎng)或掛泵深度， m。 (2)動(dòng)載荷 ， 是 由于抽油桿柱和油管內(nèi)液體作不等速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的桿柱動(dòng)載 荷以及作用于柱塞上的液柱動(dòng)載荷。 則常規(guī)型游梁式抽油機(jī)幾何關(guān)系計(jì)算式如下： )( GH Iar ctg ???? () ??? ??k () kKRRKJ ?c o s2222 ??? () 9 )2a r c c o s ( 222 CP JPC ???? () )2a rc c o s ( 222 CJ PJC ???? () ???????? JR k?? sina rc sin () k???? ???? )( () ??? ?? () ?????? ???? CK RPKCb 2 )(a r c c o s 222? () ?????? ???? CK RPKCt 2 )(a r c c o s 222? () 圖 常規(guī)游梁式抽油機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 第 2章 游梁式抽油機(jī)基本理論 10 游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特性分析 (1)懸 點(diǎn)位移 懸點(diǎn)位移： Si=Aδi =A( b? ? ) () 懸點(diǎn)最大位移： ?AS? =A( t? b? ) () 位置因數(shù) PR ：tbbiiSSPR ?? ???? ????? () (2)懸點(diǎn)速度 利用速度瞬心法 (見(jiàn)圖 )可得 圖 速度瞬心法圖解 ??? sinsinRvB ? () 式中 602 n??? 游梁擺動(dòng)的角速度 )( 1?sb? 為： ???? sinsinCRb ? () 11 懸點(diǎn)速度 v(m/s)：????? sinsinRCAA b ?? () 無(wú)因次速度 ：?????? sinsinCRS ?? () (3)懸點(diǎn)加速度 游梁擺動(dòng)的角加速度 b? ： )c o ss inc o s( s ins in 1 22 ???????????? ddddCRdtd bb ??? () 懸點(diǎn)加速度 ： bAa ?? () 無(wú)因次加速度 ： Saa2?? () (4) 游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特性 抽油機(jī)懸點(diǎn)的位移、速度和加速度均是曲柄轉(zhuǎn)角θ的周期函數(shù)，其大小和變化規(guī)律反映 了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷以及減速器輸出軸的扭矩特性均有較大影響。本章對(duì)抽油機(jī)理論的研究均以 后置式 常規(guī)游梁式抽油機(jī) (如圖 )為例進(jìn)行討論 。 游梁式抽油機(jī)的基本工作理論 包括：運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、懸點(diǎn)載荷計(jì)算、平衡問(wèn)題、減速器輸出軸的扭矩計(jì)算和抽油機(jī)功率的確定。 (2)在現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)我國(guó)開(kāi)發(fā)研制的各種節(jié)能抽油機(jī)在其結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)特性、節(jié)能效果上進(jìn)行對(duì)比和評(píng)價(jià)，選擇一種高效的節(jié)能抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)形 式對(duì)常規(guī)抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。 (3)長(zhǎng)慶、江漢、大慶等油田進(jìn)行過(guò)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)、曲柄偏置、改變四桿機(jī)構(gòu)等各種形式的節(jié)能改造。 無(wú)游梁抽油機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)在于沒(méi)有笨重的游梁，大大降低運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的慣性負(fù)荷，容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程，相對(duì)損失小，有效沖程大。 無(wú)游梁抽油機(jī)研究現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，各種形式的無(wú)游梁抽油機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，相繼問(wèn)世，使有桿泵機(jī)械采油技術(shù)有了突破性進(jìn)展。該技術(shù)在常規(guī)抽油機(jī)的改造上應(yīng)用，能夠明顯提高常規(guī)機(jī)的平衡率，降低能耗，在全國(guó)各油田得到應(yīng)用。 (6)異形游梁雙驢頭抽油機(jī) 該機(jī)是華北石油管理局第一石油機(jī)械廠于 1992 年設(shè)計(jì)的一種新型的游梁式抽第 1章 緒論 4 油機(jī)，它在游梁式抽油機(jī)的游梁后臂上增加了一個(gè)后驢頭，將連桿與游梁的轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接變?yōu)槿嵝约秃篌H頭的相切聯(lián)接，用驅(qū)動(dòng)繩來(lái)代替連桿的硬連接，從而改變了連桿與游梁之間的傳力特性。針對(duì)不同的工況、井況下的載荷都有較好的平衡效果，適用于中、低粘度較深油藏的開(kāi)采。但是，由于該抽油機(jī) 完全繼承了常規(guī)游梁式抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上為了滿足曲柄存在的條件和一定傳動(dòng)角的要求，結(jié)果限制了桿件長(zhǎng)度，使之不具備增程的功能。 (2)異相曲柄抽油機(jī) 異相曲柄抽油機(jī)與常規(guī)游梁式抽油機(jī)相比，該機(jī)的 游梁后臂長(zhǎng)度縮短，減速箱相對(duì)于支架的位置后移。其它如法國(guó)、羅馬尼亞等國(guó)生產(chǎn)的抽油機(jī)與美國(guó)相仿，前蘇聯(lián)抽油機(jī)平衡方式大多采用曲柄平衡，重型機(jī)采用氣動(dòng)平衡 [4]。曲柄轉(zhuǎn)角上沖程為 192176。從而降低扭矩峰值，該機(jī)上沖程開(kāi)始比油井負(fù)荷扭矩滯后176。本課題就是吸取國(guó)內(nèi)抽油機(jī)改造的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)常規(guī)十型抽油機(jī)進(jìn)行全系統(tǒng)的效率分析，提出合理的改造方案，使之既保持常規(guī)抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)又能體現(xiàn)出節(jié)能降耗的特點(diǎn)，最大限度的降低采油成本。但在新疆油田仍有大部分常規(guī)游梁式抽油機(jī)在役使用， 常規(guī)游梁式抽油機(jī) (以下簡(jiǎn)稱常規(guī) 抽油機(jī) )具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可 靠耐用、操作維修方便、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，所以在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)一直扮演著有桿抽油 系統(tǒng) 地面設(shè)備的主角。根據(jù)有桿抽油系統(tǒng)的特點(diǎn)，抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率可以分為地面效率和井下效率兩部分，以光桿為界，光桿以上的機(jī)械傳動(dòng)效率和電機(jī)的運(yùn)行效率乘積為地面效率，光桿以下到抽油泵，再?gòu)某橛捅玫骄诘男蕿榫滦?，因此抽油機(jī)的系統(tǒng)效率是影響地面效率的主要因素。 2020 年，隨著石油價(jià)格的 理性 回歸，石油開(kāi)采成本問(wèn)題也擺在了各大石油公司的面前。 關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；效率分析；節(jié)能 ； 改造 摘 要 System efficiency analysis and energy conservation improvement for the 10size conventional beam pumping unit ABSTRACT At the background of energysaving and improving efficiency of the Xinjiang Oilfield Company, systematically studied the 10size conventional beam pumping unit, put forward reconstruction projects, selected the most excellent project to test by contrasting the projects, finally extended largely. Detailed content was followed： Firstly, the development overview of domestic and international pumping unit, the status quo of the reconstruction of conventional beam pumping unit were discussed, and put forward the main contents of this paper. Secondly, the kinematics, the dynamics and the reducer’s torque characteristics of the conventional beam pumping unit were studied deeply to provide a theoretical basis for optimization of reconstruction projects. Thirdly, system efficiency of the pumping unit was studied, the factors affecting the system efficiency, and the measures improving the system efficiency were pointed out, the energy consumption and the equilibrium theories of the pumping unit were analyzed, and the energysaving mechanism of the pumping unit was studied, which provided theoretical support for the design of the reconstruction projects. Fourthly, selected the typical pumping unit, the typical well conditions to calculate, got the parameters of the pumping unit, such as the horsehead load, the torque of reduce ,the loop mean square torque ,the periodical load coefficient and so on. Designed three reconstruction projects, calculated and contrasted them, and then to try