【文章內容簡介】 9。??????????????????????????aLttttSaEftnnaEfWWFFWWPrnnrlrivlr??????]s i n)([s i n2 00m a x taLtSaEfaEfWWP rrlr ???? ?????????③ 懸點最大載荷 初變形期后，懸點載荷 P是抽油桿柱載荷、液柱載荷、及振動、慣性載荷疊加而成，即 : t0為初變形期經(jīng)歷的時間 取最大振動載荷出現(xiàn)的時間為懸點出現(xiàn)最大載荷的時間 ,則得到計算懸點最大載荷的公式： aLt ??02??(二 )懸點最大和最小載荷 53 在油管下端固定的情況下，初變形期末柱塞對懸點的相對運動速度等于懸點運動速度，即 油管下端固定時懸點最大載荷為： 初變形期末懸點運動速度： 初變形期末柱塞對懸點的相對運動速度將小于懸點運動速度，并且： 油管下端未固定時懸點最大載荷為： (二 )懸點最大和最小載荷 54 ? ? ?????? ???? 1371m a x SNWWP lrI? ? ???????? ???? 17901 2m a x SNWWP lrII)]1(1790[ 2m a x lrSNbWWP rlI I I ?????)17901( 2m a x SNWWP rlIV ???)17901)(( 2m a x SNWWP lrV ???一般井深及低沖數(shù)油井 簡諧運動、桿柱和液柱慣性載荷 簡諧運動、桿柱慣性載荷 簡諧運動、桿柱和液柱慣性載荷 (二 )懸點最大和最小載荷 55 第三節(jié) 抽油機平衡、扭矩與功率計算 一、抽油機平衡計算 不平衡原因 不平衡造成的后果 上下沖程中懸點載荷不同，造成電動機在上、下沖程中所做的功不相等。 ① 上沖程中電動機承受著極大的負荷，下沖程中抽油機帶著電動機運轉，造成 功率的浪費 ，降低電動機的效率和壽命； ② 由于負荷極不均勻，會使抽油機發(fā)生激烈振動，而影響 抽油裝置的壽命。 ③ 破壞曲柄旋轉速度的 均勻性 ，影響抽油桿和泵正常工作。 56 (一 )平衡原理 在下沖程中把能量儲存起來，在上沖程中利用儲存的能量來幫助電動機做功，從而使電動機在上下沖程中都做相等的正功。 所以，為了使抽油機平衡，在 下沖程中需要儲存的能量 或 上沖程中需要釋放的能量 應該是懸點載荷在上下沖程中所做功之和的一半。 下沖程： dwmd AAA ??上沖程： wumu AAA ??平衡條件： mumd AA ?2duw AAA ??一、抽油機平衡計算 57 (二 )平衡方式 氣動平衡 機械平衡 游梁平衡： 游梁尾部加平衡重； 曲柄平衡 (旋轉平衡 )： 平衡塊加在曲柄上； 復合平衡 (混合平衡 )： 游梁尾部和曲柄上都有平衡重。 (1) 氣包內的氣體壓縮與膨脹 (2) 多用于大型抽油機； (3) 節(jié)約鋼材； (4) 改善抽油機受力狀況； (5) 加工質量要求高 (如氣包的密封性等 )。 一、抽油機平衡計算 58 (三 ) 平衡計算 1)復合平衡 ? ?cbcccbbuccblrWWRWrbcWXWrbaWWR ????????? ????2平衡半徑公式 : 一、抽油機平衡計算 復合平衡 sWWAAA 39。l39。rduw ???????? ????22bars 2????????? ??2239。l39。rwWWbarA? ?ucbcccbw XWbcrWRRWA ???? 22259 2)曲柄平衡 平衡半徑公式： cbcccbubcblr WWRWXrW rbaWWR ???????? ????2 曲柄平衡 一、抽油機平衡計算 3)游梁平衡 ucrb XcaWWW ????? )2(1達到平衡所需要的游梁平衡塊重 : 游梁平衡 60 (四 )抽油機平衡檢驗方法 1)測量驢頭上、下沖程的時間 平衡條件下上、下沖程所用的時間基本相等。 如果上沖程快，下沖程慢，說明平衡過量。 2)測量上、下沖程中的電流 平衡條件下上、下沖程的電流峰值相等。 如果上沖程的電流峰值大于下沖程的電流峰值，說明平衡不夠。 一、抽油機平衡計算 61 三、電動機選擇和功率計算 (一 )電動機功率計算 電動機的選擇關系到電能的利用效率和能否充分發(fā)揮抽油設備與油層生產能力。 ，而且變化大； 游梁式抽油裝置的特點： 目前國產抽油機所選配的電動機大多是 高起動轉矩系列的三相異步封閉式鼠籠型電動機。 ，要求有大的啟動轉矩； ，但總的數(shù)量大； ，要求電動機維護簡單、工作可靠。 62 ?9549nMN em ???????? )( 2 iieMM?9549MnNm ?電動機功率與曲柄軸上的扭矩關系式為： 由于抽油機懸點載荷是變化的，所以電動機功率與傳到曲柄軸上的扭矩也是變化的，因此在變負荷條件下，電動機選擇的一般是根據(jù)扭矩的變化規(guī)律，按等值扭矩來計算，即： 等值扭矩 Me ：用一個不變化的固定扭矩代替變化的實際扭矩，使其電動機的發(fā)熱條件相同，則此固定扭矩即為實際變化的扭矩的等值扭矩。 三、電動機選擇和功率計算 63 ??8640086400 Lg L gHP llH ??（二）抽油效率計算 10 0060 ??? SnWHP lPR(3) 光桿功率計算的近似計算： 水力功率： 在一定時間內將一定量的液體提升一定距離所需要的功率。 光桿功率： 通過光桿來提升液體和克服井下?lián)p耗所需要的功率。 100060100????lA sncHPPR(1) 根據(jù)實測示功圖準確計算： (2) 根據(jù)示功圖繪制扭矩曲線準確計算光桿平均功率。 三、電動機選擇和功率計算 64 mPRNHP?地面?地面效率： 電動機效率 皮帶和減速箱效率 四連桿機構效率 盤根盒效率 抽油桿效率 抽油泵效率 管柱效率 PRHHPHP?井下?井下效率： mHNHP???井下地面抽油 ???抽油效率： 三、電動機選擇和功率計算 65 提高抽油機井生產系統(tǒng)效率和管理水平是當前經(jīng)濟條件下油田生產的重要研究課題 。 (1)能量傳遞與轉化的過程 (2)在能量傳遞和轉化的每一環(huán)節(jié)均會產生能量損失 。 地面部分： 電動機、皮帶和減速箱、四連桿機構 井下部分： 盤根盒、抽油桿、抽油泵和管柱 以懸繩器為界 抽油機井系統(tǒng)效率分析（專題） 66 目前我國抽油機井生產系統(tǒng)效率較低 ， 平均在效率為 20%左右 。 抽油機井井數(shù)多 ， 5 104口左右 。 通過優(yōu)化設計抽油機井生產系統(tǒng)的工作制度 、 選擇合理的生產設備 、提高油井的管理水平來提高抽油機井系統(tǒng)效率不僅可以節(jié)約大量的能源 ，降低生產成本 ， 而且還能緩解國家用電緊張狀況 ， 具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益 。 抽油機井系統(tǒng)效率分析（專題） 67 ? 技術裝備水平 。 高水平和好性能的技術裝備是提高抽油機井生產系統(tǒng)效率的重要基礎。要想從根本上解決抽油機井系統(tǒng)效率低的問題，就應采用較先進的、節(jié)能型的技術裝備。 ? 抽油機井生產系統(tǒng)優(yōu)化設計水平 。 它是提高抽油機井系統(tǒng)效率的技術依托。在一定油井條件和設備條件下，優(yōu)化生產系統(tǒng)的工作制度，將在一定程度上提高抽油設備的運行效率和油井的生產效率。 ? 管理水平 。 高的管理水平是提高抽油機井生產系統(tǒng)效率的必要條件。及時準確地分析油井及其設備的工作狀況、調整工作制度等，都會影響抽油機井的系統(tǒng)效率。 抽油機井系統(tǒng)效率與油田本身的條件有密切的關系 。 在油井條件一定的情況下 ， 抽油機井的系統(tǒng)效率主要受到以下三種因素的影響： 抽油機井系統(tǒng)效率分析（專題） 68 常規(guī)有桿抽油系統(tǒng)采油是通過抽油設備將地面的電能轉化、傳遞給井筒中的生產流體，從而將其舉升至地面的采油方式。整個系統(tǒng)的工作實質上就是能量不斷傳遞和轉化的過程，在能量的每一次傳遞和轉化時都會有一定的能量損失。從地面供入系統(tǒng)提供的能量扣除系統(tǒng)中的各種損失，就是系統(tǒng)給井筒流體的有效能量，其與系統(tǒng)輸入的能量之比即為 抽油機井的系統(tǒng)效率 。顯然，無論是節(jié)能還是提高經(jīng)濟效益，都要求常規(guī)有桿抽油系統(tǒng)有較高的系統(tǒng)效率。 一、系統(tǒng)效率分析基礎知識 69 （ 1）有桿抽油系統(tǒng) 包括原動機、抽油機、抽油桿、抽油泵、井下管柱和井口裝置以及油層供液系統(tǒng)。 （ 2）抽油機的輸入功率（ P入 ） 拖動抽油機的電動機輸入功率為抽油機的輸入功率。 （ 3）抽油機的光桿功率（ P光 ） 提升液體和克服井下各種阻力消耗的功率為抽油機的光桿功率。 （ 4）抽油機系統(tǒng)的有效功率（ P水 ） 將井下液體提升到地面所需要的功率叫有效功率，也叫水力功率 一、系統(tǒng)效率分析基礎知識 70 抽油機系統(tǒng)的效率分為兩部分 ， 即 地面效率 和 井下效率 。 以光桿懸繩器為界 ， 懸繩器以上的機械傳動效率和電機運行效率的乘積為 地面效率 ；懸繩器以下到抽油泵為 井下效率 ， 即： 井地入光光水入水 ??? ?????PPPPPP一、系統(tǒng)效率分析基礎知識 71 地面部分的能量損失發(fā)生在電動機 、 皮帶和減速箱 、 四連桿機構中： 321KP/P ???? ????? 入光地一、系統(tǒng)效率分析基礎知識 四連桿機構效率 皮帶和減速箱效率 電動機效率 有效載荷系數(shù) ? ??