【正文】 f 3mr2. 作用于柱塞的液柱靜載荷計算 作用于柱塞上的液柱載荷隨著抽油泵閥門開閉狀態(tài)的不同而變化。()(1)frfrprALg??????f?*rpqL其中， 井液密度,t/ 。i?由于抽油桿全部沉沒在油管內(nèi)的液體之中，所以在計算懸點(diǎn)靜載荷時，要考慮液體浮力的影響。r q對于組合桿柱,如果級數(shù)為 K,則可用下式計算:= rq1krii???第 i 級抽油桿住每米自重,KN/m。 抽油桿的密度，kg/m 3。 重39。 抽油桿總長度，m。j dW1）懸點(diǎn)靜載荷在上下沖程中，抽油桿自重始終作用于抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)上，是一個不變的載荷，它可以用下列式子計算: 39。（2）懸點(diǎn)載荷計算 jdW??懸點(diǎn)靜載荷。下沖程，動閥開啟閥法關(guān)閉。 上沖程中，動閥關(guān)閉靜閥開啟。在上止點(diǎn)，所有的鉸鏈在一條直線?？梢宰⒁獾角瓦B接桿此時在一條直線上。曲柄是通過聯(lián)接桿連接游梁的，游梁提升和沉降活塞。齒輪箱降低輸出角速度同時提高輸出轉(zhuǎn)矩。 2—油管。 因 此 ， 懸 點(diǎn) 的 載 荷 也 是 作 周 期 性 變 化 如 圖 5—1 所 示。 特 別 是 目 前 我國 很 多 油 田 的 油 井 生 產(chǎn) 的 是 稠 油 ， 使 得 以 前 可 以 忽 略 的 液 體 摩 擦 阻 力 現(xiàn) 在 必須 考 慮 。 動 載 荷 豐 要 有 抽 油 卡 T 柱 的 動 載 荷 和作 用 在 枉 塞 上 的 液 樁 動 載 荷 。抽油機(jī)通過抽油桿柱帶動井下抽油泵工作時，和捫油機(jī)驢頭懸點(diǎn)上作用有以下三種載荷：1)靜 載 荷 ： 包 括 抽 油 桿 柱 自 重 以 及 油 管 內(nèi) 外 液 體 靜 壓 力 作 用 于 抽 油 泵 柱摩 上 的 液 柁 靜 載 荷 。第五章. 游梁抽油機(jī)動力分析167。因此懸點(diǎn)上沖程時加速度和動載荷減小。為 168176。為 192176。如圖 42 異相型游梁式抽油機(jī)1 一剎車裝置：2 一電動機(jī)；3 一減速器皮帶輪；4 一減速器；5 一輸出軸；6 一平衡塊：7 一支架：8 一曲柄；9 一連桿：10 一游粱 11 一驢頭；12 一懸繩器；1 3 一底座由于異相型游梁式抽油機(jī)具有較大極位夾角，一般為 12176。主要的不同之處有兩點(diǎn)：一是將減速箱背離支架后移，增大了減速器輸出軸中心和游梁擺動中心之間的水平距離，形成了較大的極位夾角(即驢頭處于上下死點(diǎn)位寅時連桿中心線之間的夾角)；二是平衡塊重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷中心與曲柄軸中心連線之間構(gòu)成一定的夾角 t，該角稱為平衡相位角。 偏置型／異相型抽油機(jī)異相型游梁式抽油機(jī)是近十幾年發(fā)展起來的一種性能較好的抽油機(jī)。曲柄軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由四連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)閼依K器的往復(fù)運(yùn)動，懸繩器下而接抽油打柱，抽油桿柱帶動抽油泵柱塞(或活塞)在泵筒內(nèi)作上下往復(fù)直線運(yùn)動，從而將油井內(nèi)的油舉升到地面。 后置型游梁抽油機(jī)運(yùn)動分析掌握抽油機(jī)懸點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律(懸點(diǎn)的位移、速度和加速度)是研究抽油機(jī)裝置動力學(xué)、確定抽油裝置的基本參數(shù)及進(jìn)行抽油機(jī)裝置設(shè)計的基礎(chǔ)，因此，首先分析其運(yùn)動規(guī)律167。通過在我?guī)状笥吞锝鼛啄甑膽?yīng)用表明，該機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，能耗低，安裝維護(hù)簡單方便，深受用戶歡迎。對其中 1 口原安裝 14 型常規(guī)機(jī)的油井進(jìn)行了采油數(shù)據(jù)分析。（5）由于減速器凈扭矩小，在最高沖程和最高沖次，泵徑為 32~51mm 時，可以達(dá)到額定懸點(diǎn)載荷，說明該機(jī)具有較強(qiáng)的承載能力。（4）整體設(shè)計較合理，整機(jī)質(zhì)量比國內(nèi)同規(guī)格抽油機(jī)大大降低。相同承載能力的同規(guī)格常規(guī)機(jī)，配備 或 減速器。本機(jī)配備 55kW 常規(guī)電動機(jī)，也可配備 45kW 高轉(zhuǎn) 差率電動機(jī)，較常規(guī)機(jī)下降 1~2 個等級。（2）理論計算表明，該機(jī)較常規(guī)機(jī)平均節(jié)電 12%~36%。3. 技術(shù)性能特點(diǎn)（1）繼承了常規(guī)型抽油機(jī)可靠、耐用的優(yōu)點(diǎn)。驢頭采用了防撕裂設(shè)計結(jié)構(gòu)。 形底座結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。支架采用四腿式結(jié)構(gòu)并考慮了支架的良好移運(yùn)性，底面的前后跨度為.3520mm。（3）其它結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用 89H 雙圓弧齒輪減速器。（2）異相曲柄平衡結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)設(shè)計采用異相曲柄平衡結(jié)構(gòu)并經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計。=7 度，曲柄平衡重最大平衡扭矩 。在設(shè)計時對游梁平衡與曲柄平衡進(jìn)行了合理的分配游梁平衡重重心到游梁旋轉(zhuǎn)中心連線與游梁后臂的夾角a=22 度，游梁平衡重質(zhì)量 6500kg，游梁平衡重最大平衡力臂 4215mm，最小平衡力臂 2666mm。異相游梁平衡重所產(chǎn)生的平衡效應(yīng)更接近實(shí)際懸點(diǎn)載荷所產(chǎn)生的扭矩，使得游梁平衡的優(yōu)點(diǎn)更加明顯。（1）異相游梁平衡結(jié)構(gòu)異相游梁平衡抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是游梁平衡重重心到游梁旋轉(zhuǎn)中心連線與游梁后臂成一定的角度，且游梁平衡重的平衡效果在抽油機(jī)的總平衡效應(yīng)中應(yīng)占足夠比例。2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相曲柄平衡技術(shù)。 技術(shù)分析及應(yīng)用 1 主要技術(shù)參數(shù)如下；額定懸點(diǎn)載荷：160kN；沖程：，；沖次：， !；減速器額定扭矩：；電動機(jī)功率：55kW（常規(guī)） ；曲柄偏置角amp。鑒于此，我國提出開發(fā)目標(biāo)：設(shè)計出承載能力大、可靠性高、整機(jī)質(zhì)量輕、能耗低、價格合理且具有良好市場競爭能力的16 型游梁式節(jié)能抽油機(jī)。游梁式抽油機(jī)機(jī)構(gòu)簡單、維修方便，可以長期在野外安全可靠地工作，是目前應(yīng)用最廣泛的抽油機(jī)。無游梁式抽油機(jī)易于實(shí)現(xiàn)重載荷、長沖程，且平衡效果好、能耗較低。第三章 異相型游梁平衡抽油機(jī) 異相型游梁平衡抽油機(jī)概述我國油田地面采油設(shè)備以 型異相曲柄游梁式抽油機(jī)為主。機(jī)械應(yīng)用：16 型抽油機(jī)樣機(jī)測試后在油田投入使用，無故障運(yùn)轉(zhuǎn)近 3a 根據(jù)提供的使用情況報告 比，減速器峰值扭矩下降 42%以上，節(jié)能 30%以上，并且結(jié)構(gòu)簡 單、承載能力大、可靠性高。 amp。28 amp。測試項目和檢驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。工況 1：懸點(diǎn)載荷 W = ，沖程長度 S =，沖次 n=1，減速器扭矩 T = 工況 2：懸點(diǎn)載荷 W = ，沖程長度 S =，沖次 n=1，減速器扭矩 T = 。測試工況按照 SY/T504493《游梁式抽油機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)中之整機(jī)“型式檢驗(yàn)”條款進(jìn)行，即：（1）最大沖程、最高沖次、減速器額定扭矩條件下允許的懸點(diǎn)載荷；（2）額定懸點(diǎn)載荷、最高沖次、減速器額定扭矩條件下允許的沖程長度；（3）超額定懸點(diǎn)載荷 25%最高沖次、超減速器額定扭矩 25%(條件下允許的沖程長度。在測試過程中，采用目前各抽油機(jī)制造廠普遍使用的直接加載試驗(yàn)方法，這種方法簡單易行，但由于其上下沖程的靜載荷均相等，故與實(shí)際工況相差較大，并且各個承載構(gòu)件和易損件在測試過程中將受到嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為此，筆者在設(shè)計 16 型抽油機(jī)時，對 SY/T579593《游梁式抽油機(jī)安裝尺寸、易損件配合尺寸》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的軸承、曲柄銷等構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了如下的改進(jìn): （1）連桿尺寸（連桿管的直徑）和結(jié)構(gòu)型式（連桿頭）與 14 型抽油機(jī)相同，只是長度不同； （2）曲柄銷、曲柄銷軸承、尾軸承及支架軸承均與 14( 型抽油機(jī)相同； （3）大幅減小支架的開度，支架底部的安裝尺寸與 14( 型抽油機(jī)相同，這樣，既節(jié)約材料，又解決了大型抽油機(jī)支架運(yùn)輸困難的問題。在此擬介紹該型抽油機(jī)的設(shè)計和性能測試，揭示異相游梁平衡抽油機(jī)的性能特點(diǎn)，進(jìn)一步探討 16 型抽油機(jī)的設(shè)計方法. 樣機(jī)的設(shè)計與制作 16 型抽油機(jī)采用了異相游梁平衡技術(shù)，其支架、連桿、曲柄銷的受力狀況大為改善。對于重型（10 型或 10 型以上）抽油機(jī)的設(shè)計與制造，采異相游梁平衡技術(shù)，不僅可以降低抽油機(jī)的能耗，還可以減小連桿、曲柄銷的受力，改善抽油機(jī)運(yùn)行狀況。 即為異相游梁平衡相位角。該型抽油機(jī)將游梁平衡重重心下移一段距離L，使游梁平衡重重心與支架軸承中心的連線和游梁后臂之間成amp?？傊?，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，抽油設(shè)備將朝著高度自動化、高效率、長壽命、節(jié)材、節(jié)能的方向發(fā)展。如下圖 16 所示叢式井抽油機(jī) 圖 17 叢式井抽油機(jī) 當(dāng)前有四種型式高效能叢式井抽油機(jī)： ①雙驢頭游梁式液壓驅(qū)動高效能叢式井抽油機(jī)： ②雙驢頭游梁式楓械驅(qū)動高效能叢式井抽油機(jī)； ③無游粱機(jī)械馳動高效能叢式井抽油機(jī)； ④無游梁液壓驅(qū)動高效能叢式井抽油機(jī)。167。如下圖 15 所示鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī) 圖 15 鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī) 鏈條抽油機(jī)采用鏈條及淵道連桿機(jī)構(gòu)換向，液封氣動平衡，沖程長、懸點(diǎn)運(yùn)動均勻、負(fù)荷能力大。往返架的上下垂直往返運(yùn)動就使光桿和抽油桿相應(yīng)地進(jìn)行下沖程和上沖程。當(dāng)軌跡鏈條作環(huán)形運(yùn)動時，特殊鏈節(jié)也隨著作環(huán)形運(yùn)動。這樣一來，軌跡鏈條就在垂直布置的主動鏈輪和上鏈輪間運(yùn)轉(zhuǎn)。如下圖 14 所示 LPJ12 型鏈條膠帶抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 圖 14 LPJ12 型鏈條膠帶抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖1—電動機(jī)；2—減速器；3—主動鏈輪；4—鏈條；5—上鏈輪； 6—機(jī)架； 7—上滾筒； 8—載荷膠帶；9—往返架；10—特殊鏈節(jié)；11—平衡箱；12—平衡塊；13—導(dǎo)向輪 （4）進(jìn)一步完善鏈條抽油機(jī) 鏈條式抽油機(jī)由五個系統(tǒng)組成：動力傳動系統(tǒng)、換向系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)和機(jī)架底座系統(tǒng)。膠帶傳動抽油機(jī)與常規(guī)型抽油機(jī)相比，其上沖程扭矩因數(shù)小，驢頭懸點(diǎn)加速度低，在相同工況下，其懸點(diǎn)載荷值和曲柄膠帶輪軸的凈扭矩值都較小，曲柄抖矩曲線較平穩(wěn)。 圖 13 長沖程無游梁抽油機(jī)（3）推廣應(yīng)用全膠帶傳動抽油機(jī) 全膠帶傳動抽油機(jī)，沒有齒輪減速箱，采用 CJT 系列節(jié)能拖動裝置或 Y系列電動機(jī)為動力，將電動機(jī)的動力傳遞給曲柄膠帶輪，并帶動游粱運(yùn)動。如圖其實(shí)踐與理論分析表明，增大沖程游粱抽油機(jī)是常規(guī)游梁抽油機(jī)的發(fā)展方向；增大沖程無游梁抽油機(jī)是增大沖程拙油機(jī)的發(fā)展方向：長沖程無游梁抽油機(jī)是長沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向。與常規(guī)抽油機(jī)相比，氣平衡抽油機(jī)可以減輕重量 40％～60％，節(jié)約電耗 40％～60％，性能好、工作平穩(wěn)、噪音小、調(diào)節(jié)與使用方便，可靠性高，適合我國各油使用，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)(2)大力開發(fā)長沖程無游粱抽油機(jī)鑒于我國各油田采用小泵深抽、大泵提液的需要，同時經(jīng)常出現(xiàn)較為復(fù)雜的丌采條件，游梁式抽油機(jī)由于其四連桿機(jī)構(gòu)的傳動型式，其重量隨沖程長度近似地成直線關(guān)系增加，己不能適應(yīng)復(fù)雜丌采條件的要求。如下圖 所示。它的優(yōu)點(diǎn)是：耿消了笨重的平衡塊，整機(jī)重量減輕了約 1／3：可以根據(jù)油井工況的變化調(diào)節(jié)壓力控制器的螺母壓緊或松動彈簧控制氣包內(nèi)允許壓力的高低來調(diào)整平衡，操作十分簡便，不用停機(jī)，而且平衡效果良好。 各種抽油機(jī)的特點(diǎn)（1）進(jìn)一步完善氣平衡抽油機(jī)氣平衡抽油機(jī)實(shí)際是一種前置型的抽油機(jī)，其不同之處是曲柄上無平衡塊，川氣缸內(nèi)氣體壓力產(chǎn)生的推力實(shí)現(xiàn)平衡。為減少能耗，提高采油經(jīng)濟(jì)效益，今后還要研制新型節(jié)能抽油機(jī)，推廣應(yīng)用各種現(xiàn)有節(jié)能抽油機(jī)，限制常規(guī)抽油機(jī)的生產(chǎn)數(shù)量，大幅度應(yīng)用節(jié)能抽油機(jī)。與莢國抽油系統(tǒng)效率的 46％相比還存在較大的差距。我國每年機(jī)械采油耗電量達(dá) 42 億千瓦小時，是一個相當(dāng)可觀的數(shù)字。167。 167。1989 年生產(chǎn) 3733 臺，占 ％。1987 年生產(chǎn) 3697 臺，占 ％。中國石油天然氣集團(tuán)公司所屬廠家，1985 年生產(chǎn) 2434 臺， ．占全國生產(chǎn)有桿抽油設(shè)備總數(shù)的 ％。1990 年生產(chǎn)4939 臺。1988 年 5623 臺。1986 年生產(chǎn) 4792臺。1982 年生產(chǎn) 2085 臺。 我國在有桿抽油設(shè)備生產(chǎn)能力方面，有了很大發(fā)展。 有桿抽油設(shè)備是目前乃至今后很長一段時間我國的主力抽油設(shè)備，全國現(xiàn)有各種類型有桿抽油設(shè)備 38000 多臺，其中常規(guī)型有桿抽油機(jī)數(shù)量最多。無梁式抽油機(jī)，特別是液壓式抽油機(jī)的采用，可以降低抽油桿柱中的應(yīng)力和改善它的工作條件，因而擴(kuò)大了有桿抽油設(shè)備的使用范圍。為了減輕抽油機(jī)的重量，采用無游梁式抽油機(jī)。各種新型節(jié)能游梁式抽油機(jī)，如前置式抽油機(jī)、異相曲柄平衡抽油機(jī)、前置式氣平衡抽油機(jī)、配有 CJT 型節(jié)能拖動裝置的常規(guī)抽油機(jī)和用窄 V 形帶傳動的常規(guī)抽油機(jī)等均已在全國各個油田推廣應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。特別值得提出的是提高抽油機(jī)使用經(jīng)濟(jì)性，由于目前石油含水量增加，抽取每噸石油的耗電量也相應(yīng)增加，所以必須研究、應(yīng)用各種高效節(jié)能抽油機(jī)。大大地節(jié)約了抽油機(jī)的電耗，提高了抽油機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在“七五”和“八五”期間，我國有桿抽油設(shè)備的技術(shù)發(fā)展較快。它的結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維護(hù)方便。圖 11 抽油機(jī)開采方式 用抽油法開采，田內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的抽油設(shè)備是游梁式抽油機(jī)一一抽油泵裴簧，或稱作有桿抽油設(shè)備。我國，用抽油法開采的井?dāng)?shù)在生產(chǎn)井總數(shù)中占 90％以上。而抽油法的特點(diǎn)是將各種結(jié)構(gòu)的泵放到井下進(jìn)行抽油。機(jī)械采油法又分為氣舉法和抽油法兩種。同時，由于地層的地質(zhì)特點(diǎn)，有一些油井一開始就不能自噴。機(jī)械采油法是一種主要的采油方法。由于我國投入開發(fā)的油減類型越來越復(fù)雜，投入丌采的儲層深度不斷增加，泵掛深度也不斷增加