【正文】 點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在 垂直中心線 上的投影（ C點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，即 B點(diǎn)和 C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同。 第二節(jié) 抽油機(jī)的懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 研究目的：是 研究抽油裝置動(dòng)力學(xué)，從而進(jìn)行抽油裝置的設(shè)計(jì)、選擇以及工作狀況分析的基礎(chǔ) 懸點(diǎn)： 抽油桿在驢頭上的懸掛點(diǎn)。 固定閥關(guān)閉 ，游動(dòng)閥打開 ， 當(dāng)泵內(nèi)壓力升高到大于活塞以上液柱壓力和游動(dòng)閥重力時(shí) ， 游動(dòng)閥被頂開 ， 泵內(nèi)液體排向油管 。 沉沒度： 泵在動(dòng)液面以下的深度。 抽油桿伸長(zhǎng)加載；油管卸載而縮短。游動(dòng)閥關(guān)閉，泵內(nèi)壓力降低。 活塞在上、下死點(diǎn)間的位移，稱為 活塞沖程，用 Sp來表示。 二 、 泵的工作原理 活塞上下運(yùn)動(dòng)一次稱為一個(gè) 沖程 ，分為上沖程和下沖程。 適用于高含蠟 、高凝固點(diǎn)的稠油井 。 抽油桿 玻璃纖維抽油桿： 耐腐蝕 ， 壽命長(zhǎng)；重量輕 ， 有利于降低抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷和節(jié)約能量；彈性模量小 ，可實(shí)現(xiàn)超沖程 ， 有利于提高泵效 。 普通型抽油桿： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 制造容易 、 成本低；直徑小 ， 有利于在油管中上下運(yùn)行 。 適用范圍： 下泵深度較大，但產(chǎn)量較低的井 光桿： 聯(lián)接驢頭鋼絲繩與井下抽油桿，并同井口盤根盒配合密封井口。 （ 2）桿式泵： 是整個(gè)泵在地面組裝好后接在抽油桿柱的下端，整體通過油管下入井內(nèi)，由預(yù)先安裝在油管預(yù)定位置上的卡簧固定在油管上。 應(yīng)用范圍： 下泵深度不大、產(chǎn)量較高的井 。 無游梁 ： 為了減輕抽油機(jī)重量，擴(kuò)大設(shè)備的使用范圍以及改善其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，特點(diǎn)多為長(zhǎng)沖程低沖次，適合于深井和稠油井采油。 前置型： 變形 變形： 異相型、旋轉(zhuǎn)驢頭式、大輪式以及六桿式雙游梁。第十章 有桿泵采油 有桿泵采油 游梁式有桿泵采油 地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油 一、 系統(tǒng)組成及抽油裝置 第一節(jié) 系統(tǒng)組成及泵的工作原理 組成： 三抽為主 + 輔助裝置 地面 :抽油機(jī) 地下 :抽油泵 中間 :抽油桿 抽油泵柱塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)抽油桿游梁上下運(yùn)動(dòng)曲柄連桿減速箱工作過程：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)懸繩器將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槿S二級(jí)減速經(jīng)傳動(dòng)皮帶??? ???? ?????? ?????? ????? ?? （地面設(shè)備） 分類 游梁 無游梁 常規(guī)型 前置型 變形 游梁 支架在驢頭和曲柄連桿之間， 上、下沖程時(shí)間相等。 常規(guī)型 減速箱在支架的前面， 縮短了游梁的長(zhǎng)度，減小了抽油機(jī)的規(guī)格尺寸，上、下沖程時(shí)間不等，從而降低了上沖程的 v、 a和動(dòng)載荷及減速箱的最大扭距和需要的電機(jī)功率。提高沖程、節(jié)約能源及改善抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)特性和受力狀態(tài) 。 機(jī)械式無游梁抽油機(jī) 液壓式 無游梁抽油機(jī) ： 鏈條式 機(jī)械式無游梁抽油機(jī) 曲柄連桿式 2. 抽油泵 抽油泵是有桿泵抽油系統(tǒng)中的主要設(shè)備 組 成 分類 （按結(jié)構(gòu)） 分類 （按用途） 工作筒（外筒 +襯套） 管式泵 常規(guī)泵 活塞（柱塞） 桿式泵 特種泵 （防砂泵，防氣泵） 閥 （游動(dòng)閥，固定閥） 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；泵徑大，排量大；檢泵時(shí)需起出油管，修井工作量大。 （ 1）管式泵： 是把外筒和襯套在地面組裝好后，接在油管下部先下入井內(nèi)，然后投入固定閥，最后把活塞接在抽油桿柱下端下入泵筒內(nèi)。 特點(diǎn)： 檢泵不需起出油管，檢泵方便；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高；排量小。 普通型 兩端可互換，當(dāng)一端磨損后可換另一端使用 一端墩粗型 聯(lián)接性能好，但兩端不能互換。 主要用于常規(guī)有桿泵抽油方式 。 空心抽油桿： 由空心圓管制成 ， 成本較高 ， 可用于熱油循環(huán)和熱電纜加熱等特殊抽油工藝 ， 也可以通過空心通道向井內(nèi)添加化學(xué)藥劑 。 ? 此外 ,還有連續(xù)桿、鋼絲繩桿、不銹鋼桿以及非金屬帶狀桿等特殊用途的抽油桿。 每分鐘內(nèi)完成上、下沖程的次數(shù)稱為 沖次 ，用 n來表示 懸點(diǎn)在上、下死點(diǎn)間的位移，稱為 光桿沖程 ，用 S來表示。 抽油桿柱帶動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)。固定閥在沉沒壓力與泵內(nèi)壓力構(gòu)成的壓差作用下，克服重力而被打開， 原油進(jìn)泵而井口排油。 沉沒壓力： 作用在泵上的環(huán)形空間液柱壓力。 抽油桿柱帶動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng) 。 抽油桿由于卸載而縮短 ， 油管加載而伸長(zhǎng) 。 運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 位移 S、速度 v 、加速度 a 。 B點(diǎn)經(jīng)過時(shí)間 t時(shí)的位移 為： Bs)c o s1(c o s ??????? rrrss CB驢頭在下死點(diǎn) 曲柄垂直向上 C0??? )c o s1( ??? rbasA)s i n1( ?? ?? rbavA ?? c o s2 rbaaA ?A的 位移 A的 速度 A的 加速度 模型簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)粗略， 只能用于近似計(jì)算 w 曲柄旋轉(zhuǎn)角速度 t??? 2. 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)模 r/l和 r/b值不可忽略時(shí) 。 令 lr /??)2s i n2( s i n ???? ??? rbav A)2c o s( c o s2 ???? ?? rbaa ArlBOBBrlBB????????39。39。39。O39。,0懸點(diǎn)處于上死點(diǎn)，上在懸點(diǎn)處于下死點(diǎn)，上，在 解的過程 )2s i nc o s1(2 ??? ??? rbas A)]co s1(1)co s1[()co s1()co s1(co sco s)co sco s(39。)39。39。39。39。39。39。????????????????????????????????????rlrlrrllrBOBCCOBOBOBOBBxBsrbasbasArBBsBBAB角度時(shí)，沖程點(diǎn)的位移：點(diǎn)的最大位移：lr??其中： ?????? ????????????????22222s i n211s i n1s i n1c o ss i ns i ns i ns i ns i n,39。 通過游梁擺角的變化來求得位移 As 二 、 精確方法 已知 H， I， G， a， b， l， r任一時(shí)間游梁與鉛垂線的 夾角 為： ???? ???其中： ]2a r c c o s [222bJlJb ????]c o ss i na r c t a n [ ??? rGH rI ?? ??22 )c o s()s i n( ?? rGHrIJ ?????代入和將 ?? ???? ???]c o ss i na r c t a n []2a r c c o s [222????rGHrIbJlJb???????? 游梁擺動(dòng)時(shí)存在一個(gè) 最小夾角 ， 可按下式計(jì)算： min?]2 )(a r c c o s [2220m i n bKrlKb ?????? ???22 )( GHIK ???GHIo ?? a r c t a n?其中： 因此 ， 任意時(shí)刻游梁的 角位移 為： m in??? ???可進(jìn)一步求出懸點(diǎn)的 位移 、 速度 和 加速度 分別為： ][ m i n?? ?? as A )s i n ()]s i n ()s i n ([ 02????????????JbKrbavA )s i n ()]c o s ()c o s ([ 02????????????JbKrbaaA考慮四連桿存在如下關(guān)系： ????? s i n)](s i n [s i nllJ ???????????????s i n)s i n ()s i n ()s i n ()s i n ()s i n (lbKbKloo???????????? s i n)s i n ( lJ ??變形后有： ????????????????)s i n (c o ss i n)]s i n (s i n[ c o ss i ns i ns i n0032?????????????brlKrbaarbavAA上式證明如下： )s i n ()s i n ( ???????????????????BDDBBDooDoBoBLLrLLvLrrLvLv又聯(lián)立上兩式有??s ins in?DBLL即rv B ???s i ns i n?故 第三節(jié) 抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計(jì)算 抽油機(jī)在工作時(shí)懸點(diǎn)所承受的載荷，是進(jìn)行抽油設(shè)備選擇及工作狀況分析的重要依據(jù)。 0?lW 3. 振動(dòng)載荷與慣性載荷 初變形期： 抽油機(jī)從上沖程開始到液柱載荷加載完畢，這一過程稱之為初變形期。 變速運(yùn)動(dòng) 慣性載荷 。 (1) 抽油桿柱的 縱向振動(dòng) ， 可用一端固定 、 一端自由的細(xì)長(zhǎng)桿的自由縱振動(dòng)微分方程來描述 xuatu????? 2222 假定懸點(diǎn)載荷在初變形期的變化接近于靜變形 ， 沿桿柱的速度按直線規(guī)律分布 ， 則微分方程的 初始條件 和 邊界條件 初始條件 ： Lxvtuot?????0??otu邊界條件 ： 00 ??xu 0???? Lxxu 根據(jù)分離變量法 ， 在以上初始條件和邊界條件下 ， 方程組的解為： xLntnnvtxunno???? 212s i n)12s i n ()12()1(8),(0032?????? ??? ——抽油桿柱自由振動(dòng)的固有頻率 。 但實(shí)際上由于存在阻尼 ， 振動(dòng)將會(huì)隨時(shí)間逐漸衰減 ， 故最大振動(dòng)載荷發(fā)生在處 ， 出現(xiàn)最大振動(dòng)載荷的時(shí)間則為 : ?? 210 ?t ?25aLtm ??02???? 210 ?t (2) 抽油桿柱與液柱的慣性產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷 1) 如忽略 抽油桿柱和液柱的彈性 影響，則可以認(rèn)為抽油桿柱和液柱各點(diǎn)和懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全一致。 如果采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)模型來計(jì)算加速度 ， 則 上沖程 最大慣性載荷值 為： )1(1 7 9 0)1(222 ??? ???? snWsgWFrrir u22 ( 1 ) ( 1 )2 1 7 9 0li l u rW s s nFWg? ? ? ?? ? ? ?rAtirpAAA????)1(1 7 9 0)1(222 ??? ???? snWsgWFrrir d下沖程 最大慣性載荷值 為： 0?ildF 實(shí)際上，由于抽油桿柱和液柱的彈性，抽油桿柱和液柱各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)與懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)并非一致，因此，上述按懸點(diǎn)最大加速度計(jì)算的慣性載荷將大于 實(shí)際值。 慣性載荷的大小取決于 抽油桿柱的質(zhì)量 、 懸點(diǎn)加速度 及 其在桿柱上的分布 。 —— 從懸點(diǎn)下死點(diǎn)算起的上沖程時(shí)間 。( aLtAtArir vvaEAF ?? ?? ?所以 : 當(dāng) 時(shí)，抽油桿柱的慣性力隨 而減小 當(dāng) 時(shí)，抽油桿柱的慣性力等于零； 當(dāng) 時(shí)，慣性力改變方向，隨 而增大。 aLt 22 ??? ???aLt22??? ???aLt22??? ???t?t?上下沖程中都存在，不超過抽油桿重量的 ％ 。 (3) 抽油桿柱與液柱之間的摩擦力 發(fā)生在下沖程，其摩擦力的方向向上，是稠油井內(nèi)抽油桿柱下行遇阻的主要原因。,602m a xm a xm a x? (4) 液柱與油管之間的摩擦力 發(fā)生在上沖程，其方向向下，故增大懸點(diǎn)