采油工程-第3章有桿泵采油-1ppt課件

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 抽油安裝及泵的任務(wù)原理抽油安裝及泵的任務(wù)原理 抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及懸點(diǎn)抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及懸點(diǎn)載荷載荷 抽油機(jī)平衡、扭矩及功率計(jì)抽油機(jī)平衡、扭矩及功率計(jì)算算 泵效計(jì)算泵效計(jì)算 有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì) 有桿抽油系統(tǒng)工況分析有桿抽油系統(tǒng)工況分析附錄附錄A API RP 11L有桿泵采油典型特點(diǎn)： 地面能量經(jīng)過抽油桿、抽油泵傳送給井下流體。(1) 常規(guī)有桿泵采油：抽油機(jī)懸點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過抽油桿傳送給井下柱塞泵。(2) 地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油：井口驅(qū)動(dòng)頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過抽油桿傳送給井下螺桿泵。有桿泵采油分類：常規(guī)有桿泵采油是目前我國(guó)最廣泛運(yùn)用的采油方式，大約有80%以上的油井

2、采油采用該舉升方式。第一節(jié) 抽油安裝及泵的任務(wù)原理一、抽油安裝抽油機(jī)抽油桿抽油泵其它附件設(shè)備組成抽油過程引見 任務(wù)時(shí)，動(dòng)力機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動(dòng)曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。曲柄經(jīng)過連桿經(jīng)橫梁帶動(dòng)游梁作上下擺動(dòng)。掛在驢頭上的懸繩器便帶動(dòng)抽油桿柱作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。(一)抽油機(jī)有桿深井泵采油的主要地面設(shè)備，它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，包括游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī)兩種。游梁式抽油機(jī)組成游梁-連桿-曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動(dòng)力設(shè)備和輔助安裝任務(wù)原理游梁式抽油機(jī)分類后置式和前置式運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同后置式上、下沖程的時(shí)間根本相等；前置式上沖程較下沖程慢。圖3-2 后置式抽油機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)圖圖3-3 前置式氣動(dòng)平衡抽油機(jī)

3、構(gòu)造簡(jiǎn)圖游梁和連桿的銜接位置不同。后置式與前置式的不同點(diǎn)：后置式與前置式的不同點(diǎn)：平衡方式不同后置式多采用機(jī)械平衡；前置式多采用氣動(dòng)平衡。新型抽油機(jī)：為了節(jié)能和加大沖程。異相型游梁式抽油機(jī)異形游梁式抽油機(jī)雙驢頭游梁式抽油機(jī)鏈條式抽油機(jī)寬帶傳動(dòng)抽油機(jī)液壓抽油機(jī)節(jié)能加大沖程游梁式抽油機(jī)系列型號(hào)表示方法CYJ 123.370(H) F(Y，B，Q)游梁式抽油機(jī)系列代號(hào)游梁式抽油機(jī)系列代號(hào)CYJ-常規(guī)型CYJQ-前置型CYJY-異相型懸點(diǎn)最大載荷，懸點(diǎn)最大載荷，10 kN10 kN光桿最大沖程，光桿最大沖程，m m減速箱曲柄軸最大允許扭矩減速箱曲柄軸最大允許扭矩,kN.m,kN.m減速箱齒輪形代號(hào)，減

4、速箱齒輪形代號(hào)，H H為點(diǎn)嚙合雙為點(diǎn)嚙合雙圓弧齒輪，省略漸開線人字齒輪圓弧齒輪，省略漸開線人字齒輪平衡方式代號(hào)平衡方式代號(hào)F：復(fù)合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：氣動(dòng)平衡(2)抽油泵：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓能的設(shè)備任務(wù)筒(外筒和襯套)、柱塞及游動(dòng)閥(排出閥)和固定閥(吸入閥)a.構(gòu)造簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，質(zhì)量好，銜接部分密封可靠；普通要求按照抽油泵在油管中的固定方式可分為：管式泵和桿式泵主要組成分類b.制造資料耐磨和抗腐蝕性好，運(yùn)用壽命長(zhǎng)；c.規(guī)格類型能滿足油井排液量的需求，順應(yīng)性強(qiáng)；d.便于起下；e.構(gòu)造上應(yīng)思索防砂、防氣，并帶有必要的輔助設(shè)備。A-管式泵B-桿式泵管式泵：外筒和襯套在地面組裝好接在油管

5、下部先下入井內(nèi)，然后投入固定閥，最后再把柱塞接在抽油桿柱下端下入泵內(nèi)。管式泵特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、本錢低，排量大。但檢泵時(shí)必需起出油管，修井任務(wù)量大，故適用于下泵深度不很大，產(chǎn)量較高的油井。桿式泵：整個(gè)泵在地面組裝好后接在抽油桿柱的下端整體經(jīng)過油管下入井內(nèi)，由預(yù)先裝在油管預(yù)定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，檢泵時(shí)不需求起油管。桿式泵特點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，制造本錢高，排量小，修井任務(wù)量小。桿式泵適用于下泵深度大、產(chǎn)量較小的油井。(3)抽油桿：能量傳送工具。1-外螺紋接頭；2-卸荷槽；3-推承面臺(tái)肩；4-扳手方徑；5-凸緣；6-圓弧過渡區(qū)抽油桿的桿體直徑分別為13、16、19、22、25、28mm，抽油

6、桿的長(zhǎng)度普通為8000mm或7620mm，另外，為了調(diào)理抽油桿柱的長(zhǎng)度，還有長(zhǎng)度不等的抽油桿短節(jié)。接箍是抽油桿組合成抽油桿柱時(shí)的銜接零件。按其構(gòu)造特征可分為： 普通接箍、異徑接箍和特種接箍。普通接箍：銜接等直徑的抽油桿普通接箍：銜接等直徑的抽油桿異徑接箍：用于銜接不同直徑的抽異徑接箍：用于銜接不同直徑的抽油桿油桿特種接箍：主要有滾輪式接箍和滾珠式接箍，用于斜井或普特種接箍：主要有滾輪式接箍和滾珠式接箍，用于斜井或普通油井中降低抽油桿柱與油管之間的摩擦力，減少對(duì)油管的通油井中降低抽油桿柱與油管之間的摩擦力，減少對(duì)油管的磨損磨損扶正扶正器器抽油桿的強(qiáng)度：C級(jí)桿(570MPa)、D級(jí)桿(810MPa

7、)超高強(qiáng)度抽油桿玻璃鋼抽油桿空心抽油桿電熱抽油桿延續(xù)抽油桿柔性抽油桿：如鋼絲繩抽油桿特種抽油桿二、泵的任務(wù)原理(一)泵的抽汲過程 抽油桿柱帶著柱塞向上運(yùn)動(dòng)，柱塞上的游動(dòng)閥受管內(nèi)液柱壓力而封鎖。泵吸入的條件： 泵內(nèi)壓力(吸入壓力)低于沉沒壓力。A-上沖程1)上沖程 泵內(nèi)壓力降低，固定閥在環(huán)形空間液柱壓力(沉沒壓力)與泵內(nèi)壓力之差的作用下被翻開。 泵內(nèi)吸入液體、井口排出液體。B-下沖程2)下沖程 柱塞下行，固定閥在重力作用下封鎖。泵排出的條件： 泵內(nèi)壓力(排出壓力)高于柱塞以上的液柱壓力。 柱塞上下抽汲一次為一個(gè)沖程，在一個(gè)沖程內(nèi)完成進(jìn)油與排油的過程。 光桿沖程：光桿從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)的間隔。 泵內(nèi)

8、壓力添加，當(dāng)泵內(nèi)壓力大于柱塞以上液柱壓力時(shí)，游動(dòng)閥被頂開。 柱塞下部的液體經(jīng)過游動(dòng)閥進(jìn)入柱塞上部，使泵排出液體。二)泵的實(shí)際排量 泵的任務(wù)過程是由三個(gè)根本環(huán)節(jié)所組成，即柱塞在泵內(nèi)讓出容積，井內(nèi)液體進(jìn)泵和從泵內(nèi)排出井內(nèi)液體。 SfVp 在理想情況下，活塞上、下一次進(jìn)入和排出的液體體積都等于柱塞讓出的體積： SNfVpm每分鐘的排量為： SNkSNfQppt1440每日排量:泵的實(shí)際排量沖次：一分鐘的時(shí)間內(nèi)抽油泵吸入與排出的周期數(shù)。)cos1 ()cos1 (trrSB第二節(jié) 抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及載荷一、抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律(一)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律假設(shè)條件：r/l0、r/b0圖3-7 抽油

9、機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 游梁和連桿的銜接點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)可看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，即以為B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和D點(diǎn)做圓運(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)律一樣。那么B點(diǎn)經(jīng)過t時(shí)間(曲柄轉(zhuǎn)角)時(shí)位移為：)cos1 (trbaSbaSBA 以下死點(diǎn)為坐標(biāo)零點(diǎn)，向上為坐標(biāo)正方向，那么懸點(diǎn)A的位移為：trbadtdVWAAcos2A點(diǎn)的加速度為:trbadtdSVAAsinA點(diǎn)的速度為:圖3-8 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)懸點(diǎn)位移、速度、加速度曲線(二)簡(jiǎn)化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)時(shí)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律假設(shè)條件：0r/l1/4 把B點(diǎn)繞游梁支點(diǎn)的弧線運(yùn)動(dòng)近似地看做直線運(yùn)動(dòng)，那么可把抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)。圖3-9 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖A點(diǎn)加速度:ba

10、rdtdVWAA)2cos(cos2A點(diǎn)位移：barSA)sin2cos1 (2A點(diǎn)速度: bardtdSVAA)2sin2(sin圖3-10 懸點(diǎn)速度變化曲線 1-按簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)計(jì)算；2-準(zhǔn)確計(jì)算；3-按曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計(jì)算圖3-11 懸點(diǎn)加速度變化曲線1-按簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)計(jì)算；2-準(zhǔn)確計(jì)算；3-按曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計(jì)算游梁式抽油機(jī)的受力分析游梁式抽油機(jī)的受力分析n抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)上的載荷 ：n靜載荷n動(dòng)載荷n摩擦載荷靜載荷n抽油桿柱載荷n上沖程：桿柱在空氣中的分量n下沖程：桿柱在液體中的分量n作用在柱塞上的液柱載荷n上沖程：作用在柱塞環(huán)空面積的載荷n下沖程：無n沉沒壓力對(duì)懸載的影響n上沖程：減輕懸載n下沖程：無

11、n井口回壓對(duì)懸載的影響n上沖程：添加懸載n下沖程：減小抽油桿柱載荷動(dòng)載荷n慣性載荷：與加速度大小成正比，方向相反；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n抽油桿柱慣載上沖程、下沖程都有n液柱慣載上沖程有、下沖程無n振動(dòng)載荷：抽油桿的自在縱振產(chǎn)生，大小與抽油桿柱的長(zhǎng)度、載荷變化周期及抽油機(jī)構(gòu)造有關(guān)摩擦載荷n抽油桿柱與油管間：上沖程添加懸載；下沖程減小抽油桿柱與油管間：上沖程添加懸載；下沖程減小懸載懸載n柱塞與襯套間：上沖程添加懸載；下沖程減小懸載柱塞與襯套間：上沖程添加懸載；下沖程減小懸載n液柱與抽油桿柱間與抽油桿柱長(zhǎng)度、運(yùn)動(dòng)速度、液柱與抽油桿柱間與抽油桿柱長(zhǎng)度、運(yùn)動(dòng)速度、液體粘

12、度有關(guān)液體粘度有關(guān)n上沖程無上沖程無n下沖程減小懸載下沖程減小懸載n液柱與油管間與液流速度、液體粘度有關(guān)液柱與油管間與液流速度、液體粘度有關(guān)n上沖程添加懸載上沖程添加懸載n下沖程無下沖程無n液體經(jīng)過游動(dòng)閥的摩擦力與閥構(gòu)造、液體粘度、液體經(jīng)過游動(dòng)閥的摩擦力與閥構(gòu)造、液體粘度、液流速度有關(guān)，是呵斥抽油桿柱下部彎曲的主要緣液流速度有關(guān)，是呵斥抽油桿柱下部彎曲的主要緣由由n上沖程無上沖程無n下沖程減小懸載下沖程減小懸載二、抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計(jì)算1.靜載荷(一)懸點(diǎn)所接受的載荷包括：抽油桿柱載荷；作用在柱塞上的液柱載荷；沉沒壓力對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響；井口回壓對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響抽油桿柱載荷上沖程：上沖程：gLqgL

13、fWrsrr即桿柱在空氣中的重力bqqqrslsrr/ )(slsb/ )(下沖程：下沖程：LgqgLfWrlsrr)(即桿柱在液體中的重力gLffWlrpl)(作用在柱塞上的液柱載荷上沖程 游動(dòng)閥封鎖，作用在柱塞上的液柱載荷為： 下沖程 游動(dòng)閥翻開，液柱載荷作用于油管，而不作用于懸點(diǎn)。沉沒壓力(泵口壓力)對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響上沖程 在沉沒壓力作用下，井內(nèi)液體抑制泵入口設(shè)備的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此時(shí)液流所具有的壓力即吸入壓力。吸入壓力作用在柱塞底部產(chǎn)生向上的載荷:下沖程 吸入閥封鎖，沉沒壓力對(duì)懸點(diǎn)載荷沒有影響。pinpiifppfpP)(井口回壓對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響 液流在地面管線中的流動(dòng)阻力所呵斥的井口回

14、壓對(duì)懸點(diǎn)將產(chǎn)生附加的載荷。 )(rphhuffpP上沖程：添加懸點(diǎn)載荷上沖程：添加懸點(diǎn)載荷: :rhhdfpP下沖程：減小抽油桿柱載荷下沖程：減小抽油桿柱載荷: :2.動(dòng)載荷(慣性載荷、振動(dòng)載荷)慣性載荷(忽略桿液彈性影響) 抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驢頭帶著抽油桿柱和液柱做變速運(yùn)動(dòng)，因此產(chǎn)生抽油桿柱和液柱的慣性力。ArrWgWI 抽油桿柱的慣性力：AllWgWI 液柱的慣性力：rtfrpffff 為油管過流斷面變化引起液柱加速度變化的系數(shù) 上沖程:前半沖程加速度為正，即加速度向上，那么慣性力向下，從而添加懸點(diǎn)載荷；后半沖程中加速度為負(fù)，即加速度向下，那么慣性力向上，從而減小懸點(diǎn)載荷。懸點(diǎn)加速度在上、下沖

15、程中大小和方向是變化的。下沖程:與上沖程相反，前半沖程慣性力向上，減小懸點(diǎn)載荷；后半沖程慣性力向下，將增大懸點(diǎn)載荷。抽油桿柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷lrNSWlrNSgWlrSgWIrrrru13021302)1 (2222上沖程：上沖程：14402SNWIrru取r/l=1/4時(shí)，)1 (1790)1 (222lrSNWlrSgWIrrrd下沖程：下沖程：液柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷lrSNWlrSgWIlllu11790)1 (222上沖程：上沖程：下沖程中液柱不隨懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，沒有液柱慣性載荷下沖程中液柱不隨懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，沒有液柱慣性載荷懸點(diǎn)最大慣性載荷luruuIII上沖程：上沖程：rddII 下

16、沖程：下沖程：振動(dòng)載荷 抽油桿柱本身為一彈性體，由于抽油桿柱作變速運(yùn)動(dòng)和液柱載荷周期性地作用于抽油桿柱，從而引起抽油桿柱的彈性振動(dòng)，它所產(chǎn)生的振動(dòng)載荷亦作用于懸點(diǎn)上。其數(shù)值與抽油桿柱的長(zhǎng)度、載荷變化周期及抽油機(jī)構(gòu)造有關(guān)。(在思索抽油桿柱彈性時(shí)最大載荷計(jì)算時(shí)引見)3. 摩擦載荷(1)抽油桿柱與油管的摩擦力 桿管上沖程主要受(1)、(2)、(4)影響，添加懸點(diǎn)載荷(2)柱塞與襯套之間的摩擦力 柱塞與襯套(3)液柱與抽油桿柱之間的摩擦力 桿液(4)液柱與油管之間的摩擦力 管液(5)液體經(jīng)過游動(dòng)閥的摩擦力 閥阻力下沖程主要受(1)、(2)、(3)、(5)影響，減小懸點(diǎn)載荷max222) 1(ln) 1

17、(12mmmmLFrl602maxSNS抽油桿柱與液柱之間的摩擦力 抽油桿柱與液柱間的摩擦發(fā)生在下沖程，摩擦力方向向上。阻力的大小隨抽油桿柱的下行速度而變化，最大值為：主要決議要素：液體粘度和抽油桿的運(yùn)動(dòng)速度。把懸點(diǎn)看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，那么液柱與油管間的摩擦力 上沖程時(shí)，游動(dòng)閥封鎖，油管內(nèi)的液柱隨抽油桿柱和柱塞上行，液柱與油管間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的摩擦力的方向向下，故增大懸點(diǎn)載荷。 下沖程液柱與抽油桿柱間的摩擦力約為上沖程中油管與液柱間摩擦力的1.3倍。即：3.1rltlFFNfFrt桿管摩擦力：液體經(jīng)過游動(dòng)閥產(chǎn)生的阻力：ghfFplv 22322)(1029. 71SNffopl14094. 0e

18、ppddF柱塞與襯套之間的摩擦力： 抽油桿柱載荷、液柱載荷及慣性載荷是構(gòu)成懸點(diǎn)載荷的三項(xiàng)根本載荷。稠油井內(nèi)存在摩擦載荷及大沉沒度的井沉沒壓力產(chǎn)生的載荷；在低沉沒度井內(nèi)，由于泵的充溢程度差，會(huì)發(fā)生柱塞與泵內(nèi)液面的撞擊，將產(chǎn)生較大沖擊載荷，從而影響懸點(diǎn)載荷。ivuhuulrPPFPIWWPmaxvdhddrPFPIWPmin)1 (1790)(2maxlrSNWgLffLqIWWPrlrprrulr(二)懸點(diǎn)最大和最小載荷1.計(jì)算懸點(diǎn)最大載荷和最小載荷的普通公式最大載荷發(fā)生在上沖程，最小載荷發(fā)生在下沖程，其值為：在下泵深度及沉沒度不很大，井口回壓及沖數(shù)不高的稀油直井內(nèi)，在計(jì)算最大和最小載荷時(shí)，通常

19、可以忽略Pv、F、Pi、Ph及液柱慣性載荷，那么：gLfWgLfLqWlpllrrr)(令：那么：)1 (17902maxlrSNWWWPrlrrdrIWP min)1 (17902lrSNWLgqrr 2.思索抽油桿柱彈性時(shí)懸點(diǎn)最大載荷的計(jì)算 初變形期之后，抽油桿柱帶著活塞隨懸點(diǎn)做變速運(yùn)動(dòng)。在此過程中，除了液柱和抽油桿柱產(chǎn)生的靜載荷之外，還會(huì)在抽油桿柱上引起動(dòng)載荷。初變形期末抽油桿柱運(yùn)動(dòng)引起的自在縱振產(chǎn)生的振動(dòng)載荷初變形期：從上沖程開場(chǎng)到液柱載荷加載終了的過程。抽油桿柱做變速運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性載荷動(dòng)載荷忽略液柱對(duì)抽油桿柱動(dòng)載荷的影響22222xuatu抽油桿柱自在縱振產(chǎn)生的振動(dòng)載荷 在初變形期

20、末激發(fā)起的抽油桿的縱向振動(dòng)微分方程為:; 00 xu0Lxxu邊境條件; 00tuLxtut0初始條件抽油桿柱的自在縱振在懸點(diǎn)上引起的振動(dòng)載荷為:tnnaVEfxuEfFnnrxrv02020) 12sin() 12() 1(8用分別變量法求解為：LxntnnVtxunnn212sin) 12sin() 12() 1(8),(0020坐標(biāo)原點(diǎn)選在懸點(diǎn)圖3-13 隨 的變化vFt0懸點(diǎn)的的振動(dòng)載荷是 的周期函數(shù)。t0vaEfFrvmax所以，最大振動(dòng)載荷發(fā)生在 處，實(shí)踐上由于存在阻尼，振動(dòng)將會(huì)隨時(shí)間衰減，故最大振動(dòng)載荷發(fā)生在 處，即：.25,20t20taLtm02抽油桿柱的慣性載荷 慣性載荷的

21、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。懸點(diǎn)加速度的變化決議于抽油機(jī)的幾何構(gòu)造。tSacos220簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸點(diǎn)加速度為：)(cos22axtSax抽油桿柱距懸點(diǎn)x處的加速度為： 初變形期之后抽油桿柱隨懸點(diǎn)做變速運(yùn)動(dòng)，必然會(huì)由于強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)而在抽油桿柱內(nèi)產(chǎn)生附加的動(dòng)載荷。為了使問題簡(jiǎn)化，把強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)載荷只思索為抽油桿柱隨懸點(diǎn)做加速度運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的慣性載荷。dxaxtSgqdFri)(cos22aLttsaEfdxaxtgSqFrrLi20sinsin2)(cos2在x處單元體上的慣性力將為：積分后可得任一時(shí)間作用在整個(gè)抽油桿柱L上的總慣性力：sinsin2) 12sin()

22、12() 1(8000202aLttttSaEftnnaEfWWFFWWPrnnrlrivlrsin)(sin200maxtaLtSaEfaEfWWPrrlr懸點(diǎn)最大載荷 初變形期后，懸點(diǎn)載荷P是抽油桿柱載荷、液柱載荷、及振動(dòng)、慣性載荷疊加而成，即:t0為初變形期閱歷的時(shí)間 取最大振動(dòng)載荷出現(xiàn)的時(shí)間為懸點(diǎn)出現(xiàn)最大載荷的時(shí)間,那么得到計(jì)算懸點(diǎn)最大載荷的公式：aLt020sin2sin2tssrr)sin(2maxaLSaEfWWPrrlra.油管下端固定 在油管下端固定的情況下，初變形期末柱塞對(duì)懸點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等于懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度，即油管下端固定時(shí)懸點(diǎn)最大載荷為：b.油管下端未固定初變形期末懸點(diǎn)運(yùn)

23、動(dòng)速度：sin2S 初變形期末柱塞對(duì)懸點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度將小于懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度，并且：sin2.Ssin)1 ()sin(2maxaLSaEfWWPrlr油管下端未固定時(shí)懸點(diǎn)最大載荷為：3.計(jì)算懸點(diǎn)最大載荷的其它公式1371maxSNWWPlrI179012maxSNWWPlrII)1 (17902maxlrSNbWWPrlIII)17901 (2maxSNWWPrlIV)17901)(2maxSNWWPlrV普通井深及低沖數(shù)油井簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、桿柱和液柱慣性載荷簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、桿柱慣性載荷簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、桿柱和液柱慣性載荷第三節(jié) 抽油機(jī)平衡、扭矩與功率計(jì)算一、 抽油機(jī)平衡計(jì)算不平衡緣由 不平衡呵斥的后果 上下沖程中

24、懸點(diǎn)載荷不同，呵斥電動(dòng)機(jī)在上、下沖程中所做的功不相等。上沖程中電動(dòng)機(jī)接受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽油機(jī)帶著電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，呵斥功率的浪費(fèi)，降低電動(dòng)機(jī)的效率和壽命； 由于負(fù)荷極不均勻，會(huì)使抽油機(jī)發(fā)生猛烈振動(dòng)，而影響抽油安裝的壽命。 破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性，影響抽油桿和泵正常任務(wù)。(一)平衡原理 在下沖程中把能量?jī)?chǔ)存起來，在上沖程中利用儲(chǔ)存的能量來協(xié)助電動(dòng)機(jī)做功，從而使電動(dòng)機(jī)在上下沖程中都做相等的正功。 所以，為了使抽油機(jī)平衡，在下沖程中需求儲(chǔ)存的能量或上沖程中需求釋放的能量應(yīng)該是懸點(diǎn)載荷在上下沖程中所做功之和的一半。下沖程：dwmdAAA上沖程：wumuAAA平衡條件：mumdAA2duwAAA(二

25、)平衡方式氣動(dòng)平衡：機(jī)械平衡游梁平衡：游梁尾部加平衡重；曲柄平衡(旋轉(zhuǎn)平衡)：平衡塊加在曲柄上；復(fù)合平衡(混合平衡)：游梁尾部和曲柄上都有平衡重。(1) 氣包內(nèi)的氣體緊縮與膨脹(2) 多用于大型抽油機(jī)；(3) 節(jié)約鋼材；(4) 改善抽油機(jī)受力情況；(5) 加工質(zhì)量要求高(如氣包的密封性等)。(三) 平衡計(jì)算1)復(fù)合平衡圖3-14 復(fù)合平衡cbcccbbuccblrWWRWrbcWXWrbaWWR2平衡半徑公式:2)曲柄平衡平衡半徑公式：cbcccbubcblrWWRWXrWrbaWWR2圖3-15 曲柄平衡3)游梁平衡ucrbXcaWWW)2(1到達(dá)平衡所需求的游梁平衡塊重: 圖3-16 游梁

26、平衡(四)抽油機(jī)平衡檢驗(yàn)方法1)丈量驢頭上、下沖程的時(shí)間平衡條件下上、下沖程所用的時(shí)間根本相等。假設(shè)上沖程快，下沖程慢，闡明平衡過量。2)丈量上、下沖程中的電流平衡條件下上、下沖程的電流峰值相等。假設(shè)上沖程的電流峰值大于下沖程的電流峰值，闡明平衡不夠。二、曲柄軸扭矩計(jì)算及分析(一)計(jì)算扭矩的根本公式 抽油過程中減速箱輸出軸(曲柄軸)的扭矩M等于曲柄半徑與作用在曲柄銷處的切線力T的乘積，即：rTM sinsinsin)(cosrWrgaacWbcPbaMcAbcom復(fù)合平衡抽油機(jī)：sinsinsinrWrPbaMccr曲柄平衡抽油機(jī)：sinsin)(cosrgaacWbcPbaMAbwb游梁平衡

27、抽油機(jī)：不同平衡方式的抽油機(jī)扭矩準(zhǔn)確計(jì)算相關(guān)式不同平衡方式的抽油機(jī)扭矩準(zhǔn)確計(jì)算相關(guān)式思索題：上述公式的推導(dǎo)。sinsinrbaPMTFp簡(jiǎn)化條件：忽略游梁擺角和游梁平衡重慣性力矩的影響。sin)(maxcbcomMWacBPTFM復(fù)合平衡抽油機(jī):sin)(maxccrMBPTFM曲柄平衡抽油機(jī)：)(bwbWacBPTFM游梁平衡抽油機(jī)：扭矩因數(shù)：懸點(diǎn)載荷在曲柄軸上呵斥的扭矩與懸點(diǎn)載荷的比值。抽油機(jī)構(gòu)造不平衡值B：等于連桿與曲柄銷脫開時(shí)，為了堅(jiān)持游梁處于程度位置而需求加在光桿上的力。(方向向下為正)不同平衡方式的抽油機(jī)扭矩簡(jiǎn)化計(jì)算相關(guān)式不同平衡方式的抽油機(jī)扭矩簡(jiǎn)化計(jì)算相關(guān)式(二)扭矩因數(shù)計(jì)算si

28、nsinrbaPMTFp圖3-17 抽油機(jī)幾何尺寸與曲銷受力圖bLkrrkLb2)cos(2cos022221)(3600(三)懸點(diǎn)位移與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系扭矩曲線b驢頭在下死點(diǎn)位置時(shí)的 角t驢頭在上死點(diǎn)位置時(shí)的 角隨角而變的b和K之間的夾角tbbPR沖程百分?jǐn)?shù)：抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)測(cè)示功圖懸點(diǎn)載荷與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系扭矩因數(shù)與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系圖3-18 濮1-3井扭矩曲線1.凈扭矩；2.油井負(fù)荷扭矩；3.曲柄平衡扭矩(四)扭矩曲線的運(yùn)用1.檢查能否超扭矩及判別能否發(fā)生“反面沖突2.判別及計(jì)算平衡maxmaxduMM平衡條件：3.功率分析)()(MN減速箱輸出的瞬時(shí)功率: 202021)(21dMdNNr減速箱的平均輸出功率：電動(dòng)機(jī)輸出的平均功率：cyjrmoNN電動(dòng)機(jī)輸入的平均功率：mmomiNN4.效率分析電機(jī)、皮帶傳動(dòng)、減速箱的效率分析?！胺疵鏇_突：抽油過程中曲柄軸上出現(xiàn)負(fù)扭矩景象時(shí)，減速箱的自動(dòng)輪變?yōu)閺膭?dòng)輪的景象。)(4)(2minmaxmaxmaxPPSCPSMeI(五)最大扭矩計(jì)算公式2.計(jì)算最大扭矩的近似公式(1) 抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(2) 忽略抽油機(jī)系統(tǒng)的慣性和游梁擺角的影響(3) 最大峰值扭矩發(fā)生在曲柄轉(zhuǎn)角為90時(shí)簡(jiǎn)化條件