懸點(diǎn)載荷、沖程損失、平衡

1、抽油機(jī)井相關(guān)計(jì)算抽油機(jī)井相關(guān)計(jì)算尤立紅尤立紅20142014年年4 4月月Page 2目目 錄錄抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計(jì)算抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計(jì)算抽油機(jī)的平衡計(jì)算抽油機(jī)的平衡計(jì)算抽油機(jī)其他相關(guān)計(jì)算抽油機(jī)其他相關(guān)計(jì)算n抽油機(jī)懸點(diǎn)所承受載抽油機(jī)懸點(diǎn)所承受載荷的變化能夠反映出深井泵荷的變化能夠反映出深井泵工作的好壞，通過(guò)懸點(diǎn)載荷工作的好壞，通過(guò)懸點(diǎn)載荷可以分析抽油泵的工作情況可以分析抽油泵的工作情況，同時(shí)也是選擇抽油設(shè)備的，同時(shí)也是選擇抽油設(shè)備的重要依據(jù)。因此，必須了解重要依據(jù)。因此，必須了解懸點(diǎn)所承受的載荷及其計(jì)算懸點(diǎn)所承受的載荷及其計(jì)算方法。方法。Page 3抽油機(jī)井一、一、懸點(diǎn)懸點(diǎn)所承受的所承受的載荷載荷的

2、的分析分析 Page 4桿柱重力桿柱重力液柱重力液柱重力泵的沉沒(méi)泵的沉沒(méi)壓力和井口回壓壓力和井口回壓桿柱的慣性載荷桿柱的慣性載荷液液柱的慣性載荷柱的慣性載荷摩擦載荷摩擦載荷振動(dòng)載荷振動(dòng)載荷沖擊載荷沖擊載荷靜靜荷荷載載動(dòng)動(dòng)載載荷荷回壓回壓 在計(jì)算懸點(diǎn)載荷時(shí)，一般只考慮抽油桿柱的重力、液在計(jì)算懸點(diǎn)載荷時(shí)，一般只考慮抽油桿柱的重力、液柱的重力及抽油桿柱引起的慣性載荷。柱的重力及抽油桿柱引起的慣性載荷。Page 5下沖程下沖程游動(dòng)閥關(guān)閉，游動(dòng)閥關(guān)閉，懸點(diǎn)所承受懸點(diǎn)所承受的是抽油桿柱在的是抽油桿柱在空氣中空氣中的重的重力力。游動(dòng)閥打開，抽油桿柱受到游動(dòng)閥打開，抽油桿柱受到液體浮力的作用，懸點(diǎn)所承受的液體

3、浮力的作用，懸點(diǎn)所承受的是抽油桿在液體中的重力。是抽油桿在液體中的重力。上沖程上沖程Wr= rs g L= qrLWr= Wr-F=r(s-L)g L= qrL( ( 一一 ) ) 抽油抽油桿桿柱重力柱重力Page 6( ( 一一 ) )抽油抽油桿桿柱重力柱重力Wr 抽油桿柱在空氣中的重力，抽油桿柱在空氣中的重力，N；r抽油桿的截面積，；抽油桿的截面積，；s抽油桿的密度，抽油桿的密度，kg/m3；g 重力加速度，重力加速度，m/s2；L 抽油桿的長(zhǎng)度（即下泵深抽油桿的長(zhǎng)度（即下泵深度），度），m；qr每米抽油桿在空氣中的重力，每米抽油桿在空氣中的重力，N/m。Wr 抽油桿柱在液體中的重力，抽油

4、桿柱在液體中的重力，N；F 抽油桿柱所受的浮力，抽油桿柱所受的浮力，N； qr 每米抽油桿柱在液體中的每米抽油桿柱在液體中的重力，重力，N/m；L 井中液體的密度，井中液體的密度，kg/m3。相關(guān)計(jì)算相關(guān)計(jì)算1 1、混合液密度、混合液密度2 2、失重系數(shù)、失重系數(shù): :考慮抽油桿柱受液體浮力的失重系數(shù)?？紤]抽油桿柱受液體浮力的失重系數(shù)。L=w w+o(1- w)w水的密度，水的密度，kg/m3； o油的密度，油的密度，kg/m3； w含水率，含水率，%。b=(s-L)/s每米抽油桿的質(zhì)量每米抽油桿的質(zhì)量直徑直徑 d (mm)截面積截面積 fr( cm2)空氣中每米抽油桿重量空氣中每米抽油桿重量

5、qr (kgm-1)162.001.64192.852.3223.803.07253.913.17Page 9下沖程下沖程由于游動(dòng)閥關(guān)閉，固定閥由于游動(dòng)閥關(guān)閉，固定閥打開，液柱載荷通過(guò)抽油桿打開，液柱載荷通過(guò)抽油桿作用驢頭懸點(diǎn)上。作用驢頭懸點(diǎn)上。由于固定閥關(guān)閉，游動(dòng)閥打由于固定閥關(guān)閉，游動(dòng)閥打開，液柱載荷通過(guò)游動(dòng)閥轉(zhuǎn)移到開，液柱載荷通過(guò)游動(dòng)閥轉(zhuǎn)移到油管上，因而下沖程懸點(diǎn)不承受油管上，因而下沖程懸點(diǎn)不承受液柱載荷。液柱載荷。上沖程上沖程WL= （p- r）L g L0( ( 二二 ) ) 液柱液柱重力重力WL 作用在活塞上的液柱載荷，作用在活塞上的液柱載荷，N； p 活塞的截面積，?；钊慕孛娣e

6、，。n 上沖程中，在沉沒(méi)壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口設(shè)備的上沖程中，在沉沒(méi)壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口設(shè)備的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此時(shí)液流所具有的壓力阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此時(shí)液流所具有的壓力 叫吸入壓力叫吸入壓力 。此壓力作用在。此壓力作用在柱塞底部而產(chǎn)生向上的載荷。柱塞底部而產(chǎn)生向上的載荷。n 液流在地面管線中的流動(dòng)阻力所造成的井口壓力對(duì)懸點(diǎn)將產(chǎn)生附液流在地面管線中的流動(dòng)阻力所造成的井口壓力對(duì)懸點(diǎn)將產(chǎn)生附加的載荷。其性質(zhì)與油管內(nèi)液體產(chǎn)生的載荷相同。上沖程中增加懸載加的載荷。其性質(zhì)與油管內(nèi)液體產(chǎn)生的載荷相同。上沖程中增加懸載荷；下沖程中減小抽油桿柱載荷。荷；下沖程中減小抽油桿柱載荷。n 由于沉沒(méi)壓力

7、和井口回壓在上沖程中造成的懸點(diǎn)載荷方向相反由于沉沒(méi)壓力和井口回壓在上沖程中造成的懸點(diǎn)載荷方向相反，可以相互抵消一部分，所以，在一般近似計(jì)算中可以忽略這兩項(xiàng)。，可以相互抵消一部分，所以，在一般近似計(jì)算中可以忽略這兩項(xiàng)。（三）慣性載荷（三）慣性載荷n 抽油機(jī)工作時(shí)，驢頭帶動(dòng)抽油桿和液柱作周期性的變抽油機(jī)工作時(shí)，驢頭帶動(dòng)抽油桿和液柱作周期性的變速運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生慣性力，所以會(huì)產(chǎn)生抽油桿和液柱的慣性速運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生慣性力，所以會(huì)產(chǎn)生抽油桿和液柱的慣性載荷。一般沖數(shù)不太大的情況下，在計(jì)算慣性載荷時(shí)通常載荷。一般沖數(shù)不太大的情況下，在計(jì)算慣性載荷時(shí)通常忽略液柱引起的慣性載荷。若忽略液柱的慣性載荷，慣性忽略液柱引

8、起的慣性載荷。若忽略液柱的慣性載荷，慣性載荷的大小只與載荷的大小只與抽油桿柱的質(zhì)量抽油桿柱的質(zhì)量和和懸點(diǎn)的加速度懸點(diǎn)的加速度有關(guān)。有關(guān)。Page 11maF （三）慣性載荷（三）慣性載荷1、加速度對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響：、加速度對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響：沖沖 程程加速度加速度慣性力慣性力對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響上沖程上沖程前半個(gè)沖程前半個(gè)沖程后半個(gè)沖程后半個(gè)沖程下沖程下沖程前半個(gè)沖程前半個(gè)沖程后半個(gè)沖程后半個(gè)沖程向上向上向上向上向向下下向向下下向向下下向向下下向上向上向上向上增大懸點(diǎn)載荷增大懸點(diǎn)載荷增大懸點(diǎn)載荷增大懸點(diǎn)載荷減小減小懸點(diǎn)載荷懸點(diǎn)載荷減小減小懸點(diǎn)載荷懸點(diǎn)載荷慣性載荷的大小與加速度成正比，

9、方向與加速度的方向相反。慣性載荷的大小與加速度成正比，方向與加速度的方向相反。（三）慣性載荷（三）慣性載荷n2、慣性載荷的計(jì)算：、慣性載荷的計(jì)算：nr: r: 曲柄半徑，曲柄半徑，mm mm ； l:l:連桿長(zhǎng)度連桿長(zhǎng)度,mm,mm； 上沖程上沖程抽油桿的慣性載荷：抽油桿的慣性載荷： 下沖程下沖程抽油桿的慣性載荷：抽油桿的慣性載荷：)1(17902lrsnWIrru)1(17902lrsnWIrrd 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) 41lr44012snWIrru 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) 41lr23902snWIrru二、懸點(diǎn)最大和最小載荷二、懸點(diǎn)最大和最小載荷n 1.1.懸點(diǎn)最大載荷的計(jì)算懸點(diǎn)最大載荷的計(jì)算ruLrmax

10、Iwwp)1 (1790WW2LrlrsnWr)1 (1790WWP2LrmaxlrsnWr41lr1440WWP2LrmaxsnWrn 2.2.懸點(diǎn)最小載荷的計(jì)算懸點(diǎn)最小載荷的計(jì)算 二、懸點(diǎn)最大和最小載荷二、懸點(diǎn)最大和最小載荷)1 (1790WP2rminlrsnWr41lr2390WP2rminsnWr例題：例題：n 某油井使用某油井使用CYJ5-2.1-13HB型抽油機(jī)，泵掛深度型抽油機(jī)，泵掛深度L930m，泵徑，泵徑D=56mm，沖程，沖程1.4m，沖數(shù)，沖數(shù)9次次/分，分，使用使用 ”油管，油管，19mm抽油桿，原油密度抽油桿，原油密度900kg/m3，油，油井含水井含水33。試計(jì)算

11、懸點(diǎn)最大和最小載荷。（。試計(jì)算懸點(diǎn)最大和最小載荷。（連桿長(zhǎng)度連桿長(zhǎng)度L1800mm，當(dāng)沖程長(zhǎng)度，當(dāng)沖程長(zhǎng)度1.4m時(shí)，曲柄半徑時(shí)，曲柄半徑r495mm，g=9.8N/kg；鋼的密度；鋼的密度7850kg/m3）212解題分析解題分析)1 (1790WWP2LrmaxlrsnWr懸點(diǎn)最大載荷：懸點(diǎn)最大載荷：鋼液鋼液鋼WrgLDgLdWrr2L2W4W4)1 (1790WP2rminlrsnWr解題分析解題分析懸點(diǎn)最小載荷：懸點(diǎn)最小載荷： 求得懸點(diǎn)最大載荷后，懸點(diǎn)最小載荷公式中的參求得懸點(diǎn)最大載荷后，懸點(diǎn)最小載荷公式中的參數(shù)均為已知條件，而直接求解。數(shù)均為已知條件，而直接求解。解題過(guò)程：解題過(guò)程：

12、0)1 (WWWlff解解：0.331000(10.33)900933 （kg/m3）第一步：計(jì)算混合液密度第一步：計(jì)算混合液密度第二步：計(jì)算抽油桿柱及液柱重量第二步：計(jì)算抽油桿柱及液柱重量)( 1 .17865785093378508 .20274rW)(2 .209338 . 99339304056. 0056. 014. 34W)(8 .202748 . 978509304019. 0019. 014. 3422NWrNgLDNgLdWLr鋼液鋼液鋼解題過(guò)程：解題過(guò)程：第三步：分別計(jì)算上下沖程的慣性載荷第三步：分別計(jì)算上下沖程的慣性載荷)(7 .1637)18004951 (179099

13、4 . 18 .20274)1 (1790W2NlrsnWr慣上)(2 .931)18004951 (1790994 . 18 .20274)1 (1790W2NlrsnWr慣下解題過(guò)程：解題過(guò)程：n 第四步：分別計(jì)算最大最小載荷第四步：分別計(jì)算最大最小載荷)(404367 .16372 .209331 .17865)1 (1790WWP2LrmaxNlrsnWr)(9.169332.9311.17865)1(1790WP2rminNlrsnWrPage 22目目 錄錄抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計(jì)算抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計(jì)算抽油機(jī)的平衡計(jì)算抽油機(jī)的平衡計(jì)算抽油機(jī)其他相關(guān)計(jì)算抽油機(jī)其他相關(guān)計(jì)算 上下沖程中懸點(diǎn)載荷不

14、同，造成電動(dòng)機(jī)在上下沖程中懸點(diǎn)載荷不同，造成電動(dòng)機(jī)在上、下沖程中所做的功不相等。上、下沖程中所做的功不相等。一、抽油機(jī)不平衡的原因一、抽油機(jī)不平衡的原因 1 1、上沖程中電動(dòng)機(jī)承受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽上沖程中電動(dòng)機(jī)承受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽油機(jī)帶著電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成功率的浪費(fèi)，油機(jī)帶著電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成功率的浪費(fèi)，降低電動(dòng)機(jī)的效降低電動(dòng)機(jī)的效率和壽命；率和壽命； 2 2、由于負(fù)荷極不均勻，會(huì)使抽油機(jī)發(fā)生振動(dòng)，而由于負(fù)荷極不均勻，會(huì)使抽油機(jī)發(fā)生振動(dòng)，而影影響抽油裝置的壽命。響抽油裝置的壽命。 3 3、破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性，影響抽油桿和泵正，影響抽油桿和泵正常工作。常

15、工作。二、抽油機(jī)不平衡的危害二、抽油機(jī)不平衡的危害 在下沖程中把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在上沖程中利用儲(chǔ)存的能在下沖程中把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在上沖程中利用儲(chǔ)存的能量來(lái)幫助電動(dòng)機(jī)做功，從而使量來(lái)幫助電動(dòng)機(jī)做功，從而使電動(dòng)機(jī)在上下沖程中都做相等電動(dòng)機(jī)在上下沖程中都做相等的正功。的正功。三、抽油機(jī)平衡條件三、抽油機(jī)平衡條件下沖程：下沖程：dwmdAAA上沖程：上沖程：wumuAAA平衡條件：平衡條件：mumdAA2duwAAA電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)平衡裝置平衡裝置油井載荷油井載荷為了使抽油機(jī)平衡，在下為了使抽油機(jī)平衡，在下沖程中需要沖程中需要儲(chǔ)存的能量?jī)?chǔ)存的能量或上沖或上沖程中需要程中需要釋放的能量釋放的能量應(yīng)該是應(yīng)該是懸

16、懸點(diǎn)載荷在上下沖程中所做功之點(diǎn)載荷在上下沖程中所做功之和的一半和的一半。三、抽油機(jī)平衡條件三、抽油機(jī)平衡條件2duwAAA四、平衡系統(tǒng)達(dá)到平衡所需要的平衡功四、平衡系統(tǒng)達(dá)到平衡所需要的平衡功功功 W = F W = FS S 四、平衡系統(tǒng)達(dá)到平衡所需要的平衡功四、平衡系統(tǒng)達(dá)到平衡所需要的平衡功當(dāng)只考慮靜載荷做功時(shí)，懸點(diǎn)在上沖程中做的功為：當(dāng)只考慮靜載荷做功時(shí)，懸點(diǎn)在上沖程中做的功為：sWWALru)(下沖程做的功為：下沖程做的功為：sWArd則由前式得理論上需要的平衡功為：則由前式得理論上需要的平衡功為： sWWAAAlrduw)2(2由于慣性載荷在上下沖程中所做的總功為零，因而在由于慣性載荷

17、在上下沖程中所做的總功為零，因而在這里忽略不計(jì)。這里忽略不計(jì)。1 1、游梁式抽油機(jī)的機(jī)械平衡方式、游梁式抽油機(jī)的機(jī)械平衡方式復(fù)合平衡復(fù)合平衡( (混合平衡混合平衡) )：游梁尾部和曲柄上：游梁尾部和曲柄上都有平衡重。都有平衡重。機(jī)械平衡機(jī)械平衡游梁平衡：游梁尾部加平衡重。游梁平衡：游梁尾部加平衡重。曲柄平衡曲柄平衡( (旋轉(zhuǎn)平衡旋轉(zhuǎn)平衡) )：平衡塊加在曲柄上。：平衡塊加在曲柄上。五、抽油機(jī)平衡計(jì)算五、抽油機(jī)平衡計(jì)算五、抽油機(jī)平衡計(jì)算五、抽油機(jī)平衡計(jì)算ucrbXcaWWW)2(1 達(dá)到平衡所需要的游梁平衡塊重達(dá)到平衡所需要的游梁平衡塊重: : 2.2.游梁平衡方式計(jì)算游梁平衡方式計(jì)算游梁平衡W

18、bWb：需要裝在游梁尾部的平衡塊重量；：需要裝在游梁尾部的平衡塊重量；XucXuc：抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡值；：抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡值；a a：游梁前臂長(zhǎng)；：游梁前臂長(zhǎng)；c c：平衡塊到中軸的距離；：平衡塊到中軸的距離；WrWr：抽油桿在液體中的重量；：抽油桿在液體中的重量；WlWl：活塞以上液柱重量；：活塞以上液柱重量；ucrbXcaWWW)2(1 達(dá)到平衡所需要的游梁平衡塊重達(dá)到平衡所需要的游梁平衡塊重: : 游梁平衡WbWb：需要裝在游梁尾部的平衡塊重量；：需要裝在游梁尾部的平衡塊重量；XucXuc：抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡值；：抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡值；a a：游梁前臂長(zhǎng)；：游梁前臂長(zhǎng)；c c：平衡塊到中軸的

19、距離；：平衡塊到中軸的距離；WrWr：抽油桿在液體中的重量；：抽油桿在液體中的重量；WlWl：活塞以上液柱重量；：活塞以上液柱重量； 3.3.曲柄平衡方式計(jì)算曲柄平衡方式計(jì)算 平衡半徑公式：平衡半徑公式：五、抽油機(jī)平衡計(jì)算五、抽油機(jī)平衡計(jì)算cbcccbubcblrWWRWXrWrbaWWR2R:R:曲柄平衡半徑（平衡塊重心到曲柄軸中心的距離）曲柄平衡半徑（平衡塊重心到曲柄軸中心的距離）WcbWcb：曲柄平衡塊總重量；：曲柄平衡塊總重量；RcRc：曲柄重心半徑；：曲柄重心半徑；WcWc：曲柄自身重量（兩塊）；：曲柄自身重量（兩塊）；XubXub：抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡值；：抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡值；a a：

20、游梁前臂長(zhǎng)；：游梁前臂長(zhǎng)； b b：游梁后臂長(zhǎng)；：游梁后臂長(zhǎng)；r r：曲柄軸中心至曲柄銷的距離；：曲柄軸中心至曲柄銷的距離；WrWr：抽油桿在液體中的重量；：抽油桿在液體中的重量；WlWl：活塞以上液柱重量；：活塞以上液柱重量；uIdIduIIduII85. 0/ 大小II利用第二條平衡原則利用第二條平衡原則“上、下沖程電流峰值相等上、下沖程電流峰值相等”來(lái)檢來(lái)檢測(cè)抽油機(jī)的平衡情況。測(cè)電動(dòng)機(jī)上、下沖程的電流峰值。測(cè)抽油機(jī)的平衡情況。測(cè)電動(dòng)機(jī)上、下沖程的電流峰值。平衡不足平衡不足則平衡過(guò)重。則平衡過(guò)重。時(shí)就認(rèn)為是平衡了時(shí)就認(rèn)為是平衡了六、平衡測(cè)量與調(diào)整六、平衡測(cè)量與調(diào)整和和若若若若1.1.游梁平

21、衡的調(diào)整游梁平衡的調(diào)整平衡偏輕時(shí)平衡偏輕時(shí) : : 應(yīng)在游梁的尾端加平衡塊應(yīng)在游梁的尾端加平衡塊 ; ;平衡偏重時(shí)平衡偏重時(shí) : : 應(yīng)將游梁尾端的平衡塊減少。應(yīng)將游梁尾端的平衡塊減少。2.2.曲柄平衡的調(diào)整曲柄平衡的調(diào)整平衡偏輕時(shí)平衡偏輕時(shí) : : 增加平衡半徑增加平衡半徑 , , 向遠(yuǎn)離曲柄軸的方向調(diào)整平衡向遠(yuǎn)離曲柄軸的方向調(diào)整平衡塊塊 ; ; 平衡偏重時(shí)平衡偏重時(shí) : : 減小平衡半徑減小平衡半徑 , , 向靠近曲柄軸的方向調(diào)整平衡向靠近曲柄軸的方向調(diào)整平衡塊。塊。六、平衡測(cè)量與調(diào)整六、平衡測(cè)量與調(diào)整Page 34目目 錄錄抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計(jì)算抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計(jì)算抽油機(jī)的平衡計(jì)算抽油機(jī)的平衡

22、計(jì)算抽油機(jī)其他相關(guān)計(jì)算抽油機(jī)其他相關(guān)計(jì)算一、曲柄軸扭矩一、曲柄軸扭矩 減速器的許用扭減速器的許用扭矩矩限制限制著油井生產(chǎn)時(shí)著油井生產(chǎn)時(shí)所采用的最大抽吸參所采用的最大抽吸參數(shù)，也數(shù)，也限制限制著保證大著保證大參數(shù)生產(chǎn)所需要的電參數(shù)生產(chǎn)所需要的電動(dòng)機(jī)功率。動(dòng)機(jī)功率。2 2、國(guó)內(nèi)建立的經(jīng)驗(yàn)公式、國(guó)內(nèi)建立的經(jīng)驗(yàn)公式 根據(jù)若干井的抽油機(jī)的扭矩曲線峰值統(tǒng)計(jì)和回歸，建立的經(jīng)驗(yàn)根據(jù)若干井的抽油機(jī)的扭矩曲線峰值統(tǒng)計(jì)和回歸，建立的經(jīng)驗(yàn)公式公式: )(202. 01800minmaxmaxPPSSM一、曲柄軸扭矩一、曲柄軸扭矩 1 1勒瑪柴諾夫經(jīng)驗(yàn)公式勒瑪柴諾夫經(jīng)驗(yàn)公式)(236. 0300minmaxmaxPPS

23、SM二、二、 電動(dòng)機(jī)的選擇和功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇和功率計(jì)算 選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，除了確定適合于抽油機(jī)工作特點(diǎn)的類選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，除了確定適合于抽油機(jī)工作特點(diǎn)的類型之外，還要確定適合各型抽油機(jī)工作能力的電動(dòng)機(jī)容量型之外，還要確定適合各型抽油機(jī)工作能力的電動(dòng)機(jī)容量，即，即功率大小功率大小。負(fù)荷為脈動(dòng)的，而且變化大；負(fù)荷為脈動(dòng)的，而且變化大；啟動(dòng)負(fù)荷大，要求有大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；啟動(dòng)負(fù)荷大，要求有大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；露天工作，要求電動(dòng)機(jī)密封質(zhì)量高，工作可靠。露天工作，要求電動(dòng)機(jī)密封質(zhì)量高，工作可靠。游梁式抽油機(jī)所用電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：游梁式抽油機(jī)所用電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：封閉式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)封閉式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī) iMnM

24、nNmr95499549二、二、 電動(dòng)機(jī)的選擇和功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇和功率計(jì)算NrNr：電動(dòng)機(jī)功率，：電動(dòng)機(jī)功率，kWkW；MM：傳至曲柄軸上的扭矩，：傳至曲柄軸上的扭矩，NmNm；n n：沖數(shù)，：沖數(shù)，r/minr/min； ：傳動(dòng)效率；：傳動(dòng)效率；=1 1* * 2 2； 1 1：皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)效率；：皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)效率； 2 2：減速箱傳動(dòng)效率；：減速箱傳動(dòng)效率；n nmm：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，r/minr/min；i i：總傳動(dòng)比，：總傳動(dòng)比，i=ii=i1 1* *i i2 2； i i1 1：減速箱傳動(dòng)比；：減速箱傳動(dòng)比； i i2 2： D/d D/d；DD：減速箱皮帶輪直徑；：減

25、速箱皮帶輪直徑； d d：電動(dòng)機(jī)皮帶輪直徑；：電動(dòng)機(jī)皮帶輪直徑； 根據(jù)曲柄軸上的扭矩確定所需要的電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算公根據(jù)曲柄軸上的扭矩確定所需要的電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算公式：式：9549nMNer二、二、 電動(dòng)機(jī)的選擇和功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇和功率計(jì)算 在變負(fù)荷的條件下，電動(dòng)機(jī)選擇的一般方法是用等值扭在變負(fù)荷的條件下，電動(dòng)機(jī)選擇的一般方法是用等值扭矩來(lái)計(jì)算：矩來(lái)計(jì)算：N Nr r：所需要的電動(dòng)機(jī)功率，：所需要的電動(dòng)機(jī)功率，kWkW；MeMe：曲柄軸上的等值扭矩，：曲柄軸上的等值扭矩，NmNm；n n：沖數(shù)，：沖數(shù)，r/minr/min； ：傳動(dòng)效率；：傳動(dòng)效率；=1 1* * 2 2； 1 1：皮帶輪轉(zhuǎn)

26、動(dòng)效率；：皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)效率； 2 2：減速箱傳動(dòng)效率；：減速箱傳動(dòng)效率；max6 . 0 MMen 電動(dòng)機(jī)的輸入和輸出功率電動(dòng)機(jī)的輸入和輸出功率n 電動(dòng)機(jī)的輸入功率電動(dòng)機(jī)的輸入功率n 電動(dòng)機(jī)的輸出功率電動(dòng)機(jī)的輸出功率式中式中 U UA A線電壓，線電壓，V V； I IA A線電流，線電流，A A； cos cos功率因素；功率因素； 電動(dòng)機(jī)功率；電動(dòng)機(jī)功率； N N1 1、N N2 2輸入、輸出功率，輸入、輸出功率，W W。cos31AAIUN cos3212AAIUNNN二電動(dòng)機(jī)選擇和功率計(jì)算二電動(dòng)機(jī)選擇和功率計(jì)算n 對(duì)于油井都要根據(jù)油氣層的生產(chǎn)能力、配產(chǎn)要求及對(duì)于油井都要根據(jù)油氣層的生產(chǎn)能

27、力、配產(chǎn)要求及合理的生產(chǎn)壓差確定合理的下泵深度：合理的生產(chǎn)壓差確定合理的下泵深度：(Pc =0時(shí)：時(shí)：)三、三、 下泵深度計(jì)算下泵深度計(jì)算sLShgPPHL1000)(合式中式中 L L下泵深度，下泵深度，m; m; H H油層中部深度，油層中部深度，m m； h hs s 泵的沉沒(méi)度，泵的沉沒(méi)度，m;m; Ps Ps 油層靜壓，油層靜壓，MPa;MPa; P P合合油井合理的生產(chǎn)壓差，油井合理的生產(chǎn)壓差，MPa;MPa; L L油井中液體的密度，油井中液體的密度，kg/mkg/m3 3; ; g g重力加速度，重力加速度，m/sm/s2 2n 通過(guò)采油指數(shù)計(jì)算下泵深度：通過(guò)采油指數(shù)計(jì)算下泵深

28、度：三、三、 下泵深度計(jì)算下泵深度計(jì)算sLooShgQJPHL1000)(式中式中 Jo Jo采油指數(shù)，采油指數(shù)，t/MPadt/MPad； Qo Qo日產(chǎn)油量，日產(chǎn)油量，t/dt/d；ooQJPPQJ所以有因?yàn)?:四、沖程損失計(jì)算四、沖程損失計(jì)算n 所謂所謂沖程損失沖程損失是指是指光光桿沖程桿沖程與與活塞沖程活塞沖程之差。形之差。形成沖程損失的原因主要是上成沖程損失的原因主要是上下沖程過(guò)程中抽油桿柱和油下沖程過(guò)程中抽油桿柱和油管柱管柱承受交變載荷而產(chǎn)生彈承受交變載荷而產(chǎn)生彈性伸縮性伸縮，使活塞沖程小于光，使活塞沖程小于光桿沖程，從而減少了活塞所桿沖程，從而減少了活塞所讓出的體積，使泵效降低。

29、讓出的體積，使泵效降低。n 單級(jí)抽油桿：?jiǎn)渭?jí)抽油桿：四、沖程損失計(jì)算四、沖程損失計(jì)算)11(trlffELW式中式中 沖程損失；沖程損失； W Wl l 活塞以上液柱重量；活塞以上液柱重量； L L 抽油桿柱的總長(zhǎng)度，抽油桿柱的總長(zhǎng)度，m m； E E 鋼的彈性模量，鋼的彈性模量，2.062.0610101111PaPa； f ft t油管的金屬截面積，油管的金屬截面積，m m2 2； D D、d d 分別是油管的外徑和內(nèi)徑，分別是油管的外徑和內(nèi)徑，m m； n 多級(jí)抽油桿：多級(jí)抽油桿：n 抽油桿的變形要分段計(jì)算后相加，以二級(jí)組合桿柱為例：抽油桿的變形要分段計(jì)算后相加，以二級(jí)組合桿柱為例： 四

30、、沖程損失計(jì)算四、沖程損失計(jì)算)(2211trrlfLfLfLEW式中式中 f fr1r1、f fr2r2各級(jí)抽油桿截面積，各級(jí)抽油桿截面積，m m2 2； L1 L1、L2L2各級(jí)抽油桿的長(zhǎng)度，各級(jí)抽油桿的長(zhǎng)度，m m； D D、d d 分別是油管的外徑和內(nèi)徑，分別是油管的外徑和內(nèi)徑，m m；n 抽油桿柱工作時(shí)承受著交變載荷，因此，在抽油抽油桿柱工作時(shí)承受著交變載荷，因此，在抽油桿內(nèi)產(chǎn)生了由抽油桿柱頂部的最大應(yīng)力桿內(nèi)產(chǎn)生了由抽油桿柱頂部的最大應(yīng)力max max 和抽油和抽油桿柱頂部的最小應(yīng)力桿柱頂部的最小應(yīng)力minmin間的非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力。間的非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力。五、抽油桿強(qiáng)度計(jì)算五、抽油桿強(qiáng)度

31、計(jì)算rfPmaxmaxrfPminminn 式中：式中：max max 抽油桿柱頂部的最大應(yīng)力；抽油桿柱頂部的最大應(yīng)力；n min min抽油桿柱頂部的最小應(yīng)力；抽油桿柱頂部的最小應(yīng)力；n fr fr 抽油桿截面積，抽油桿截面積，m m2 2；n Pmax Pmax懸點(diǎn)最大載荷，懸點(diǎn)最大載荷，KNKN；n Pmin Pmin懸點(diǎn)最小載荷，懸點(diǎn)最小載荷，KNKN； n 在交變載荷作用下，抽油桿柱往往是由于疲勞而發(fā)生破在交變載荷作用下，抽油桿柱往往是由于疲勞而發(fā)生破壞，而不是在最大拉應(yīng)力下破壞。因?yàn)槿绻窃谧畲罄瓚?yīng)力壞，而不是在最大拉應(yīng)力下破壞。因?yàn)槿绻窃谧畲罄瓚?yīng)力下發(fā)生破壞，那么抽油桿的斷裂事

32、故將要發(fā)生在拉應(yīng)力最大下發(fā)生破壞，那么抽油桿的斷裂事故將要發(fā)生在拉應(yīng)力最大的上部。但是實(shí)踐表明，在上部、中部和下部都有斷裂。因的上部。但是實(shí)踐表明，在上部、中部和下部都有斷裂。因此，抽油桿柱必須根據(jù)疲勞強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行計(jì)算。此，抽油桿柱必須根據(jù)疲勞強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行計(jì)算。n 非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力條件下的抽油桿強(qiáng)度條件為非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力條件下的抽油桿強(qiáng)度條件為:五、抽油桿強(qiáng)度計(jì)算五、抽油桿強(qiáng)度計(jì)算1c 非對(duì)稱循環(huán)疲勞極限應(yīng)力，亦即抽油桿的許用應(yīng)力，它與抽油桿的材非對(duì)稱循環(huán)疲勞極限應(yīng)力，亦即抽油桿的許用應(yīng)力，它與抽油桿的材質(zhì)有關(guān)。質(zhì)有關(guān)。1n 其中其中:n 式中式中 : n n ，分別為抽油桿柱的折算應(yīng)力分別為抽油桿柱

33、的折算應(yīng)力 ,循環(huán)應(yīng)力的應(yīng)力幅值；循環(huán)應(yīng)力的應(yīng)力幅值；五、抽油桿強(qiáng)度計(jì)算五、抽油桿強(qiáng)度計(jì)算2minmaxamaxacca抽油桿應(yīng)力變化抽油桿應(yīng)力變化例題例題: n 已知泵徑為已知泵徑為70 mm70 mm， 沖程沖程s=2.7 ms=2.7 m，沖次，沖次n=9minn=9min-1-1，井液密度，井液密度=960 =960 kg/mkg/m3 3。如采用。如采用7/8 in7/8 in、許用應(yīng)力為、許用應(yīng)力為90N/mm90N/mm2 2的抽油桿，試求其最大下的抽油桿，試求其最大下入深度入深度(r/l=0.20)(r/l=0.20)。NlrsnWWWNlrsnWWWWmmAmmdArrlrl

34、rppr295.23)1 (1790825.66)1 (1790451.3848,948.38742min2max222)/(10225.1722maxmaxmmNLAWr)/(10610. 522minmaxmmNLAWWran 計(jì)算結(jié)果表明：計(jì)算結(jié)果表明：該例抽油桿的最大下入深度為該例抽油桿的最大下入深度為915.52 m915.52 m。如繼續(xù)增加。如繼續(xù)增加下入深度，則該直徑抽油桿將不能滿足強(qiáng)度要求，需要換大直徑抽油下入深度，則該直徑抽油桿將不能滿足強(qiáng)度要求，需要換大直徑抽油桿。這樣，既浪費(fèi)了抽油桿，又增加了懸點(diǎn)載荷。為此，往往采用上桿。這樣，既浪費(fèi)了抽油桿，又增加了懸點(diǎn)載荷。為此，往往采用上粗下細(xì)的多級(jí)組合抽油桿。粗下細(xì)的多級(jí)組合抽油桿。n 選擇組合抽油桿時(shí)，要遵循等強(qiáng)度原則，即要求各級(jí)桿柱上部斷面選擇組合抽油桿時(shí)，要遵循等強(qiáng)度原則，即要求各級(jí)桿柱上部斷面上的折算應(yīng)力上的折算應(yīng)力 相等。相等。)/(10830. 922maxmmNLacmLc52.91510830. 99021c六、抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率六、抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率：抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率： 是抽油機(jī)井做的有用功率與輸入功率的比值。是抽油機(jī)井做的有用功率