抽油機懸點載荷的計算

1、抽油機懸點運動規(guī)律及載荷分析一、游梁式抽油機懸點運動規(guī)律四連桿機構：以游梁支架軸和曲柄軸的連線為固定桿，以曲柄、連桿和游梁為三個活動桿所組成的四連桿機構。如圖3-21所示，抽油機在一個沖程中，懸點的速度和加速度不僅大小在變化，而且方向也在不斷改變。上沖程前半個沖程為加速運動，加速度方向向上；后半個沖程為減速運動，加速度方向向下。下沖程前半個沖程為加速運動，加速度方向向下；后半個沖程為減速運動，加速度方向向上。其最大速度發(fā)生在下、下沖程的中點，在上、下死點處速度為零；其最大加速度發(fā)生在上、下死點處，在上、下沖程的中點加速度為零。上下死點處的最大加速度分別為： （3-12） （3-13）二、抽油機

2、懸點載荷計算與分析（一）靜載荷1抽油桿柱載荷上沖程，懸點承受著整個抽油桿柱的重力為： （3-21）對于多級抽油桿：式中 抽油桿柱的重力，N； 抽油桿的截面積，m2；L 抽油桿柱的長度，m； 抽油桿材料（鋼）的密度， 。 每米抽油桿的平均質(zhì)量，kg/m；（可查表3-1） 用多級組合桿柱時各級抽油桿柱的每米平均質(zhì)量，kg/m； 用多級組合桿柱時各級抽油桿柱的長度，m。下沖程，作用在懸點上的桿柱載荷等于抽油桿柱的重力減去桿柱受到的浮力：或 （3-23）式中 抽油桿柱在液體中的重力，N； 抽油桿的失重系數(shù) 抽汲液體的密度， ；當原油含水時，可用下式近似計算： （3-24）式中 原油密度， ； 水的密度

3、， ； 原油含水率，小數(shù)。2液柱載荷上沖程作用在懸點上的液柱載荷為： （3-26）式中 液柱載荷，N；其它符號同前。下沖程液柱載荷不作用在懸點上。3上、下沖程中在桿柱和管柱之間相互轉移的載荷= =，簡稱為轉移載荷。由以上推導可知，上沖程的靜載荷：(3-27)上、下沖程靜載荷隨懸點位移的變化曲線：圖3-29 靜載荷隨懸點沖程變化的曲線4其它靜載荷1）沉沒壓力對懸點載荷的影響沉沒壓力：泵的吸入口沉沒在液面以下一定深度，該處的壓力稱為沉沒壓力。吸入壓力：上沖程中，在沉沒壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口設備的阻力進入泵內(nèi)，此時液流具有的壓力稱吸入壓力。吸入壓力作用在活塞底部而產(chǎn)生向上的載荷為：（3-2

4、8）式中 吸入壓力 作用在活塞上產(chǎn)生的載荷，N； 吸入壓力，Pa活塞截面積，m2； 沉沒壓力，Pa； 液流通過泵的入口設備產(chǎn)生的壓力降，Pa；下沖程中，吸入閥關閉，沉沒壓力對懸點載荷沒有影響。2）井口回壓對懸點載荷的影響上沖程增加懸點載荷： （3-29）下沖程減小懸點載荷： （3-30）式中 井口回壓在上沖程中造成的懸點載荷，N； 井口回壓在下沖程中造成的懸點載荷，N； 井口回壓，Pa；其它符號同前。由于沉沒壓力和井口回壓在上沖程中造成的懸點載荷方向相反，可以相互抵消一部分，所以在一般計算中可以忽略這兩項。（二）動載荷1慣性載荷根據(jù)牛頓第二定律可得：抽油桿柱的慣性力為： （3-31）液柱的慣性

5、力為：（3-32）式中 考慮油管過流斷面變化引起液柱加速度變化的系數(shù)：式中 油管的流通斷面面積。慣性載荷對懸點載荷的影響分析由圖可以看出，慣性載荷的方向及對懸點載荷的影響為：上沖程前半沖程，懸點向上加速運動，慣性力向下，增加懸點載荷；后半沖程，懸點向上減速運動，慣性力方向向上，減小懸點載荷，下沖程前半沖程，懸點向下加速運動，慣性力向上，減小懸點載荷；后半沖程，懸點向下減速運動，慣性力向下，增加懸點載荷。由圖中可以看出，在上、下死點處慣性載荷對懸點載荷的影響最大，而在二分之一沖程處，慣性載荷為零。上沖程中抽油桿柱引起的懸點最大慣性載荷為：（3-33）若取 時： （3-34）下沖程抽油桿柱引起的懸

6、點最大慣性載荷為：（3-35）上沖程液柱引起的懸點最大慣性載荷為：（3-36）下沖程中液柱不隨懸點運動，因而沒有液柱的慣性載荷上沖程中懸點最大慣性載荷為： 下沖程懸點最大慣性載荷為：注：當液柱中含氣比較多且沖數(shù)比較小時，可忽略液柱引起的慣性載荷。2摩擦載荷上沖程增加懸點載荷，下沖程減小懸點載荷對抽油機懸點載荷有影響的摩擦力包括以下五個方面：（1）抽油桿柱和油管柱的摩擦力，上下沖程都存在，上沖程增加懸點載荷，下沖程減小懸點載荷。（2）活塞與襯套之間的摩擦力，上下沖程都存在，上沖程增加懸點載荷，下沖程減小懸點載荷。（3）液柱與抽油桿柱之間的摩擦力，發(fā)生在下沖程，方向向上，減小懸點載荷。（4）液柱與油管之間的摩擦力，發(fā)生在上沖程，方向向下，增加懸點載荷。（5）液體通過游動閥的