10型传动链长冲程抽油机设计

10型传动链长冲程抽油机设计摘要：超长冲程抽油机可实现长冲程要求。

本设计采用碳纤维连续抽油杆，该材料具有密度小，弹性较好，耐腐蚀，抗疲劳性能好，活塞效应小，起下作业速度快等优点。

10型传动链式超长冲程抽油机的悬点载荷为100KN，冲程为10~30m，起下速度为15~20m/min,适用碳杆规格为（30×3.0）mm,(32×4.2)mm,(35×5.0)mm。

在本次设计中，主要完成了对抽油机的传动装置、夹紧装置、缠绕装置、夹持块结构、平衡装置等的设计，以及关键零部件的设计和校核。

抽油机的动力由防爆绕线转子异步正反转电动机提供，通过窄V带，经由二级减速器传递至起提升作用的主动链轮。

然后通过液压缸夹紧装置将碳杆压在装有夹持块链条之间，并且通过链条的转动，靠摩擦力来向上提起碳杆，通过导向盘将其缠绕在直径为1.8m的缠绕大盘上，缠绕大盘由电动机带动。

本抽油机采用机械平衡方法，将平衡块装在链轮轴尾端，利用重力来实现平衡。

关键词：抽油机；传动链式；超长冲程；设计；碳纤维复合材料1.1.1国内长冲程抽油机的发展现状与发展趋势油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。

根据是否有游梁，可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。

经过一百多年的实践和不断的改进创新，抽油机不管是结构形式还是在使用功能上，都产生了很大的变化。

特别是近几十年来，世界对原油的需求量不断加大，对油田深度开采的能力有了更进一步的要求，在很大程度上加快了抽油机技术发展的速度，催生出多种类型。

目前, 国内抽油机制造厂有数十家, 产品类型已多样化, 但游梁式抽油机仍处于主导地位。

根据公开发表的资料统计, 我国现有6 大类共45 种新型抽油机, 并且每年约有30 种新型抽油机专利, 十多种新试制抽油机, 已形成了系列, 基本满足了陆地油田开采的需要。

各种新型节能游梁式抽油机如双驴头式抽油机、前置式抽油机、异相曲柄平衡抽油机、前置式气平衡抽油机、下偏杠铃系列节能抽油机和用窄V 形带传动的常规抽油机等均已在全国各个油田推广应用, 并取得了显著的经济效益。

长冲程、低冲次的无游梁式抽油机的研制也取得了一些进展, 如由胜利油田研制的无游梁链条抽油机, 经过国内十几个油田稠油及丛式井的推广使用, 在低冲次抽油和抽稠油方面已初见成效。

此外, 桁架结构的滑轮组增距式抽油机、滚筒式长冲程抽油机已在某些油田进行了工业试验; 齿轮增距式长冲程抽油机的研制工作也取得了新的进展; 质量轻、成本低、便于调速和调整冲程的液压抽油机经过几年的研制和工业性试采油, 也积累了一定的经验。

其他型式新颖的抽油机如数控抽油机、连续抽油杆抽油机、车载抽油机、磨擦式抽油机、六连杆游梁式抽油机和斜直井抽油机等也正处于不断改造和试生产过程中。

然而，游梁式抽油机的缺点是不容易实现长冲程低冲次的要求，因而不能满足稠油井、深抽井和吉气井采油作业的需要。

同时，长冲程低冲次的无游梁式抽油机的性能尚有待完善(如油田正在使用的链条式抽油机还存在链条寿命短、换向冲击载荷大和钢丝绳易断、导轨刚．度不足容易变形等问题)，而且品种规格还很少，不能适应当前石油工业的发展。

液压抽油机至今仍处在研制阶段。

国内产品介绍：（1）无游梁增距抽油机抚顺石油机械厂肖韩明、王幼均和中国天然气总公司第八建设工程公司刘桂芳共同研究开发了无游梁增距抽油机，也成为机械无游梁增距抽油机。

（2）复合天轮式长冲程抽油机大庆石油学院机械系和大庆采油三厂共同研制了LCYJ10-8-105HB 型复合天轮长冲程抽油机，是一种既满足大排量抽油机，又能进行环空测试抽油机。

1.1.2国外长冲程抽油机的发展现状与发展趋势增大冲程游梁抽油机冲程倍增抽油机美国研制了Kincaid冲程倍增抽油机,也称为低矮型抽油机。

当游梁前端从下死点运动到上死点时,行程为0.685m,此外驴头在杠杆作用下,还可绕自己的支点旋转90°,驴头转动行程也为0.685m,抽油机的实际冲程为1.37m,冲程增加1倍。

该抽油机具有以下特点:采用常规抽油机的电动机和胶带传动,API标准齿轮减速器,抽油机外形尺寸较小,适用于城市居民区和有喷灌系统的农田地区抽油,抽油机体积小、重量轻,运输费用低,抽油杆柱运动特性与常规抽油机一样。

目前有114-113-54型和160-173-54型两种规格,已经成批生产。

已有100多台抽油机在油田进行抽油作业,提高了石油产量。

该抽油机主要用于下泵深度为1067~2478m,石油产量为5~15m3／d。

英国增大冲程游梁抽油机英国研制的增大冲程游梁抽油机利用游梁摆动和驴头本身转动来实现增大冲程、提高油井的石油产量。

该抽油机具有以下特点?采用电动机胶带传动,异相曲柄结构,使抽油机得到更精确的平衡效果,采用标准齿轮减速器,连杆、横梁机构驱动游梁,驴头可绕游梁前端上的支点转动,在驴头上有一个小滚筒,上面缠绕着钢丝绳,钢丝绳的一端固定在滚筒上,另一端固定在抽油机底座上,当游梁向上摆动时,悬点有一个行程,与此同时,由于游梁摆动,钢绳拉动滚筒转动,使驴头本身也转动一定角度,又增加了一个行程,抽油机实际冲程长度是两个行程之和。

该抽油机适合开采稠油。

俄罗斯增大冲程游梁抽油机全俄石油机械设计研究院研制了一种特殊结构的增大冲程游梁抽油机,把游梁支座改成为一个弧面钢带,在支架上有一个上固定点,在游梁上有一个下转动点,可使游梁在摆动过程中,支点还可以向上或向下运动一个附加行程,抽油机实际冲程长度为游梁摆动行程与支点上下运动行程之和。

例如,当驴头上下移动行程为3m时,支点上下运动行程为1m,抽油机实际冲程长度为4m。

该抽油机采用电动机、胶带、减速器、曲柄、连杆机构驱动游梁。

游头抽油机美国Lufkin公司近几年研究开发了游头抽油机,是一种低矮型抽油机,具有以下特点：（1）把驴头与游梁组合成游头,游头可绕支点转动90°角,利用大转角增大抽油机的冲程长度。

（2）游头由电动机、异相曲柄、连杆机构驱动,抽油杆柱近似简谐运动。

（3）异相曲柄可使抽油机得到较好的平衡效果。

（4）抽油机在上冲程时,曲柄转角为190°；下冲程时为170°,改善了抽油机载荷条件,提高了抽油机、抽油杆和抽油泵的使用寿命。

（5）与同级常规抽油机相比较,该抽油机的悬点载荷与减速器扭矩均较小。

（6）节约电力消耗,抽油机运行经济,采油成本较低。

（7）劝抽油机外形尺寸低矮,抽油机运动的最高高度不超过 2.6m,适用于城市地区或有喷淋灌溉农田系统的地区抽油,不影响城市美化,不需要把喷管提高或进行弯曲。

（8）由于抽油总体矮小,所以抽油机可在总装条件下进行运输,节约拆装时间与费用。

目前,共有十二种规格游头抽油机,悬点最大载荷60.3~111.5KN,冲程长度0.914~2.18m。

已有200多台在油田进行采油作业,取得了较好的使用效果和经济效益。

美国增大冲程无游梁抽油机美国研制的Lowjack增大冲程无游梁抽油机也是一种低矮型抽油机。

采用双连杆机构代替抽油机的游梁,应用类似于石油钻机天车与游车式的复滑轮系统,增大抽油机的冲程长度。

油井的载荷由钢绳承担,滑轮载荷只有油井载荷的40%,轴承载荷是油井载荷的50%。

该抽油机还具有节能特点,与常规抽油机相比较,该抽油机可节约能耗达20%。

该抽油机符合美国API标准,目前有228、160、114系列产品。

长冲程无游梁抽油机美国ROTAFLEX长冲程低冲次抽油机美国ROTAFLEX长冲程低冲次抽油机结构见图1。

具有以下结构特点;(1)立式结构,采用链条和胶带传动方式,胶带的一端通过悬绳器与光杆联接,另一端通过带拉杆与平衡重联接,胶带中间挂在胶带滚筒上面。

(2)由电动机通过三角胶带、减速器后驱动主动链轮旋转,带动平衡重上下运动,实现抽油杆上下往复运动抽油。

(3)平衡重可根据油井实际载荷情况进行调节,可以达到较精确的平衡效果。

(4)抽油机占地面积较小,适用于丛式井抽油。

该抽油机的优点;(1)胶带传动柔性好,可减少抽油机、抽油杆和抽油泵的振动载荷、峰值载荷,提高抽油机、抽油杆和抽油泵的使用寿命。

抽油机运转平稳、使用安全可靠。

(2)胶带使用寿命可达10年以上。

(3)采用机械驱动,制造和使用简单方便。

(4)抽油机冲程长度与冲次可调节,能够最大限度地满足抽油工艺的需要,与油井工况参数匹配更合理、抽油效率高、节约能耗,因而抽油成本较低。

(5)抽油机冲程长、冲次低,抽油泵的充满系数与排量系数均较高,适合稠油井采油。

法国Mape长冲程无游梁液压抽油机法国Mape公司生产的长冲程无游梁液压抽油机结构见图2。

目前有六种规格产品,悬点最大载荷为34.23~195.64KN,冲程长度为10m,最大冲次为5min-1。

Mape公司长冲程无游梁液压抽油机适用于开采稠油或高气油比石油;适用于定向井、丛式井、水平井、斜井、双井平衡抽油以及深井抽油；适用于油田蒸汽吞吐采油和水驱采油%该抽油机还可以用于起下抽油杆和油管,不需要修井机进行作业；在进行抽油作业时,可近距离或远距离遥控调节抽油机的冲程长度与冲次,还可以调节上冲程或下冲程的运动速度,以满足油井抽油的需要。

法国Mape公司长冲程无游梁液压抽油机具有以下结构特点:(1)采用电动机驱动液压泵,产生一定的液压与排量,再驱动液压马达,带动滚筒旋转,使抽油杆和平衡重作往复运动,通过液压控制系统自动改变电动机的旋转方向，实现上、下冲程运动。

(2)在滚筒上缠绕着钢丝绳,钢丝绳的一端通过悬绳器与光杆联接,另一端与可调节的平衡重联接,光杆上行,平衡重下行,反之则相反。

（3）根据油井工况需要,抽油机冲程长度和冲次均可进行调节。

目前,该抽油机有以下六种规格型（1）H60-77-0／394型；（2）H100-110-0／394型；（3）H175-150-0／394型；（4）H240-220-0／394型；（5）H360-309-0／394型；（6）H610-440-0／394型；。

在上述型号中,H代表长冲程无游梁液压抽油机。

Dynovation公司长冲程无游梁丛式井抽油机Dynovation设计公司研制了长冲程无游梁丛式井抽油机,其结构方案见图3。

在两口油井的支架上各装有一个导向链轮,用一条链条联接两油井的光杆。

在两支架之间有一个主动链轮,利用发动机经三角胶带减速后驱动齿轮减速器,再驱动主动链轮=主动链轮进行周期性正反转,通过链条带动两口油井光杆上下运动,进行抽油。

该抽油机最大下泵深度4200m,最大丛式井斜角为65°,两口油井距离为1.2~6.1m,最大冲程长度为24m。

该抽油机具有以下七个特点:(1))长冲程无游梁丛式井抽油机可以节约更多的动力消耗,因为两口油井相互平衡,不需要更大功率就可实现往复运动抽油,所以可大幅度降低采油成本,提高抽油机运行经济性。