-游梁式抽油机运动学分析

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游梁式抽油机基础知识

游梁式抽油机基础知识

游梁式抽油机基础知识-相关知识抽油机是抽油井地面机械传动装置,它和抽油杆、抽油泵配合使用,能将井下原油抽到地面。

1、机械采油油田开发过程中,有些油田由于地层能量逐渐下降,到一定时期地层能量就不能使油井保持自喷;有些油田则因为原始地层能量低或油稠一开始就不能自喷。

油并不能保持自喷时,或虽然能自喷但产量过低时,就必须借助机械进行采油,这种利用机械进行采油的方法称为机械采油。

目前,机械采油的形式很多。

通常按是否用抽油杆来传递动力,可将机械采油分为两大类:有杆泵采油——借助于抽油杆将地面动力传递给井下泵,从而将原油举升到地面的采油方法。

有杆泵采油设备主要包括抽油机一深井泵(游梁式抽油机、无游梁式抽油机)和电动螺杆泵。

无杆泵采油——不用抽油杆来传递地面动力,而是用电缆或高压液体将地面能量传输到井下,带动井下机组把原油举升到地面的采油方法。

目前,无杆泵采油设备主要有水力活塞泵、电动潜油泵、射流泵等。

2、抽油机的分类抽油机按传动方式可分为机械传动抽油机?口液压传动抽油机。

抽油机按照外形和结构原理可分为游梁式抽油槌口无游梁式抽油机。

第一代抽油机分为常规型、变型、退化有游梁型和斜直井型四种类型。

第二代抽油机分为高架曲柄型、电动机换向型、机械换向型和其他无游梁型四种类型。

第三代抽油机分为单柄型、直驱多功能型和高架作业型三种类型。

变传动抽油机是将常规游梁式抽油机的皮带减速器传动改变为多级皮带传动的游梁式抽油机。

游梁式抽油机是利用曲柄做旋转运动,通过四连杆机构使游梁和驴头上下摆动,从而带动抽油杆柱和抽油泵往复工作的抽油机,这种抽油机目前在各油田中使用最为广泛。

游梁式抽油机的具体分类(1)按结构形式可分为:常规型、前置型、偏置型、斜井式、低矮式、活动式。

(2)按减速器传动方式可分为:齿轮式链条式、皮带式、行星轮式。

(3)按驴头结构可分为:上翻式、侧转式、分装式、整体式、旋转式、大轮式、双驴头式、异驴头式。

(4)按平衡方式可分为:游梁平衡(丫)、曲柄平衡(B)、复合平衡(F)、天平平衡(T)、液力平衡、气动平衡(Q)、差动平衡。

-游梁式抽油机运动学分析

-游梁式抽油机运动学分析

游梁式抽油机的工作原理游梁式抽油机是有杆抽油系统的地面驱动装置,它由动力机、减速器、机架和连杆机构等部分组成。

减速器将动力机的高速旋转运动变为曲柄轴的低速旋转运动;曲柄轴的低速旋转圆周运动由连杆机构变为驴头悬绳器的上下往复直线运动,从而带动抽油泵进行抽油工作。

游梁式抽油机是机械采油设备中问世最早的抽油机机种,基本结构如图1所示:图1 常规游梁式抽油机基本机构图1-刹车装置2-电动机3-减速器皮带轮4-减速器5-动力输入轴6-中间轴7-输出轴8-曲柄9-曲柄销10-支架11-曲柄平衡块12-连杆13-横梁轴14-横梁15-游梁平衡块16-游梁17-支架轴18-驴头19-悬绳器20-底座常规游梁式抽油机的运动分析(下图为ppt 演示文稿,请双击打开相关内容)常规游梁式抽油机的运动分析常规游梁式抽油机的悬点载荷计算一、抽油机悬点载荷简介当游梁式抽油机通过抽油杆的上下往复运动带动井下抽油泵工作时,在抽油机的驴头悬点上作用有下列几类载荷:(1)静载荷包括抽油杆自重以及油管内外的液体静压作用于抽油泵柱塞上的液柱静载荷。

(2)动载荷由于抽油杆柱和油管内的液体作非匀速运动而产生的抽油杆柱动载荷以及作用于抽油泵柱塞上的液柱动载荷。

(3)各种摩擦阻力产生的载荷包括光杆和盘根盒间的摩擦力、抽油杆和油液间的摩擦力、抽油杆(尤其是接箍)和油管间的摩擦力、油液在杆管所形成的环形空间中的流动阻力、油液通过泵阀和柱塞内孔的局部水力阻力,还有柱塞和泵筒之间的摩擦阻力。

抽油机有杆泵运动1个周期内的4个阶段1—抽油杆; 2—油管; 3—泵筒有杆泵的具体运行过程:1.电机提供动力给齿轮箱。

齿轮箱降低输出角速度同时提高输出转矩。

2.曲柄逆时针转动同时带动配重块。

曲柄是通过联接杆连接游梁的,游梁提升和沉降活塞。

驴头在最低位置的时候,标志着下冲程的止点。

可以注意到曲柄和连接杆此时在一条直线上。

3.上冲程提升驴头和活塞,随之油背举升。

在上止点,所有的铰链在一条直线。

关于游梁式抽油机的原理与技术应用分析

关于游梁式抽油机的原理与技术应用分析

关于游梁式抽油机的原理与技术应用分析摘要:游梁式抽油机在油田生产中发挥的重要作用,但是人们在讨论游梁式抽油机的使用或改进问题中存在的一些认识上的不同,某些不同观点屡屡出现在新产品介绍或某些专业文献当中,为分清事实真相,正确指导油田生产经营取得更佳的经济效益。

关键词:抽油机技术特征浅谈游梁式抽油机是国内外各大油田的主要机械采油设备,据统计我国各类抽油机总数超过20万台,其中游梁式抽油机占油田在役抽油机总数的90%以上,本文列举部分代有表性的针对游梁式抽油机选用的认识问题进行讨论。

一、关于抽油机的”无功损耗”分析作为耗能大户,抽油机的节能广泛受到关注,部分理论认为,游梁式抽油机通常采用普通电机驱动,电机功率因数和负载率往往较低,常常在低于30%情况下运行,通过实施某些新技术或增加无功补偿装置就可将功率因数提高到90%以上,因此大大减小电机的无功损耗,起到大幅度节约能源的目的。

针对这种认识,我们需要理清一下什么是无功功率,在具有电感和电容的电路里,这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场(或电场)的能量存起来,在另半周期的时间里对已存的磁场(或电场)能量送还给电源。

我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。

它不对外做功只是与电源进行能量交换,才被定义为无功功率,但它决不是无用功功率,电动机需要有无功功率才能建立和维持旋转磁场,使转子转动,变压器也同样需要有无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。

因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压。

对于供电系统,如果出现低功率因数运行的情况,会造成发电机有功功率的输出降低,使电气设备容量得不到充分发挥等不良影响,因此在电网中必须设置一些无功补偿装置来补偿功率因数的降低。

对于具体的用电设备来说,无功功率增加会使电流增加造成部分用电设备有用功增加,对于电机来说无用功功率增大,会导致电机线损增加,但是由于电机内阻较小,通常可以忽略不计。

游梁式抽油机分析的数值法

游梁式抽油机分析的数值法

!设计计算#游梁式抽油机分析的数值法3齐俊林 曹和平(11中国石油大学(北京)机电工程学院 21江汉机械研究所) 摘要 当游梁式抽油机的结构比较复杂时,用解析法来分析比较烦琐,采用数值法就成为明智的选择。

为此,建立了抽油机运动所满足的1组控制方程,用数值法求出一个曲柄转动周期的一系列悬点位移的离散值,利用这些离散值对悬点位移进行Fourier 级数逼近,再对逼近后的表达式连续求导分别得到悬点速度和悬点加速度。

在此运动分析的基础上,应用动能定理的功率方程,分别考虑游梁式抽油机各部件对曲柄输出轴扭矩的影响,得到求解曲柄输出轴扭矩的表达式。

给出用数值法对常规型游梁式抽油机进行分析的例子,应用表明,数值法通用性强,精度可以控制,是一种可靠的游梁式抽油机分析方法。

关键词 游梁式抽油机 数值分析法 运动分析 动力分析 平衡分析引 言各种形式的游梁式抽油机作为有杆泵采油系统的主要地面设备得到了广泛的应用,对其进行分析有着重要意义。

Svinos [1]提出了对游梁式抽油机进行精确运动分析的方法,可计算出抽油机各部件的作为曲柄转角函数的(角)位移、(角)速度和(角)加速度。

国内的一些学者[2~4]在抽油机分析方面也做了大量的工作。

截至目前,游梁式抽油机分析所用的方法基本上属于近似的解析法。

笔者提出一种用于游梁式抽油机分析的数值法。

当游梁式抽油机的结构比较复杂时,用解析法来分析会比较烦琐,甚至无法进行,这时数值法就成为明智的选择。

下面以常规型游梁式抽油机分析为例来阐述这种方法。

运 动 分 析11位移常规型游梁式抽油机采用单自由度的曲柄摇杆四连杆机构,是单自由度系统,如图1所示(符号说明在文后),驴头(井口)在右。

图1 常规型游梁式抽油机机构运动简图广义位移φ2=φ2(θ)、φ3=φ3(θ)、φ4=φ4(θ)、s =s (θ)都是曲柄转角θ=θ(t )的函数,抽油机的运动规律取决于它的结构,由下面的1组方程来控制。

游梁式抽油机抽油机构的运动学分析

游梁式抽油机抽油机构的运动学分析

C
b d
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a
A
B
n
SEU-QRM 2
已知主动件曲柄AB作匀速逆时针转动,转速为n=11r/min; 机 构 运 动 尺 寸 为 AB=0.8m , BC=3.2m , CD=1.8m , x=2.4m,y=3.2m,r=3m;圆弧状(圆心位于D)驴头通过绳 索(绳索与圆弧状驴头作纯滚动)带动抽油杆作上下往复运 动。 D c ① 判断此曲柄摇杆机构的 r C 类型; b ② 求出极位夹角θ 和最小 传动角γmin的数值; d y B ③推导悬点的位移规律 a 悬点 s(ϕ)、速度规律v(ϕ)和 s, v, a A n x 加速度规律a(ϕ); ④ 编程计算并打印一个周期内悬点位移、速度和加速度数 值(取抽油杆最低位置作为机构零位:曲柄转角ϕ =0,悬 点位移s=0,步长0.5°); ⑤ 绘制一个周期内悬点位移、速度和加速度曲线。
SEU-QRM
1
抽油机由电动机经减速传动装置驱动,通过曲柄摇杆机构ABCD以 及与摇杆CD固联为一体的圆弧状驴头(圆弧半径为r,圆心位于D)和悬 绳带动抽油杆柱作上下往复移动,其中圆弧状驴头与悬绳作纯滚动。由 于抽油杆柱与抽油泵柱塞固结,从而驱使泵柱塞也作上下往复移动而实 现将原油从井下举升到地面的目的。 悬点——悬绳与抽油杆的联结点;悬点载荷P(kN)——抽油机作用于抽 油杆柱顶部的载荷;抽油杆冲程S(m)——抽油机所能提供的抽油杆上下 往复运动的最大位移;冲次n(次/min)——单位时间內柱塞往复运动的次 数,即为曲柄AB的转速。
seuseuqrmqrm抽油机由电动机经减速传动装置驱动通过曲柄摇杆机构abcd以及与摇杆cd固联为一体的圆弧状驴头圆弧半径为r圆心位于d和悬绳带动抽油杆柱作上下往复移动其中圆弧状驴头与悬绳作纯滚动

游梁式液压抽油机系统的动力分析

游梁式液压抽油机系统的动力分析
Y C Y J 8 —3 —6 型 游梁 式 液压 抽 油机 主油 缸 的活 塞运 动规律 ,如 图 3 所示。

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图 4 相 对 位 移 曲 线

图 3 活 塞 运 动 规 律
由图 3 可 以看 出 ,主油 缸 活 塞 的运 动规 律呈 现 周期 性 ,半个 周期 之 内 ,主油 缸 活塞 的速 度先 是 为
第3 2 卷第 6 期 ( 2 0 1 3 . 0 6 )( 试验 研 究) p l o t t i n g 模块 ,得 出仿 真过程 中的各种 曲线 。
2 . 1 主油 缸 活塞运 动 规律
对位 移 曲线 ,见 图 4 。
根 据 A D A MS软 件 运 动 仿 真 结 果 , 得 出
头悬点的运动 ;前者频率为激振位移的频率 ,后者 频 率为 系统 的 固有频 率 。
由 图 5可 见 ,在 上 、下 冲 程 交 替 时 刻 ( = 1 0 S 、f = 0 或2 0 S ) ,抽 油泵 位 移 大 于驴 头 悬 点 位 移 ,
2 . 2 主油 缸 与平衡 油 缸 的工作 压 力 对于Y C Y J 8 —3 —6 型 游 梁 式 液 压 抽 油 机 , 主 油缸 承 受 主要 的惯 性 载 荷 ,提 供 吸 油 的 主要 动 力 。 前 驴 头悬 点与 后驴 头悬 点非 严 格对 称结 构 ,所 以在 游 梁运 动 的过 程 中 ,存 在需 要 调整 的动 平衡 。这 部
油气 田地 面工程 .2 0 1 1 .3 0( 5 ) .1 0 1
9 5 m m,抽 油杆直径为 3 2 m m,冲程长度为 6 . 5 m, 冲次 3 . 5 次/ 分 。应 用 MA T L A B软 件 进 行 建 模 分 析 , 得到抽油泵柱塞的位移响应曲线及与驴头悬点的相

游梁式抽油机的设计CYJY12_4.8_73HB型抽油机设计

游梁式抽油机的设计CYJY12_4.8_73HB型抽油机设计

CYJY12-4.8-73HB型抽油机设计1 绪论1.1抽油机的应用油田开采原油的方法分为两类:一类是利用地层本身的能量来举升原油,称为自喷采油法,常见于新开发且储量大的一些油田;另一类是到了油田开发的中后期,地层本身能量不足以使原油产生自喷,必须人为地利用机械设备将原油举升到地面,称为人工举升采油法或机械采油法[1]。

上述采油方法中不利用抽油杆传递能量的抽油设备统称为无杆抽油设备,利用抽油杆上下往复进行驱动的抽油设备统称为有杆抽油设备。

利用抽油杆旋转运动驱动井下单螺旋泵装置,虽然也有抽油杆,但习惯上不列入有杆抽油设备[3]。

有杆泵采油技术是应用最早也最为广泛的一种人工举升机械采油方法。

有杆抽油系统主要有三部分组成:一是地面驱动设备即抽油机,它由电动机、减速器和四连杆机构(包括曲柄、连杆和游梁)等组成:二是井下的抽油泵(包括吸入阀、泵筒、柱塞和排出阀等),安装于油管的下端:三是抽油杆,它把地面驱动设备的运动和动力传给井下抽油泵。

抽油机是一种把原动机的连续圆周运动变成往复自线运动,通过抽油杆带动抽油泵进行抽油的机械设备。

游梁式抽油机是机械采油设备中问世最早的抽油机机种,1919年美国就开始批量生产这种抽油机。

目前我国大多数油田己相继进入了开发的中后期,油井逐渐丧失自喷能力,基本上己从自喷转入机采。

80年代初,我国拥有机采油井2万口,占总油井数的57.3%,机采原油产量占总产量的27 %, 2000年我国油气田共有抽油机采油井约8万口,占油田总井数的90%。

在这些机采油井中,采用抽油机有杆式抽油的占90%,采用电潜泵、水力活塞泵、射流泵、气举等其它无杆式抽油的只占10%。

近几年,随着稳油控水和节能的要求不断提高,各种型式的节能型抽油机和长冲程抽油机的数量不断增加。

由此可见,抽油机在各油田的生产中有着举足轻重的地位,并且随着油田的进一步开发,各种新型节能抽油机将会得到广泛地推广和应用。

1.2 国内外抽油机的发展概况1.2.1 国外抽油机的发展概况在国外,研究开发与应用抽油机已有100多年的历史[4]。

游梁式抽油机机构的运动学分析

游梁式抽油机机构的运动学分析

毕业设计(论文)题目游梁式抽油机机构的运动学分析学生联系电话指导教师评阅人教学站点专业______ ______完成日期目录游梁式抽油机概述 (2)一、游梁式抽油机基本种类 (2)二、游梁式抽油机的工作原理 (2)三、常规游梁式抽油机 (4)常规游梁式抽油机的运动分析(下图为ppt演示文稿,请双击打开相关内容) (5)常规游梁式抽油机的悬点载荷计算 (5)一、抽油机悬点载荷简介 (5)二、悬点载荷计算 (6)常规游梁式抽油机减速器扭矩计算 (8)一、抽油机减速器扭矩计算 (8)二、抽油机扭矩特性参数 (11)常规游梁式抽油机性能分析 (13)游梁式抽油机概述随着原油和油气的产出,贮存压力减小。

最终在某一点,贮存压力达到小的必需用人工举升的方式才可以产油。

游梁式抽油机,是一个借鉴了水井工业的理想应用。

自从1925年Trout 设计的油泵演变到现今的具有统治地位游梁是人工举升设备。

历经多年的发展和完善,主要是提高其可靠性和零件的设计方法上。

比如抽油杆材料从木头改变成玻璃钢和塑料加强型。

一、游梁式抽油机基本种类(1)传统型传统的曲柄配重型被广泛的接受和认可,是久经考验的油田“战士”。

支点前面是负载,后面是配重。

(2)前置配重型由于其独特的几何结构和配重特征,低转矩峰值和低动力需求。

运行特点是是快速的下冲程,慢速的上冲程。

减小重型负载上冲程的加速载荷。

降低峰值转矩延长油杆寿命。

(3)结构紧凑型紧凑结构的设计防便用于经常移动的工作方式或者城区的应用,很多部件在工厂已经完成安装。

(4)气压配重型应用压缩气体替代沉重的铸铁配重块并且可以更精确得控制配重。

大大的减轻了系统地重量,运输和安装费用明显降低。

气压配重独特的优点在于更大的增大冲程,而对于铸铁配重结构来说将是非常庞大难于实现。

(5)游梁配重型配重块安装在游梁的另一端,是一种适合浅井应用的经济型。

游梁式抽油机彩图(从左到右依次为(1)~(5))二、游梁式抽油机的工作原理游梁式抽油机是有杆抽油系统的地面驱动装置,它由动力机、减速器、机架和连杆机构等部分组成。

游梁式抽油机运动分析及动态静力分析

游梁式抽油机运动分析及动态静力分析

游梁式抽油机运动分析及动态静力分析第一篇:游梁式抽油机运动分析及动态静力分析游梁式抽油机运动分析及动态静力分析王晓严锦李滨城(江苏科技大学江苏镇江212003)摘要:本文首先应用矩阵法对游梁式抽油机机构进行了数学模型,在此基础上应用了MATLBA/SIMULINK软件进行了运动分析及动态静力分析。

根据对仿真结果的比较分析,可以更好地了解游梁式抽油机的运动学及动力学性能,从而找出进一步提高其工作效率的设计方案。

关键词:游梁式抽油机 MATLAB/SIMULINK 运动分析动态静力析游梁式抽油机具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点,是目前油田上使用广泛的采油装置,如图1所示。

游梁式抽油机的工作过程为首先由电动机经皮带传动将高速旋转运动传递给减速器,再由曲柄连杆机构将旋转运动变为游梁的上、下摆动。

挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞作上、下往复运动,将油液抽至地面完成其工作要求。

本文在应用矩阵法对游梁式抽油机进行运动学及动力学建模的基础上,借助MATLAB/SIMULINK对设计参量进行了辅助分析,为对其进行进一步的优化设计研究提供了帮助。

图1 游梁式抽油机1、运动分析建立如图2所示直角坐标系,根据图2所示的矢量封闭多边形得 : (1)将各矢量分别向 x 轴和 y 轴投影,得到投影方程为(2)将式(2)对时间进行一次求导并整理成矩阵形式,得速度表达式为 :(3)对矩阵(3)进行时间一次求导得加速度表达式为:(4)图2 游梁式抽油机机构运动简图图3 构件1的受力分析图2、动态静力分析游梁式抽油机机构有4个铰链,每个铰链受杆的作用分别有x , y 方向的两个分力,另外还有一个待求的平衡力矩共9个未知量,需列出九个方程求解。

其中需要用到的量还有各构件所受的惯性力及惯性力矩。

根据运动分析求得的各构件的角速度和角加速度,可以计算出各构件的质心加速度,从而可得各构件所受惯性力及惯性力矩。

如图3所示,对构件1进行受力分析。

电机直驱游梁式抽油机机构力学性能分析

电机直驱游梁式抽油机机构力学性能分析

电机直驱游梁式抽油机机构力学性能分析电机直驱游梁式抽油机机构力学性能分析引言:电机直驱游梁式抽油机是一种新型的抽油机,相比传统抽油机具有结构简单、高效节能等优点。

本文将对电机直驱游梁式抽油机的机构力学性能进行详细分析。

一、电机直驱游梁式抽油机的结构及工作原理电机直驱游梁式抽油机由电机、齿轮装置、游梁、曲轴机构和油泵等组件组成。

工作时,电机通过齿轮装置直接驱动游梁上下运动,从而实现油泵的泵油动作。

二、电机直驱游梁式抽油机的受力分析在正常工作条件下,电机直驱游梁式抽油机承受着多种力的作用,需要进行受力分析以保证其正常运行。

1. 游梁的自重力游梁作为机构的主体之一,其自重力对整个抽油机的力学性能有重要影响。

游梁质量分布均匀,可以视为一个质量集中的物体,对游梁的自重力可以通过重力的方向乘以其质量进行计算。

2. 曲轴机构的力曲轴机构是实现游梁运动的关键部件,受到排油力的作用。

在运动学分析的基础上,应用牛顿第二定律,可以计算出曲轴机构所受到的力。

3. 油泵的力油泵在工作时需要克服摩擦力和压力的阻力,从而提供足够的工作能力。

油泵所受力的计算需要考虑摩擦力和压力的大小和方向。

4. 游梁间接受到的力游梁连接齿轮装置和油泵,作为传递力的媒介,会间接受到一部分力。

这部分力需要通过齿轮装置的力传递原理进行计算。

三、电机直驱游梁式抽油机的力学性能评价电机直驱游梁式抽油机的力学性能评价可以从以下几个方面进行。

1. 抽油效率抽油效率是衡量抽油机性能的重要指标之一,其高低直接影响到油田的开采效果。

抽油效率的计算可以通过输入功率和输出功率之间的比值进行。

2. 受力情况通过对电机直驱游梁式抽油机的受力情况进行分析,可以评价其受力均匀性以及各个部件的受力情况是否合理。

合理的受力分布可以有效提高抽油机的使用寿命。

3. 运动学性能通过运动学分析,可以评价电机直驱游梁式抽油机的运动参数是否符合设计要求,比如游梁的运动速度和加速度是否达到预期目标。

抽油机悬点运动规律及载荷分析

抽油机悬点运动规律及载荷分析

第二节 抽油机悬点运动规律及载荷分析一、游梁式抽油机悬点运动规律四连杆机构:以游梁支架轴和曲柄轴的连线为固定杆,以曲柄、连杆和游梁为三个活动杆所组成的四连杆机构。

如图3-21所示,抽油机在一个冲程中,悬点的速度和加速度不仅大小在变化,而且方向也在不断改变。

上冲程前半个冲程为加速运动,加速度方向向上;后半个冲程为减速运动,加速度方向向下。

下冲程前半个冲程为加速运动,加速度方向向下;后半个冲程为减速运动,加速度方向向上。

其最大速度发生在下、下冲程的中点,在上、下死点处速度为零;其最大加速度发生在上、下死点处,在上、下冲程的中点加速度为零。

上下死点处的最大加速度分别为:)1(220max lr s a +==ωϕ (3-12) )1(22max l r s a --==ωπϕ (3-13) 二、抽油机悬点载荷计算与分析(一)静载荷1.抽油杆柱载荷上冲程,悬点承受着整个抽油杆柱的重力为:g L f W s r r ρ= =Lg q r (3-21)对于多级抽油杆:g ┅L q L q W r r r )(2211++=式中 r W —— 抽油杆柱的重力,N ;r f —— 抽油杆的截面积,m 2;L —— 抽油杆柱的长度,m ;s ρ—— 抽油杆材料(钢)的密度,3/7850m kg s =ρ。

r q —— 每米抽油杆的平均质量,kg/m ;(可查表3-1)21r r 、q q —— 用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的每米平均质量,kg/m ; 21、L L —— 用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的长度,m 。

下冲程,作用在悬点上的杆柱载荷等于抽油杆柱的重力减去杆柱受到的浮力:g L f W l s r r )(ρρ-='或b W Lgb q W r r r ==' (3-23)式中 'r W —— 抽油杆柱在液体中的重力,N ;sl s b ρρρ-=――抽油杆的失重系数 l ρ—— 抽汲液体的密度,3/m kg ;当原油含水时,可用下式近似计算:w w w o l f f ρρρ+-=)1( (3-24)式中 o ρ—— 原油密度,3/m kg ;w ρ—— 水的密度,3/m kg ;w f —— 原油含水率,小数。

游梁式抽油机的详解

游梁式抽油机的详解

维修保养工作可以概括为十个字: “清洁、紧固、 润滑、防腐、调整”。
清洁 —— 指清洁卫生,清洗呼吸阀、刹车片。
紧固 —— 指紧固各部件间的连接螺丝。
润滑——对各加油点 (部位)定期添加润滑油脂,检 查减速箱机油是否足够。
调整 —— 即对整机的水平、对中、平衡、控制系统 等为主的调整。 防腐: 对脱漆、生锈部位刷漆或涂油
------光杆冲程,m
6、主要部件的作用
(1)驴头 ?它的作用是保证抽油时光杆始终对准井口中心位置。 驴头的弧线是以支架轴承为圆心,游粱前臂长为半径 画弧而得到的. ?修井时可将驴头从井口移开,方便作业.移开的方 式有三种,即:侧转式、上翻式,可卸式. ?(2)游梁 ? 游梁固定在支架上,前端安装驴头承受井下负荷, 后端连接横梁、连杆、曲柄、减速箱传递电动机的动 力.
杆式泵的特点:结构复杂,制造成本高, 排量小,修井工作量小,故适合下泵 深度大产量较小的井。
?(1)管式泵 ?1)泵径较大,排量大,适 用于产量高、油井较浅、 含砂较多、气量较小的井 使用。 ?2)结构简单,加工方便, 价格便宜。 ?3)不适用于深井。 ?4)由于管式泵工作筒接在 油管下端,检泵换泵需起 油管。
一、抽油机
抽油机是抽油井 地面机械传动装置,它 和抽油杆、抽油泵配合 使用,能将井下原油抽 到地面。
?1、分类
?按照抽油机的结构 和工作原理不同,可 分为游梁式抽油机和 无游梁式抽油机。 ?游梁式抽油机按结 构不同可分为前移式 ( 前置式 )和普通式, 普通式的支架在驴头 和曲柄连杆机构之 间.前移式的曲柄连 杆机构位于驴头和游 梁支架之间。即曲柄 连杆机构前移。
4.新系列游梁式抽油机代号
? 例如CYJ3—1. 2--7(H)Y表示该机为游梁 式抽油机;悬点最大负荷为30kN;光杆最大 冲程为1.2m;其减速箱曲柄轴最大扭矩为 7kN.m;减速箱齿轮为点啮合圆弧齿轮传动型 式;为游梁式平衡方式.

游梁式抽油机运动参数的精确解

游梁式抽油机运动参数的精确解

石油学报 1998年4月A CTA PETROL E I S I N I CA第19卷 第2期游梁式抽油机运动参数的精确解王常斌Ξ陈涛平 郑俊德(大庆石油学院)摘 要 根据游梁式抽油机四连杆机构的几何关系和运动特点,建立了游梁的摆动方程,并由该方程得出了游梁摆角变化规律以及悬点运动的位移、速度和加速度的计算公式,从而给出了求游梁式抽油机悬点运动参数精确解的一种计算方法。

以CYJ 1023237HB 型抽油机为例,计算了其悬点运动参数,并给出了与简化为简谐运动和曲柄滑块机构运动的对比曲线;分析表明,悬点的上、下死点位置不是常规认为的180°和360°(或0°)曲柄转角,因而按常规计算时悬点位移将出现负值。

为此,给出了确定悬点运动死点位置的方法,并计算出CYJ 1023237HB 型抽油机在给定条件下的上、下死点位置为178°7′3″和358°2′37″曲柄转角。

该方法既适用于曲柄任意方向旋转的游梁式抽油机,也适用于前置式抽油机,同时还可供研究其它类型抽油机运动规律时参考。

主题词 抽油机 运动 位移 速度 加速度 曲柄1 前 言游梁式抽油机悬点运动的位移、速度和加速度,是抽油机结构设计及力学分析的重要运动参数。

目前,常用的简化方法只能给出其近似解[1],不能满足精确计算的需要;文献2以若干个相关角度的三角函数形式给出了悬点运动加速度的精确计算公式,但没有给出悬点运动的位移和速度计算公式;文献3虽然给出了悬点运动的位移、速度和加速度的精确计算公式,但整个推证过程和结果表达式繁杂,应用不便。

为此,作者根据游梁式抽油机四连杆机构的几何关系和运动特点,通过建立游梁摆动方程,得出了求游梁式抽油机悬点运动参数的一种方法。

常规认为,悬点的上、下死点位置是对应180°和360°(或0°)曲柄转角,因此计算中常将0°曲柄转角作为参照点,而实际上由于悬点的上、下死点位置不是180°和360°(或0°)曲柄转角,因而使悬点位移的计算结果常出现负值,作者针对这一问题给出了确定悬点死点位置的方法。

3-2抽油机悬点运动规律及载荷分析

3-2抽油机悬点运动规律及载荷分析

Wr frL(s l )g
(2) 两个液柱载荷计算式的区别,即
Wl ( f p fr )Ll g
Wl f pLl g
其中:Wl —又称上下冲程过程中静载荷的变化量或转移 量,即上、下冲程静载荷的差值。

一、游梁式抽油机悬点运动规律
悬点:抽油杆在驴头上的悬挂点。
上冲程前半个冲程为加速运动, 加速度方向向上;后半个冲程为减速 运动,加速度方向向下。
下冲程前半个冲程为加速运动, 加速度方向向下;后半个冲程为减速 运动,加速度方向向上。

第二节 抽油机悬点运动规律及载荷分析
第二节 抽油机悬点运动规律及载荷分析
研究目的:
研究抽油装置动力学,从而进行抽油装置的设计、选择以及工 作状况分析。
游梁式抽油机可以看成四连杆机 构。
四 固定杆:游梁支架轴和曲柄轴
连 杆
的连线

构 游动杆:曲柄、连杆和游梁
抽油机悬点运动简图

第二节 抽油机悬点运动规律及载荷分析
最大速度发生在下、下冲程的中点,在上、下死点处速度为 零。而最大加速度发生在上、下死点处,在上、下冲程的中点加 速度为零。
上死点处的最大加速度分别为:
amax
s 2(1 2
r) l
0
下死点处的最大加速度分别为:
amax
s 2
2 (1
r l
)
180

第二节 抽油机悬点运动规律及载荷分析
(二)动载荷
动载荷是随悬点位移或速度变化的载荷。
1.惯性载荷
上冲程:前半冲程加速度为正,即加速度 向上,则惯性力向下,从而增加悬点载荷;后 半冲程中加速度为负,即加速度向下,则惯性 力向上,从而减小悬点载荷。

浅谈油田游梁式抽油机研究

浅谈油田游梁式抽油机研究

浅谈油田游梁式抽油机研究摘要:游梁抽油机自诞生以来,历经了数百年应用,经历了各种工况和地况,目前是世界上应用最广泛的抽油设备之一。

游梁式抽油机隶属于有杆抽油装置,它由动力机、减速器、机架和四连杆机构等部分组成。

它是将动力机的连续圆周运动边成抽油杆柱及抽油泵柱塞的往复直线运动,从而将地下的原油开采出来。

本文通过研究油田几种常见游梁抽油机的结构和工作原理,对抽油设备在工作中产生的问题进行总结和分析。

并对油田今后采用的抽油机型号和数量进行了预测。

关键词:油田游梁式油机预测改进引言虽然这种抽油机仍旧在油田普遍使用,但是,由于它受交变载荷的作用,曲柄平衡效果差,减速器输出的轴峰值扭矩大,增加了装机功率,工作效率低。

根据现有数据推算,在未来的一段时间内,油田将进入抽油机更新时期。

所以,设计抽油机时,一定要考虑抽油机本身主要构件的受力状况,增加构建的可靠性。

在机型选择上,有向长冲程、低冲次、小载荷、小减速器发展的趋势。

一、游梁式抽油机结构组成目前由于游梁式抽油机在油田生产应用中有很多变种和形式,因此以油田应用最为广泛的常规型游梁式抽油机为例进行说明。

驴头装在游梁前端。

它有一个较大的弧面,两根钢丝绳挂在驴头弧面上部的悬绳器上。

驴头的作用是将游梁前端的往复圆弧运动转变为抽油光杆的垂直直线往复运动,从而保证抽油时光杆始终对准井口中心位置,所以驴头弧面在结构上是以游梁轴承支点为圆心,以游梁前臂长为半径的圆弧面。

目前,游梁式抽油机多采用侧转式驴头,主要是修井时驴头移开井口比较方便。

游梁式抽油机的曲柄是成对使用的,分别装在减速器输出轴的两端。

在曲柄上装有根据油井工况所配的平衡块。

平衡块可以沿曲柄侧面移动,以调整平衡能力,取得较好的平衡效果。

常规抽油机的平衡块都是条形的,它具有矩形截面的铸铁件,截面尺寸由中心向外减少曲柄大端与减速器轴间采用键加过盈连接,曲柄端头洗成通槽,以便可以产生较大的弹性变形,用螺母和螺栓将曲柄夹紧在减速器的输出轴上,从而在孔与轴的结合面产生较大摩擦力,增加连接的可靠性。

游梁式抽油机工作原理

游梁式抽油机工作原理

游梁式抽油机工作原理
梁式抽油机是一种常用于石油开采的设备,其工作原理主要分为五个步骤:启动、抽油、排油、停止和循环。

首先,在启动阶段,电动机、发动机或其它外部能源会驱动抽油机的工作,将其带动。

其次,抽油阶段是梁式抽油机的核心步骤。

当启动后,抽油机会使抽油杆与抽油泵连接,然后通过上下运动来提取地下的油藏中的石油。

具体实施时,抽油杆和抽油泵一起下降进入油井中,然后再上升,带动抽油泵从井底抽取石油。

第三,排油阶段是指当抽油机向上运动时,将抽取的石油从抽油泵中排出。

这是通过抽油泵的阀门来实现的,当抽油杆向上运动时,石油会被排出。

第四,停止阶段是指抽油机运行结束后的阶段。

一旦需要停止抽油机的工作,抽油机将停止运动,并进入待机状态。

这通常是通过控制系统来实现的,如关闭电动机或停止外部能源供应。

最后,循环阶段是指抽油机的循环工作。

一旦抽油机停止,等待下一个工作周期,它可以重新启动并重复之前的步骤,即再次进行抽油、排油等操作。

总的来说,梁式抽油机通过抽油杆和抽油泵的协同工作,实现了油井中的石油抽取和排出,从而实现石油的开采。

它是一种简单、可靠的设备,在石油工业中得到广泛应用。

游梁式抽油机的详解PPT幻灯片课件

游梁式抽油机的详解PPT幻灯片课件
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4.新系列游梁式抽油机代号
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例如CYJ3—1. 2--7(H)Y表示该机为游梁 式抽油机;悬点最大负荷为30kN;光杆最大 冲程为1.2m;其减速箱曲柄轴最大扭矩为 7kN.m;减速箱齿轮为点啮合圆弧齿轮传动型 式;为游梁式平衡方式.
5、平衡方式特点
(1)游梁平衡 游梁的尾部装设一定重量的平衡块,平衡方 式简单,适用3吨以下的轻型抽油机。
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(6)悬绳器 它是连接光杆和驴头的柔性连接件, 还可以供动力仪测示功图用. (7)底座:它是担负起抽油机全部重量 的惟一基础。下部与水泥混凝土的基 础由螺栓连接成一体。上部与支架、 减速器由螺栓连接成一体。由型钢焊 接而成,是抽油机机身的基础.
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(8)减速器座:它的作用是固定减速器,承担减速 器的重量并使减速器提高,使曲柄能够旋转。高基 础井则无筒座,它由厚钢板焊接而成,与底座焊接 在一起,顶面加工水平,并有螺栓孔与减速器连接。
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• 当活塞上行时,游动阀受油管内活塞以上液柱的压 力作用而关闭,并排出活塞冲程一段液体,固定阀由于 泵筒内压力下降,被油套环形空间液柱压力顶开,井内 液体进入泵筒内,充满活塞上行所让出的空间。
• 当活塞下行时,由于泵筒内液柱受压,压力增高, 而使固定阀关闭。在活塞继续下行中,泵内压力继续升 高,当泵筒内压力超过油管内液柱压力时,游动阀被顶 开,液体从泵筒内经过空心活塞上行进入油管.
(14)支架:支架支撑着游梁全部重量和它所承担的重 量,而且是游梁的可靠支柱。
(15)工作梯及护圈:工作梯是安装游梁、处理驴头偏
斜、给中轴加注黄油、平时的检查以及上下游梁等方
便工作的扶梯。护圈叫安全圈,在我们高空作业时起
到安全保护作用。
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游梁式抽油机的工作原理游梁式抽油机是有杆抽油系统的地面驱动装置,它由动力机、减速器、机架和连杆机构等部分组成。

减速器将动力机的高速旋转运动变为曲柄轴的低速旋转运动;曲柄轴的低速旋转圆周运动由连杆机构变为驴头悬绳器的上下往复直线运动,从而带动抽油泵进行抽油工作。

游梁式抽油机是机械采油设备中问世最早的抽油机机种,基本结构如图1所示:图1 常规游梁式抽油机基本机构图1-刹车装置2-电动机3-减速器皮带轮4-减速器5-动力输入轴6-中间轴7-输出轴8-曲柄9-曲柄销10-支架11-曲柄平衡块12-连杆13-横梁轴14-横梁15-游梁平衡块16-游梁17-支架轴18-驴头19-悬绳器20-底座常规游梁式抽油机的运动分析(下图为ppt 演示文稿,请双击打开相关内容)常规游梁式抽油机的运动分析常规游梁式抽油机的悬点载荷计算一、抽油机悬点载荷简介当游梁式抽油机通过抽油杆的上下往复运动带动井下抽油泵工作时,在抽油机的驴头悬点上作用有下列几类载荷:(1)静载荷包括抽油杆自重以及油管内外的液体静压作用于抽油泵柱塞上的液柱静载荷。

(2)动载荷由于抽油杆柱和油管内的液体作非匀速运动而产生的抽油杆柱动载荷以及作用于抽油泵柱塞上的液柱动载荷。

(3)各种摩擦阻力产生的载荷包括光杆和盘根盒间的摩擦力、抽油杆和油液间的摩擦力、抽油杆(尤其是接箍)和油管间的摩擦力、油液在杆管所形成的环形空间中的流动阻力、油液通过泵阀和柱塞内孔的局部水力阻力,还有柱塞和泵筒之间的摩擦阻力。

抽油机有杆泵运动1个周期内的4个阶段1—抽油杆; 2—油管; 3—泵筒有杆泵的具体运行过程:1.电机提供动力给齿轮箱。

齿轮箱降低输出角速度同时提高输出转矩。

2.曲柄逆时针转动同时带动配重块。

曲柄是通过联接杆连接游梁的,游梁提升和沉降活塞。

驴头在最低位置的时候,标志着下冲程的止点。

可以注意到曲柄和连接杆此时在一条直线上。

3.上冲程提升驴头和活塞,随之油背举升。

在上止点,所有的铰链在一条直线。

这种几种结构局限了连接杆的长度。

4.活塞和球阀。

球阀是液体流动驱动开闭的。

上冲程中,动阀关闭静阀开启。

活塞上部的和内部的液体从套管中被提升出去,同时外部液体补充进来。

下冲程,动阀开启阀法关闭。

液体流入活塞而且没有液体回流油井。

二、悬点载荷计算j d W W W =+ j W ---悬点静载荷; d W ---悬点动载荷;(1)悬点静载荷1.抽油杆自重计算在上下冲程中,抽油杆自重始终作用于抽油机驴头悬点上,是一个不变的载荷,它可以用下列式子计算:'/1000r r r p r p W A gL q L ρ=='r W -抽油杆自重,kN; p L -抽油杆总长度,m;r A -抽油杆的截面积,m 2;g 重力加速度,9.81N/kg 2;r ρ-抽油杆的密度,kg/m 3;r q -每米抽油杆自重,kN/m 。

对于组合杆柱,如果级数为K,则可用下式计算:r q =1kri i i q ε=∑ri q ---第i 级抽油杆住每米自重,KN/m;i ε----第i 级杆柱长度与总长之比值;由于抽油杆全部沉没在油管内的液体之中,所以在计算悬点静载荷时,要考虑液体浮力的影响。

用r W 代表抽油杆柱在液体中的自重,则它可以用下式计算:'()(1)f r r f r p r rW A L g W ρρρρ=-=-=(1-0.127f ρ)**r p q L 其中,f ρ---井液密度,t/3m ;r W ---液体中抽油杆自重;2. 作用于柱塞的液柱静载荷计算作用于柱塞上的液柱载荷随着抽油泵阀门开闭状态的不同而变化。

下冲程时,柱塞上的游动阀是打开的,柱塞上下连通。

若不计井液通过游动阀和柱塞孔的阻力,则柱塞上下的井液压力相等,作用于柱塞上的液柱载荷等于零。

上冲程时,游动阀关闭而固定阀打开,柱塞上下不再连通。

柱塞上面的液体压力等于油管内液体静压力,而柱塞下面的液体压力,忽略液体通过固定阀时的阻力,等于油管外动液面以下液柱的静压力。

这一压力差在柱塞上产生液柱载荷f W (单位kN ):f W = f ρ*g*(p L -h)* p A =f ρ*g*0H * p A式中,f W ---作用于柱塞的液柱载荷;f ρ---井液密度,t/3m ;g----重力加速度,g=9.81m/2s ;p L ---抽油杆总长或挂泵深度,m;h---泵的沉没深度,m;0H ---油井动液面深度,m p A ---泵的柱塞面积,2m 3.悬点静载荷计算上冲程时,悬点静载荷等于上述两项载荷之和,则有:j W = r W +f W下冲程时, 悬点静载荷等于抽油杆柱在液体中的自重,则有:j W = r W(2)悬点动载荷1.抽油杆柱动载荷抽油杆和液柱在非匀速运动过程中产生惯性力而作用于抽油机悬点上的载荷称为动载荷。

惯性力的方向与加速度方向相反。

在抽油机系统中,我们规定取向上加速度为正,即取向下的载荷为正。

忽略抽油杆的弹性,将其视为一集中质量,则抽油杆柱动载荷就等于抽油杆质量与加速度的乘积。

rd W ≈ j W ×a g = j W g×(2***dTF d TF d d ωωωθθ+)=r p r L A a ρ rd W ---抽油杆柱动载荷;j W ---悬点静载荷;a ---悬点加速度(驴头圆弧切向加速度);g----重力加速度,g=9.81m/2s ;ω--- 曲柄角速度;θ----曲柄转角;p L -抽油杆总长度,m;r A -抽油杆的截面积,m 2; r ρ-抽油杆的密度,kg/m 3;TF --扭矩因数,m;代表单位悬点载荷在曲柄轴上产生的扭矩.TF =v ω;v----悬点速度;ω--- 曲柄角速度;2.油液柱动载荷忽略液体的可压缩性。

则液柱动载荷就等于液柱质量与液柱运动加速度的乘积。

但由于油管内径与抽油泵直径不同,故抽油杆与油管形成的环形空间中液体的运动速度和加速度不等于抽油泵柱塞的运动速度和加速度(当忽略抽油杆的弹性时,柱塞泵的运动速度和加速度等于悬点运动速度和加速度),为此引入加速度修正系数ξ。

'/f fd W W a g ξ= 其中,p ri r A A A A ξ-=-,p A ---泵的柱塞面积,2m ;r A -抽油杆的截面积,m 2; i A —用油管内径计算的流通面积,m 2;'f W —作用下柱塞环形面积上的液柱重量,kN;'()f f p p r W gL A A ρ=-3.悬点动载荷计算上冲程时悬点的动载荷等于抽油杆的动载荷和液柱动载荷之和。

()/d rd fd r f W W W W W a g ξ=+=+下冲程时,液体的运动速度和加速度很小,其动载荷可以忽略不计,故 /d rd r W W W a g ==常规游梁式抽油机减速器扭矩计算一、抽油机减速器扭矩计算减速器扭矩指的是游梁式抽油机在减速器输出轴(也称曲柄轴)上实际产生的扭矩。

其大小和悬点载荷、冲程长度、抽油机四杆机构杆长比值以及抽油机的平衡状况有关。

现以曲柄平衡的游梁式抽油机为例来推导曲柄轴扭矩的一般计算公式(见下图所示)。

按照习惯,当曲柄连杆机构施加于输出轴上的扭矩方向与曲柄轴的旋转方向一致时(主动力矩),扭矩为负值;相反时,扭矩为正值(阻力矩)。

抽油机扭矩计算图为便于计算,现将下列符号设定为:0Q —摆动部件自重(游梁、驴头、横梁等),kN;0l —摆动部件重心至游梁支承的距离,m;b J —摆动部件的转动惯量,103kg·m 2; W —作用于驴头悬点的载荷,kN;'δ—游梁与水平线之间的夹角;b ε—游梁转动的角加速度,2S -;M —曲柄处于水平位置时平衡重与曲柄自重对减速器输出轴中心的力矩,kN m;τ—平衡相位角,即曲柄轴中心到平衡重重心之连线与曲柄半径R 的夹角,由R 到连线按旋转方向度量;b η—四杆机构的传动效率,b η=0.92—0.96。

摆动部件自重可以转化为作用于悬点处的载荷B ,B 称为游梁式抽油机的结构不平衡重。

00Q l B A= 在抽油机中规定:当摆动部件重心位于游梁后臂上时,B 为正值;重心位于前臂上时,B 为负值。

B 值可以用以下方法测定:将连杆曲柄销从曲柄上脱开,在悬点处施加一铅垂方向的力,使游梁保持水平位置;测量所施加的力,即为B 值,单位是kN 如果该力向下,B 为正值;该力向上,B 为负值。

悬点载荷与结构不平衡重的差值cos 'W B δ-称为纯光杆载荷。

根据虚位移原理,当忽略四连杆中的摩擦损失以及摆动部件的转动惯性时,纯光杆载荷在曲柄轴上产生的扭矩wn T 为:()()cos '/cos 'wn T W B v wW B TF δδ=-=-式中,wn T —纯光杆载荷扭矩,kN·m;v —悬点速度,m/S;w —曲柄角速度,1/s;TF —扭矩因数,m;代表单位悬点载荷在曲柄上产生的扭矩。

sin sin vAR TF C αωβ== 因ω=常数,TF 故随曲柄转角ω的变化规律与悬点速度的变化规律一致。

如果计及四连杆机构的摩擦损失和摆动部件的转动惯性,再加上曲柄平衡扭矩,则在曲柄上的净扭矩n T 的一般计算公式为:()cos 'sin m b b n b J T W B TF M A εηδθτ⎛⎫=-+-+ ⎪⎝⎭式中:m 为指数; TF >0时,m=-1; TF <0时,m=l 。

上式虽是针对曲柄平衡的游梁式抽油机的,但也可适用于复合平衡梁平衡和曲柄平衡组合)以及纯油梁平衡抽油机。

对于复合平衡抽油机,可将游梁平衡重的效应纳入结构不平衡重之中。

b b o o Q l Q l B A A=+ 式中,b Q —游梁平衡重重量,kN;b l —游梁平衡重重心到游梁支承中心的距离,m 。

对于纯游梁平衡重,可令式中的M =0 。

利用公式计算n T 时,需要知道转动惯量b J 的数据。

实际计算时,动惯量在曲柄轴上产生的扭矩对净扭矩的影响不大,工程计算时可以忽略。

在大多数有关抽油机的文献中,均不计四连杆机构摩擦的影响而取b η=1; 净扭矩的计算公式进一步简化为:()()sin n T W B TF M θτ=--+但是,四杆机构的效率b η,对净扭矩的影响相当大。

b η=0.93与b η=1相比较,最大扭矩增加了21%。

因此,在计算减速器扭矩时,还是考虑抽油机四连杆机构效率为好。

由减速器扭矩计算的一般公式可知:在曲柄旋转一周的过程中,减速器扭矩随曲柄转角θ作周期性的变化,其变化规律可用扭矩曲线来表示。

曲柄平衡的游梁式抽油机的减速器净扭矩是由载荷扭矩与曲柄平衡扭矩两部分组成,所以在扭矩曲线图上往往绘有3条扭矩曲线:载荷扭矩曲线、平衡扭矩曲线及净扭矩曲线。

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