[論文]抽油桿柱設(shè)計(jì)

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1、目錄前言11.工程背景11.1抽油桿柱設(shè)計(jì)21.2抽油機(jī)為什么要加平衡裝置？22.設(shè)計(jì)要求和相關(guān)數(shù)據(jù)、圖像32.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)要求和有關(guān)數(shù)據(jù)：32.2機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)3常見(jiàn)的抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：32.3尺度綜合及運(yùn)動(dòng)分析52.4理論數(shù)據(jù)62.5當(dāng)把驢頭放在右方113.替代機(jī)構(gòu)173.1.油缸機(jī)構(gòu)173.2.凸輪機(jī)構(gòu)173.3.齒輪機(jī)構(gòu)184.實(shí)驗(yàn)中碰到的主要難題204.1問(wèn)題和矛盾：204.2解決問(wèn)題的思路：204.3問(wèn)題和矛盾：214.4解決問(wèn)題的思路：215.解決問(wèn)題的思路235.1設(shè)計(jì)階段

2、。235.2.搭接階段25致謝291—刖吞從地層中開(kāi)采石油的方法可分為兩大類：一類是利用地層木身的能量來(lái)舉升原油，稱為自噴采油法；另一類是由于地層本身能量不足，必須人為地用機(jī)械設(shè)備給井內(nèi)液體補(bǔ)充能量，才能將原油舉升到地面，稱為人工舉升采油法或者機(jī)械采油法，目前有齊種各樣的人工舉升采油法。1?工程背景從地層中開(kāi)采石油的方法可分為兩大類：一類是利用地層本身的能量來(lái)舉目前有各種各樣的人工舉升采油法:升原油，稱為自噴釆油法；另一類是由于地層本身能量不足，必須人為地用機(jī)械設(shè)備給井內(nèi)液體補(bǔ)充能量，才能將原油

3、舉升到地而，稱為人工舉升采油法或者機(jī)械采油法，S他方法圖1.1人工舉升采油法凡是不利用抽油桿柱傳遞能量的抽油設(shè)備統(tǒng)稱為無(wú)桿抽油設(shè)備，凡是利用抽油桿柱上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的抽油設(shè)備統(tǒng)稱為有桿抽油設(shè)備。利用抽油桿柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的井下單螺桿抽油泵裝置雖然也有抽油桿，但是在習(xí)慣上不列入冇桿抽油設(shè)備。冇桿抽油方法是應(yīng)用最早也是最為廣泛的一種人工舉升采油法，早在右油工業(yè)問(wèn)世時(shí)，就開(kāi)始采用這一方法進(jìn)行采油。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，有桿抽油設(shè)備也不斷完善。目前，在各種人工舉升采油方法中，有桿抽油仍居首要地位。冇桿抽

4、油設(shè)備冇三部分組成：一是地而驅(qū)動(dòng)設(shè)備即抽油機(jī)，目前應(yīng)用最廣泛的是游梁式抽油機(jī)；二是井下的抽油泵，它是掛在油管的下端；三是抽油桿柱，它把地面設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給井卜?抽油泵。1.1抽油桿柱設(shè)計(jì)抽油桿柱設(shè)計(jì)經(jīng)歷了幾乎與石油工業(yè)同樣長(zhǎng)的歷史，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，抽油桿柱設(shè)計(jì)方法與整個(gè)石油工業(yè)一起進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期，開(kāi)始進(jìn)入了較準(zhǔn)確、優(yōu)化設(shè)計(jì)階段。在有桿抽油系統(tǒng)中，抽油機(jī)通過(guò)抽油桿柱使井下抽油泵隨Z往復(fù)運(yùn)動(dòng)。從功能的觀點(diǎn)理解，在抽吸系統(tǒng)屮，抽油機(jī)是通過(guò)抽油桿柱將地而能量傳遞給井下抽油泵，使抽油泵進(jìn)行工作

5、。根據(jù)振動(dòng)理論分析，可以認(rèn)為：地面交變的激振力通過(guò)抽油桿柱使井卜?抽油泵隨Z產(chǎn)生周期振動(dòng)響應(yīng)。在工作中，抽油桿柱受地而與井下的循環(huán)載荷作用。而前，在抽油桿柱設(shè)計(jì)的研究與應(yīng)用屮，通常將抽油桿柱的工作狀態(tài)作為復(fù)雜的周期振動(dòng)響應(yīng)分析。1.2抽油機(jī)為什么要加平衡裝置?抽油機(jī)的工作特點(diǎn)是承受一個(gè)交變載荷。上升沖程時(shí)候，抽油機(jī)的驢頭承受作用在活塞截面的液注重量和抽油桿在液注中的重量和摩擦、慣性、振動(dòng)等負(fù)荷：下降沖程時(shí)，抽油機(jī)的驢頭只承受抽油桿在液注屮的重量。上下沖程的負(fù)荷差別非常大，抽油桿無(wú)法正常工作，電機(jī)

6、也容易燒化。為消除上述弊病，必須采用平衡裝置將上下沖程的負(fù)荷茅異將小，使設(shè)備止常運(yùn)轉(zhuǎn)。平衡塊裝在抽油機(jī)游梁尾部或者曲柄上，幫助克服驢頭上的負(fù)荷：在下沖程時(shí)，電機(jī)使平衡塊向上運(yùn)動(dòng)，儲(chǔ)存能量。在平衡塊的作用下，可以減小抽油機(jī)上下沖程的負(fù)荷羌別。抽油機(jī)的平衡方式冇四種：游梁平衡、曲柄平衡、復(fù)合平衡、氣動(dòng)平衡。游梁平衡是指在游梁的尾部裝設(shè)一定重量的平衡塊達(dá)到平衡。這是一種簡(jiǎn)單的平衡方式，適用于3噸以卜?的輕型抽油機(jī)；曲柄平衡是將平衡塊加在曲柄上。適用于10噸以上重型抽油機(jī)，這種平衡方式減少了游梁平衡引起

7、的抽油擺動(dòng),調(diào)整比較方便。但是，曲柄上有很大的負(fù)荷和離心力：復(fù)合平衡是指在一臺(tái)抽油機(jī)上同時(shí)使用游梁平衡和曲柄平衡，英特點(diǎn)是：小范圍內(nèi)調(diào)整時(shí)，可調(diào)整游離平衡塊，大范圍內(nèi)調(diào)整時(shí)，則調(diào)整曲柄平衡塊。這種平衡方式適用于屮深井;氣動(dòng)平衡是指利用氣體的可壓縮性來(lái)儲(chǔ)存和釋放能量的方法達(dá)到平衡的目的?？捎糜?0噸以上重世抽油機(jī)，這種平衡方式減少了抽油機(jī)的動(dòng)負(fù)荷及震動(dòng)，但其裝置精度要求較高，加工比較麻煩。由于平衡裝置的計(jì)算問(wèn)題要涉及到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和很多的工程實(shí)際情形，F(xiàn)而的計(jì)算過(guò)程省略了對(duì)平衡裝置的討論2.設(shè)計(jì)要求

8、和相關(guān)數(shù)據(jù)、圖像2.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)要求和有關(guān)數(shù)據(jù)：我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)的大小是真實(shí)機(jī)構(gòu)尺寸的1/200,在實(shí)際場(chǎng)合中，該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)要求為：1?沖程（m）：2.5m2.懸置點(diǎn)最大負(fù)荷：60KN3?沖次（次/分）：104.外形尺寸：5.5m（長(zhǎng)）*4.5m（高）5.抽油機(jī)工作平穩(wěn)，速度絕對(duì)值應(yīng)小于2m/So6.加速度絕對(duì)值應(yīng)小于3m/s2o2.2機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)常見(jiàn)的抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：抽油機(jī)圖2.1抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中取的尺寸是真實(shí)尺寸的1/200,將上圖的原動(dòng)力裝置及減速裝置用一對(duì)相互