[論文]抽油桿柱設計

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1、目錄前言11.工程背景11.1抽油桿柱設計21.2抽油機為什么要加平衡裝置？22.設計要求和相關數(shù)據(jù)、圖像32.1運動參數(shù)設計要求和有關數(shù)據(jù)：32.2機構選型設計3常見的抽油機的結構如下圖所示：32.3尺度綜合及運動分析52.4理論數(shù)據(jù)62.5當把驢頭放在右方113.替代機構173.1.油缸機構173.2.凸輪機構173.3.齒輪機構184.實驗中碰到的主要難題204.1問題和矛盾：204.2解決問題的思路：204.3問題和矛盾：214.4解決問題的思路：215.解決問題的思路235.1設計階段

2、。235.2.搭接階段25致謝291—刖吞從地層中開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，必須人為地用機械設備給井內液體補充能量，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，必須人為地用機械設備給井內液體補充能量，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備統(tǒng)稱為無桿抽油設備，凡是利用抽油桿柱上下往復運動進行驅動的抽油設備統(tǒng)稱為有桿抽油設備。利用抽油桿柱旋轉運動驅動的井下單螺桿抽油泵裝置雖然也有抽油桿，但是在習慣上不列入冇桿抽油設備。冇桿抽油方法是應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)問世時，就開始采用這一方法進行采油。隨著技術的不斷發(fā)展，有桿抽油設備也不斷完善。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、油設備冇三部分組成：一是地而驅動設備即抽油機，目前應用最廣泛的是游梁式抽油機；二是井下的抽油泵，它是掛在油管的下端；三是抽油桿柱，它把地面設備的運動和動力傳給井卜?抽油泵。1.1抽油桿柱設計抽油桿柱設計經歷了幾乎與石油工業(yè)同樣長的歷史，隨著科學技術的進步，抽油桿柱設計方法與整個石油工業(yè)一起進入了新的發(fā)展時期，開始進入了較準確、優(yōu)化設計階段。在有桿抽油系統(tǒng)中，抽油機通過抽油桿柱使井下抽油泵隨Z往復運動。從功能的觀點理解，在抽吸系統(tǒng)屮，抽油機是通過抽油桿柱將地而能量傳遞給井下抽油泵，使抽油泵進行工作

5、。根據(jù)振動理論分析，可以認為：地面交變的激振力通過抽油桿柱使井卜?抽油泵隨Z產生周期振動響應。在工作中，抽油桿柱受地而與井下的循環(huán)載荷作用。而前，在抽油桿柱設計的研究與應用屮，通常將抽油桿柱的工作狀態(tài)作為復雜的周期振動響應分析。1.2抽油機為什么要加平衡裝置?抽油機的工作特點是承受一個交變載荷。上升沖程時候，抽油機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、振動等負荷：下降沖程時，抽油機的驢頭只承受抽油桿在液注屮的重量。上下沖程的負荷差別非常大，抽油桿無法正常工作，電機

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荷茅異將小，使設備止常運轉。平衡塊裝在抽油機游梁尾部或者曲柄上，幫助克服驢頭上的負荷：在下沖程時，電機使平衡塊向上運動，儲存能量。在平衡塊的作用下，可以減小抽油機上下沖程的負荷羌別。抽油機的平衡方式冇四種：游梁平衡、曲柄平衡、復合平衡、氣動平衡。游梁平衡是指在游梁的尾部裝設一定重量的平衡塊達到平衡。這是一種簡單的平衡方式，適用于3噸以卜?的輕型抽油機；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，這種平衡方式減少了游梁平衡引起

7、的抽油擺動,調整比較方便。但是，曲柄上有很大的負荷和離心力：復合平衡是指在一臺抽油機上同時使用游梁平衡和曲柄平衡，英特點是：小范圍內調整時，可調整游離平衡塊，大范圍內調整時，則調整曲柄平衡塊。這種平衡方式適用于屮深井;氣動平衡是指利用氣體的可壓縮性來儲存和釋放能量的方法達到平衡的目的?？捎糜?0噸以上重世抽油機，這種平衡方式減少了抽油機的動負荷及震動，但其裝置精度要求較高，加工比較麻煩。由于平衡裝置的計算問題要涉及到機構運動學和很多的工程實際情形，F(xiàn)而的計算過程省略了對平衡裝置的討論2.設計要求

8、和相關數(shù)據(jù)、圖像2.1運動參數(shù)設計要求和有關數(shù)據(jù)：我們設計的機構的大小是真實機構尺寸的1/200,在實際場合中，該機構的運動參數(shù)設計要求為：1?沖程（m）：2.5m2.懸置點最大負荷：60KN3?沖次（次/分）：104.外形尺寸：5.5m（長）*4.5m（高）5.抽油機工作平穩(wěn)，速度絕對值應小于2m/So6.加速度絕對值應小于3m/s2o2.2機構選型設計常見的抽油機的結構如下圖所示：抽油機圖2.1抽油機的結構我們在設計過程中取的尺寸是真實尺寸的1/200,將上圖的原動力裝置及減速裝置用一對相互