6碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車設(shè)計畢業(yè)論文

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1、目錄1緒論11.1碳纖維桿的發(fā)展情況11.1.1碳纖維桿的國外發(fā)展11.1.2碳纖維桿的國內(nèi)發(fā)展11.1.3碳纖維桿的結(jié)構(gòu)特點21.2碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車的發(fā)展及特點41.2.1碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車的發(fā)展情況41.2.2碳纖維桿作業(yè)車的結(jié)構(gòu)特點52碳纖維桿作業(yè)車夾持裝置方案對比分析92.1齒輪組方案對比92.2動力方案對比103碳纖維桿作業(yè)車夾持裝置設(shè)計分析113.1夾持裝置的工作原理113.2鏈傳動設(shè)計123.2.1夾持塊整體結(jié)構(gòu)受力分析123.2.2鏈條設(shè)計133.2.3鏈輪設(shè)計143.2.4鏈傳動的張緊

2、與潤滑163.3齒輪組設(shè)計163.3.1選定齒輪類型，精度等級，材料和齒數(shù)163.3.2齒輪扭矩173.3.3彎曲疲勞許用應(yīng)力173.3.4試算小齒輪分度圓直徑183.3.5計算齒比高183.3.6載荷系數(shù)183.3.7齒形系數(shù)183.3.8比較選擇系數(shù)193.3.9尺寸計算193.3.10齒輪零件圖193.4鏈輪軸設(shè)計203.4.1基本參數(shù)203.4.2鏈輪上的力203.4.3初步確定軸直徑203.4.4軸結(jié)構(gòu)設(shè)計203.4.5力分析簡圖233.4.6求軸上載荷233.4.7按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度263.5

3、液壓馬達(dá)選擇263.5.1功率計算263.5.2轉(zhuǎn)速263.5.3扭矩273.5.4選擇273.5.5連接273.6液壓缸選擇273.6.1夾緊缸的選擇273.6.2張緊缸293.6.3缸體材料及固定293.7夾持塊支架設(shè)計303.8張緊鏈輪支架設(shè)計323.9整體架設(shè)計323.10橫向位移、縱向位移德設(shè)計323.11傳送鏈移動邊位移設(shè)計334碳纖維桿作業(yè)車下放作業(yè)的平衡分析和設(shè)計345碳纖維桿作業(yè)車起下夾持裝置經(jīng)濟(jì)性評價376結(jié)論39參考文獻(xiàn)40致謝421緒論抽油桿是有桿泵抽油系統(tǒng)的重要部件之一。我國三抽(抽油機

4、、抽油桿和抽油泵)井的井?dāng)?shù)占生產(chǎn)油井總數(shù)的80%，其原油產(chǎn)量占全國原油總產(chǎn)量的70%。抽油桿在工作過程中，承受不對稱循環(huán)載荷和腐蝕介質(zhì)的作用，其主要失效形式是疲勞斷裂或腐蝕疲勞斷裂。目前國內(nèi)外使用的抽油桿主要是鋼質(zhì)普通抽油桿，它具有較高的抗疲勞強度、運輸操作方便、價廉等優(yōu)點，但是它存在密度大，耗能高，目前只能用于泵掛深度小于3000m的油井泵徑(38mm)，不能用于超深井泵掛深度3000～4500m，每根抽油桿的最大長度為9.14m，組成抽油桿柱時，用接箍將抽油桿連接起來，抽油桿接頭的失效率占抽油桿總失效率的50

5、%以上，而且由于接箍的外徑較大，減少了接箍外徑與油管內(nèi)徑之間的空間，增加了井液向地面流動的阻力，抗腐蝕性能較差等缺點。因此，普通鋼質(zhì)抽油桿不能滿足深井、超深井、腐蝕井等特殊油井原油開采的需要，成為有桿泵抽油系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)[1]。碳纖維連續(xù)抽油桿采用一種新型材料，在我國采油系統(tǒng)的應(yīng)用獲得了初步的成功，尤其在這一技術(shù)中的產(chǎn)品性能、節(jié)能效果，與國外的專用作業(yè)車比較有一定的優(yōu)勢，顯示出了其大面積推廣的巨大經(jīng)濟(jì)價值。1.1碳纖維桿的發(fā)展情況1.1.1碳纖維桿的國外發(fā)展20世紀(jì)90年代初，為了克服普通鋼抽油桿質(zhì)量大、耗能高

6、、失效頻繁、活塞效應(yīng)大、起下作業(yè)速度慢、易偏磨的缺點[2]，美國利用其航空航天和材料技術(shù)的優(yōu)勢，成功研制碳纖維桿、專用的油井作業(yè)設(shè)備和碳纖維桿–鋼抽油桿的混合抽油桿柱設(shè)計軟件。1991年至1995年美國在33口抽油井中使用碳纖維桿，平均泵掛深度為1444m，碳纖維桿的長度占整個抽油桿柱長度的平均比例為61.8%，井底的平均溫度42.7℃，平均日產(chǎn)液91.7t。其中有1口井正常運行了4a，另1口含H2S的井正常運行了3a。這33口井在4年半的礦場試驗中共作業(yè)45井次，最主要的失效形式是鋼接頭疲勞斷裂和碳纖維桿端部連

7、接部位失效，其次是由于碳纖維桿受壓應(yīng)力引起失效[3]。1.1.2碳纖維桿的國內(nèi)發(fā)展我國在20世紀(jì)90年代開始研制，引進(jìn)碳纖維連續(xù)抽油桿。1998年前后國內(nèi)開始研制該產(chǎn)品。2000年陳厚等介紹了以環(huán)氧樹脂作為樹脂基體，以碳纖維作為增強材料，采用拉擠成型工藝生產(chǎn)樹脂基碳纖維桿，并分析和討論了該連續(xù)生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)的問題。他們提出的工藝可連續(xù)成型，自動化程度高，且成型制品力學(xué)性能優(yōu)異，是生產(chǎn)連續(xù)抽油桿的一種較好的工藝方法。2000年開始，顧雪林和楊小平等進(jìn)行了碳纖維桿的制造和作業(yè)工藝及裝備的研究，已制備出耐溫等級分別為

8、90、120和150℃的碳纖維桿，其中耐溫等級為90℃的桿已正常生產(chǎn)并投入現(xiàn)場使用。在乙烯基酯樹脂碳纖維拉擠復(fù)合材料方面申請了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利，在碳纖維桿與金屬接頭的連接方面取得了突破性進(jìn)展，在產(chǎn)品實驗室疲勞實驗和所有下井的工況試驗中獲得100%的成功。2001年吳則中等人詳細(xì)介紹了美國碳纖維桿碳纖維的研究、生產(chǎn)、油田應(yīng)用等情況，指出：碳纖維抽油桿適用于高含水油井、