摘要
抽油机是将石油从地下开采到地上的采油设备，它的产生和使用由来已久，已有百年历史。其中应用最早、普及最广的是游梁式抽油机，早在130年前就诞生了。常规游梁式抽油机具有结构简单、容易制造、可靠性高、耐久性好、维修方便、适应现场工况等优点，在采油机械中占有举足轻重的地位，在今后相当长的一段时间内仍是油田首选的采油设备。但是由于常规游梁式抽油机本身的结构特征，决定了其具有平衡效果差，曲柄轴净扭矩波动大，存在负扭矩、工作效率低和能耗大等缺点。本文主要是针对一种节能效果较好的双驴头抽油机进行设计。双驴头抽油机是将常规游梁式抽油机的游梁后臂加装后驴头, 用驱动绳来代替连杆的硬连接, 以满足变力臂的工作要求。这种抽油机节能效果较好, 是目前除常规机外发展最迅速的机型，应为油田新井投产首选机型。
关键词：抽油机；双驴头；节能效果
Abstract
Pumping units is the production of oil from the ground to the ground equipment, generation and use of it for a long time, has a history. Is one of the earliest and most widely popular of beam-pumping unit, was born as early as 130 years ago. Conventional beam pumping unit with a simple structure, easy to manufacture, high reliability, durability, easy maintenance, adapt to the conditions and so on, play a vital role in the production machinery, quite a long time in the future is still the preferred oil production in oil field equipment. But due to the structural characteristics of conventional beam pumping unit itself, determines that they have poor balance, net torque fluctuation of crank shaft, torque, efficiency, low energy consumption and other disadvantages. This article is intended for a better design of dual Horsehead pumping unit energy saving effect. It will beam of conventional beam pumping unit rear arm fitted horse head, by driving rope to replace the hard-link connection, to meet the requirements of arm. This energy-saving pumping unit works well, is at present apart from the General model of the fastest. This system efficiency and power saving rate for energy saving effect evaluation indicators, undertake a study on energy saving effect of double horse head, results showed that average power saving rate of 13 per cent of dual Horsehead pumping unit. 53%, energy-saving effect is good, for the production of a new oil well preferred models.
Keywords: pumping unit；double horse head；energy saving effect
目录
第1章概述 (1)
1.1抽油机概述 (1)
1.2 国内外抽油机的技术现状及发展趋势 (2)
1.3抽油机的工况条件及技术经济评估 (6)
1.4 设计目的 (7)
1.5 设计要求 (8)
第2章整体设计及基本参数的确定 (9)
2.1整体结构的确定 (9)
2.2抽油机冲程和冲次的确定 (10)
2.3悬点载荷计算 (12)
2.4抽油机减速箱曲柄轴最大扭矩计算 (19)
第3章抽油机运动分析及基本尺寸确定 (20)
3.1双驴头抽油机的简化模型和几何关系 (20)
3.2抽油机的运动分析 (25)
3.3抽油机的悬点运动规律 (27)
第4章抽油机部件的设计 (30)
4.1 电动机和减速器的选择 (30)
4.2钢丝绳的选用和设计 (30)
4.3横梁和连杆的设计 (31)
4.4轴的设计 (32)
4.5V带的设计 (36)
4.6平衡重的设计 (37)
4.7游梁和前后驴头的设计 (39)
4.8键的设计 (41)
第5章主要零部件校核 (42)
5.1轴承的强度校核 (43)
5.2连杆的强度校核计算 (43)
5.3曲柄销强度计算 (44)
5.4横梁的强度校核计算 (44)
5.5键的强度校核计算 (45)
5.6游梁强度的校核 (46)
5.7钢丝绳的强度校核 (46)
结论 (47)
参考文献 (48)
致谢 (50)
第1章概述
1.1抽油机概述
1.1.1抽油机的一般知识
抽油机是有杆抽油的地面动力传动设备，是构成“三抽”系统的主要组成部分。抽油机的产生和运用由来已久，迄今已有百年历史。应用最早·普及最广的属常规型游梁式抽油机，至今在世界各产油国中仍占绝对优势.结构简单、可拿咐用、操作维修方便是其经久不衰的恨本原因。然而，随着油田的不断开发，要求抽油机具有长冲程、大负荷、能耗低、体积小、重量轻等性能特点来满足日益发展的油田开发的需要。70年代以来，有杆抽油技术有了突破性进展，各种新型的抽油机相继研制成功，投入生产。目前，国外至少有30家公司，国内至少有20
家厂、院、校、所，在专门研究制造新型抽油机。
1.1.2 抽油机的分类
抽油机主要分游梁式油油机和无梁式抽油机两大类。
游梁式抽油机的具体分类如下：
按结构型式可分为：常规型、前置型、偏置型、斜井式、低矮式、活动式。
按减速器传动方式可分为：齿轮式、链条式、皮带式、行星轮式。
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。
按平衡方式可分为：游梁平衡Y，曲柄平衡B,复合平衡F、天平平衡T,液力平衡、气动平衡、差动平衡。
按驱动方式可分：普通异步电机驱动、多速异步电机驱动、变压异步电机驱动，大转差率电机驱动。超过转差率电机驱动、天然气发动机驱动、柴油机驱动。
无游梁式抽油机，因其机理不同，结构各异，尚无确定的分类方法和准则，一般可分为:低矮式:其特点是整机低矮。
滚筒式(沉入式)：其特征是无曲柄连杆机构，以纹车滚简为主体，其上缠绕柔性件，一端悬挂杆泵，一端悬挂平衡重.悬绳器和平衡重均沉没于地下，故这种抽油机又称沉入式或鼠洞式抽油机。
塔架式：其特点是具有高耸的立架，类似钻机井架。塔架高度与冲程长度相谐。
抽油机的开题报告 抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，通过加压的办法使石油出井，常见抽油机即游梁式抽油机是油田广泛应用的传统抽油设备，通常由普通交流异步电动机直接拖动。 一、课题的意义。 抽油机的产生和使用由来已久，迄今已有百年历史。应用最早，普及最广的属常规型游梁式抽油机，早在140年前就诞生了，至今在世界各产油国中仍占绝对优势。其结构简单、可靠耐用、易损件少、操作简单、维修方便、维护费用低，使其经久不衰。然而，随着油田的不断开发，要求抽油机具有长冲程、大负载、能耗低、体积小、重量轻等性能特点来满足日益发展的油田开发的需要。 游梁式抽油机井数量多，其工作性能，特别是节能性能直接影响采油成本。在采油成本中，抽油机电费占30%左右，年耗电量占油田总耗电量的20%——30%，为油田电耗的第2位，仅次于注水。游梁式抽油机抽油系统的总效率在国内一般地区平均只有%——23%，先进地区至今也不到30%，可见降低抽油系统高能耗的迫切程度与难度。 自动调节平衡式抽油机的结构特点决定了其节能特性，具有平衡效果好、光杆最大载荷减小、节能效果好等特点。与同级常规抽油机相比，所配备电动机功率可小20%;以相同挂泵深度
条件下油井每度电的出油量相比，比常规抽油机节约能耗35%左右。美国前置型抽油机比常规型抽油机节能31.9%~39.60%，我国该型机比常规型抽油机节能34.9%。因此，完善和发展游梁式抽油机设计理论，研制节能效果显著的节能型游梁式抽油机对于抽油机井节能降耗、提高举升系统的经济效益和我国石油工业发展具有重要的实际意义和极大的深远影响。 二、国内外发展现状及方向。 在世界范围内，研究与应用抽油机已有100多年历史。在百余年的采油实践中，抽油机发生了很大变化。特别是近20年来，世界抽油机技术发展较快，先后研发了多种新型抽油机。抽油机的各项技术经济指标达到了有史以来的最高水平。目前，世界上生产抽油机的国家主要有美国、俄罗斯、法国、加拿大和罗马尼亚等。美国石油学会APISpec11E《抽油机规范》中规定，抽油机共有77中规格。美国Lufkin公司生产B，C，M，A等四种系列抽油机：B系列游梁平衡抽油机8种规格;C系列曲柄平衡抽油机64种规格;M系列前置式抽油机46种规格;A系列前置式气动平衡抽油机26种规格。 俄罗斯生产13种规格游梁抽油机。法国Mape公司生产种规格曲柄平衡游梁抽油机以及立式斜井抽油机和液缸型抽油机。加拿大生产液、电、气组合一体式HEP抽油机。罗马尼亚按美国API标准生产51种规格的游梁抽油机，35种规格的前置式抽油机及前置式气动平衡抽油机。目前，世界上抽油机最大下泵深度
概述 石油开发到一定阶段后，油层压力下降，油井停止自喷，因而采用机械采油方法继续开采。世界各产油国都广泛应用有杆泵抽油的方法进行采油。 有杆泵抽油装置是由地面的抽油机、井下的抽油泵及抽油杆柱所组成。抽油机是有杆泵采油装置的重要地面设备，是一种把动力机的连续圆周运动变成抽油杆柱及抽油泵柱塞的往复直线运动，从而将地下原油开采出来的机械设备。所以说抽油机是有杆泵采油中十分重要的设备之一。 抽油机的种类较多，概括起来可分为以下几种：按有无游梁可分为游梁式抽油机和无梁式抽油机；按结构型式可分为常规型游梁式抽油机、前置型游梁抽油机、偏置型游梁抽油机和异相型游梁式抽油机。本篇论文设计的便是CYJY10-4.2-70BH型异相型游梁式抽油机。 异相型游梁式抽油机的设计思路有三个方面：首先，扩大抽油机冲程长度以提高泵效。异相型游粮式抽油机由于用变径圆弧形的后驴头代替了常规机的游梁后臂，游梁与横梁之间采用柔性件连接，使其主结构在常规机四杆机构的基础上发生了质的飞跃，
而变成了“变参数四杆机构”。这种特殊四杆结构工作时，其游梁后臂有效长度、连杆长度随其曲柄转角的变化而变化，不但改善了四杆机构的异型机工作中受“死角”制约的程度放宽，因而可以采用适当增大游梁摆角的方法来实现抽油机的长冲程；其次，改善平衡效果以降低能耗。异相型游梁式抽油机是以常规机为基础模式，从改变抽油机的扭矩因数入手，通过改变抽油机的结构，实现“加强抽油机的平衡效果以降低净扭矩峰值和能耗；扩大抽油机的冲程以提高泵效和综合技术指标”；再次，能够满足不同粘度原油开采的需要。异相型游梁式抽油机设计时，在考虑和优化“变参数四杆机构”动力特性、传动特性的同时，巧妙地考虑了悬点上下冲程所占用曲柄转角的问题，从而使异型机在曲柄正转时上冲程曲柄转角大于180°，曲柄反转时上冲程转角小于180°即靠改变曲柄的转向可实现“慢上快下”和“慢下快上”两种工作方式。 summary Oil development get sure stage, the reservoir pressure drops, the oil well stops blowing, adopt machinery recover the oil the method continue and is exploited. World produce oil national capital use and
四川文理学院 机械工程及自动化专业毕业论文选题指南 课题的选择： 1、毕业设计（论文）课题的选择应与机械专业方向及专业岗位群需求紧密结合，学生可结合企业生产、管理、服务实际情况及自己的兴趣爱好，在指导教师的指导下完成毕业设计（论文）选题及毕业设计（论文）。 2、在掌握文献资料的基础上，做好实际调查研究。 3、学生根据已掌握的资料，针对已选择课题进行分析、论证，提出独立见解，在指导教师指导下完成毕业设计（论文）。 毕业设计（论文）部分参考选题方向： （一）机械设计类毕业设计选题目录： 英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计 矿用挖掘机斗杆结构有限元分析 吨悬挂悬挂提升机及传感器 米安全钻机 桥式起重机控制线路设计 数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计 普通货车制动器设计 08.“包装机对切部件”设计 机架现场扩孔机设计 型泥浆泵曲轴箱与液力端特性分析、设计 地下自卸汽车工作、转向液压系统 型仿型切割机 Ⅱ型固定式带式输送机的设计 Ⅱ型皮带机设计 外圆滚压装置设计 型工程钻机 型双动拉伸压力机的设计 门式起重机总体 型凝汽式汽轮机调节系统的设计 插秧机及其侧离合器手柄的探讨和改善设计 控制电梯 切割机 型直切机的设计 锤片粉碎机设计 推料装置 中三维建模部分CAI制作 的三维CAD设计和CAM自动编程 应用模块课件的设计与制作
板料折弯机 型滚动轴承压装机设计 小型泥浆泵的结构设计 双出风口笼形转子选粉机 压装机整机液压系统设计 型轮式装载机 35.板材送进夹钳装置 36.棒料切割机 37.笔记本电脑主板装配线(输送带) 及其主要夹具的设计 38.拨叉加工自动线设计 39.播种机设计 40.插秧机系统设计 41.茶树重修剪机的开发研究 42.柴油机数字化快速设计系统中实例库的建立 43.柴油机专用换向阀工艺结构设计 44.铲平机的设计 45.常规量检测与控制工程专业综合实验设计 46.车载装置升降系统的开发 47.城镇污水处理厂设计 48.冲击回转钻进技术 49.抽油机机械系统设计（常规型） 50.出租车计价器系统设计 51.大型水压机的驱动系统和控制系统 52.大型制药厂热电冷三联供 53.大直径桩基础工程成孔钻具 54.带式输送机传动滚筒的防滑处理 55.带式输送机传动装置设计 56.带式输送机自动张紧装置设计 57.单轨抓斗起重机设计 58.弹簧CAD软件的开发 59.地下升降式自动化立体车库 60.电动自行车调速系统的设计 61.电脑主板回焊炉及控制系统设计 62.复合化肥混合比例装置及PLC控制系统设计 63.电液比例阀设计 64.钉磨机床设计 65.多功能自动跑步机(机械部分设计) 66.二级电液比例节流阀 67.钢筋调直机 68.钢筋弯曲机 69.钢筋弯曲机设计及其运动过程虚拟 70.隔水管横焊缝自动对中装置 71.隔振系统实验台总体方案设计 72.工程钻机的设计
游梁式抽油机设计计算 卢国忠编 05-04 游梁式抽油机的主要特点是：游梁在上、下冲程的摆角相等，即上下冲程时间相等。且减速器被动轴中心处游梁后轴承的正下方。 一、几何计算 1.计算(核算) 曲柄半径R和连杆有效长度P 己知：冲程S、游梁后臂长C、游梁前臂长A、极距K(参见图1)由余弦定理推导可得：
公式： () b t CK K C CK K C R ψψcos 2cos 22 12222 -+--+= ------(1) R CK K C P t --+=ψcos 222 -------(2) 式中：1090δφψ+-=t 2090δφψ--=b H I tng 1 -=φ A S mas πδδ4360021?== 22H I K += 2. 计算光杆位置系数R P ： PR 是在给定的曲柄转角θ时，光杆从下死点计算起的冲程占全冲程的百分比。(图2)（图3） 公式：10?--='= b t t mas S s PR ψψψ ψ％ -----------(3) 曲柄 max S PR s ?=' ()121δδ?-=PR 式中： b t ψψ, 分别代表下死点和上死点的ψ角的值 ρ χψ-= ()?? ? ? ??-=-J R φ?ρsin sin 1 βcos 22 2 PC C P J -+= ??? ? ??-+=-CJ P J C 2cos 2221 χ
??? ? ??---++=-CP R K KR P C 2)cos(2cos 22221 ?θβ ()φθψβα--+= 上冲程 ()[]φθψβα--++=360 下冲程 二运动计算 己知：曲柄角速度ω、曲柄转角θ，分析驴头悬点的位移s 、速度v 、加速度a 的变化规律。 1. 假定驴头悬点随u 点作简谐振动： ()? ω? ω?con C AR a C AR v C AR s ??=??=-?= 2sin cos 1 以C AR S 2max =代入得： ()?ω? ω?c o s 21s i n 21 c o s 121 2m a x m a x m a x S a S v S s ==-= 2max max 2 1 ωS a = 2.接严格的数学推导 ?? ? ? ?+=P R S a 12 1max 2max ω 三动力计算 1．从示功图上求悬点载荷W 示功图是抽油机悬点载荷W 与光杆位置PR 的关系曲线图。是用示功仪在抽油机井口实测出来的。设计中无法实测，只好用理论公式计算并绘制------称为人工示功图，为以后的受力分析、强度计算提供主要依据。 2． 光杆载荷W 加在曲柄轴上的扭矩的计算（见图2 ，图3）
（1）机械加工 机械加工设备主要有车床、钻床、镗铣床、磨床、滚齿机等。 减速箱加工生产工艺流程： 根据公司生产计划，进行原材料及外购外协件采购，外购外协件经质量检验合格后入库，原材料经检验入库后，根据生产需要进行加工制造，其成品经检验合格后入库。所有入库外购外协件、自制成品件出库后转入装配车间，按装配工序进入装配，装配完成经检验合格后入库。 产品零部件、配件机械加工生产工艺流程： 根据公司生产计划，进行原材料采购，经质量检验合格后入库，原材料出库后转入机械加工车间，按加工工序进入机床加工，加工完工经检验合格后，入库存放，待发货或者由下道生产环节领用。 图2-1 减速箱生产工艺流程图 （2）油套管加工 油套管加工包括油套管加工和接箍生产。 油套管生产工艺流程： 管材经过漏磁探伤机探伤，合格产品依次经数控管螺纹车床进行机械加工，检验合格备用；接箍坯料由数控管螺纹车床进行螺纹加工，
检验后经漏磁探伤机探伤，合格后打标；接下来接箍拧接机将管材与接箍连接，检验合格后用打标机进行打标，经过静水试压机进行压力检测（水压为0～70MPa，管径不同压力不同），测长称重，管两端上保护环，用自动刷漆机在管外壁均匀涂刷环氧沥青防腐漆，后进行喷标，最后成品检验合格后打包，放到产品存放区。 油管、套管生产工艺流程见图2-2。 图2-2 油套管加工工艺流程图 （3）抽油机制造 主要生产设备为数控切割机、仿形切割机、锯床、组装焊接台架、电焊机等。 抽油机生产工艺流程： 根据公司生产计划，进行原材料及外购外协件采购，经质量检验合格后入库，原材料出库后转入机械加工工序，加工完工后，转入铆焊组装工位进行组焊、装配，外购外协件出库后转入组装工序，整机装配完成后整机试机，合格后入库。 工艺流程见图2-3。
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 新型传动抽油机设计与研 究 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-7470-29 新型传动抽油机设计与研究 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 抽油机是油田用量最大的耗能设备。本文通过对新型传动抽油机进行结构方案设计，使得该机构能够大大降低运动能耗，达到节能的目的。 新型传动抽油机研究的背景 在油田开采中，抽油机使用量大，市场前景广阔。但抽油机是油田最大的耗能设备，能源浪费问题严重。因此，对抽油机提出了更高的要求。抽油机是有杆抽油系统的地面动力传动设备，是构成“三抽系统”的主要组成部分。抽油机的产生和使用己经有了一百多年的历史。发展至今，抽油机的种类主要分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机两大类。就目前国内油田而言，在机械采油井中，游梁抽油机仍为主要机型，它以结构简单、制造容易、可靠性高、耐久性好、维修方便、适应现场工况等优点，在采油机械中占有举足
一、基础数据 抽油井系统杆柱设计所必须的基础数据主要有基础生产数据、原油粘温关系数据、抽油机型参数、抽油杆参数、抽油泵参数。其中, 抽油机型、抽油泵这三方面的参数、抽油杆参数、抽油泵参数。其中,抽油机型、抽油杆、抽油泵泵这三方面的参数均可由《采油技术手册》( 修订本四) 查得。 1.基础生产数据 基础生产数据是进行抽油井系统设计的基本条件,它包括油井井身结构、油层物性、流体( 油、气、水) 物性、油井条件, 传热性质以及与油井产能有关的试井参数等, 详见表1。 表1 基础生产数据 油层深度: 1500.00 m 套管内径: 124.00 mm 油管内径: 88.90 mm 井底温度: 80℃ 地层压力: 10.00 Mpa 饱和压力: 7.00 Mpa 传热系数: 2.5 W/M·℃地温梯度: 3.3 ℃/100m 试井产液量: 25 m/d 试井流压: 5.00 MPa 体积含水率: 30 % 原油密度: 997.40 kg/m 地层水密度: 1000.00 kg/m 原油比热: 2100 W/kg·℃ 地层水比热: 4186.8 W/kg·℃设计沉没度: 200.00 m 2.原油粘温关系数据 原油粘度是影响摩擦载荷的主要因素, 因此原油粘度数据的准确度是影响设计结果合理性的重要参数。原油粘度随温度变化非常敏感, 经过对现场实测原油粘温关系数据进行回归分析, 能够得到原油粘度随温度变化的关系式。这样, 不但能够提高抽油井系统设计结果的准确度, 而且还易于实现设计的程序化。 现场能够提供的原油粘温关系数据, 如表2所示。 表2 某区块原油粘温关系数据
温度, ℃ 40 455055 60657075 粘度, mPa·s268018201240900600420310230 3.抽油机参数 抽油机参数是指常规型游梁式抽油机的型号、结构参数、能够提供的冲程冲次大小。当前已有93种不同型号的常规型抽油机, 其型号意义如下: 不同型号抽油机的参数可见《采油技术手册》( 修订本四) 。这里, 以宝鸡产CYJ10-3-48型抽油机为例, 其有关参数见表3。 表 3 抽油机参数 游梁前臂 (mm) 游梁后臂 (mm) 连杆长度 (mm) 曲柄半径/冲程 (mm/m) 冲次 (1/min) 30003330 6.0, 9.0, 12.0另外, 由抽油机型号CYJ10-3-48, 根据型号意义可直接得出: 许用载荷[P max]=100 kN; 许用扭矩[M max]=48 kN
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0516861921.html, 抽油机井举升工艺方案设计方法研究 作者：张华先潘晨虞小卫蔡旭东 来源：《E动时尚·科学工程技术》2019年第05期 摘要：目前，我国的科技发展十分想迅速，为了保证抽油机举升工艺系统满足生产要 求、提高整个系统运行的稳定性、延长设备的整体寿命，需要对抽油机举升工艺系统进行优化设计。根据举升工艺方案设计思路，对每一项设计内容的预测方法进行归纳汇总，并对应用中的注意事项及局限性进行分析，对抽油机井举升工艺方案设计起到积极地指导作用。 关键词：抽油机;举升工艺;方案;设计方法 0 引言 如今我国对油田资源的开发开始进入后期阶段，当前因为针对聚合物驱油技术的开发手段与运用技术都在不断完善，我厂实践所汇集的数据也显示抽油机井检泵率指标指数也节节攀升，从举升工艺“硬件”潜力看，基本上达到了极限。今后降低其检泵率的重要举措是，从举升工艺的管理方面出发，研究也进入了后期阶段，通过完善相关的工作制度，保证抽油机井的合理运行，除此之外，还希望达成抽油机稳定、长期的生产，这对油田开发经济效益的提高有着十分重要的作用。 1 抽油机井举升工艺适应性分析系统动态控制图和参数 1.1 抽油机井地面设备动态控制图 1）参数的选择能够反映抽油机井地面设备运转的主要特性参数有悬点载荷、曲柄轴输出扭矩、电机实耗功率。2）驴头悬点载荷驴头悬点载荷是反映抽油机井的工作能力的重要参数之一，也是选型的主要依据，当抽油机工作时，驴头悬点主要承受以下五种载荷，即：（1）抽油杆杆柱重;（2）油管内活塞以上液柱重;（3）抽油杆柱和液柱在运转时所产生的惯性载荷;（4）抽油杆柱和液柱在运转时所产生的振动载荷;（5）活塞与泵筒、抽油杆与油管内壁的摩擦，以及抽油杆与液柱、液流与油管内壁的摩擦等。若不考虑摩擦载荷的影响，抽油机井悬点最大载荷Pmax和最小载荷Pmin：Pmax=Wl+Wr（1+SN2/1790）Pmax——抽油机井悬点最大载荷，单位（N）;Wl——柱塞以上液体的重力，单位（N）;Wr——杆柱在空气中的重力，单位（N）;SN2/1790——无因次动载荷系数;Pmin=Wrl-Wr×SN2/1790Wrl——杆柱在液体中的重力，单位（N）;抽油机井负载利用率f：f=P实际/P铭牌×100%P实际——抽油机现场实测载荷，单位（KN）;P铭牌——抽油机铭牌允许最大载荷，单位（KN）;3）减速箱曲柄轴输出扭矩减速箱曲柄轴输出扭矩是衡量抽油机运转的重要技术参数，其经验公式M实际：M实际 =30S-0.236S×（Pmax-Pmin）抽油机井减速箱曲柄轴输出扭矩利用率M：M=M实际/M铭牌 ×100%M实际——抽油机减速箱曲柄轴实测输出扭矩，单位（KNm）;M铭牌——抽油机减速箱曲柄轴铭牌输出最大扭矩，单位（KNm）.
(1)机械加工 机械加工设备主要有车床、钻床、镗铣床、磨床、滚齿机等。 减速箱加工生产工艺流程： 根据公司生产计划，进行原材料及外购外协件采购，外购外协件经质量检验合格后入库，原材料经检验入库后，根据生产需要进行加工制造，其成品经检验合格后入库。所有入库外购外协件、自制成品件出库后转入装配车间，按装配工序进入装配，装配完成经检验合格后入库。 产品零部件、配件机械加工生产工艺流程： 根据公司生产计划，进行原材料采购，经质量检验合格后入库，原材料出库后转入机械加工车间，按加工工序进入机床加工，加工完工经检验合格后，入库存放，待发货或者由下道生产环节领用。 生产工艺流程见图2-1 图2-1减速箱生产工艺流程图 (2)油套管加工 油套管加工包括油套管加工和接箍生产。 油套管生产工艺流程： 管材经过漏磁探伤机探伤，合格产品依次经数控管螺纹车床进行 机械加工，检验合格备用；接箍坯料由数控管螺纹车床进行螺纹加工，
检验后经漏磁探伤机探伤，合格后打标；接下来接箍拧接机将管材与接箍连接，检验合格后用打标机进行打标，经过静水试压机进行压力检测(水压为0?70MPa管径不同压力不同)，测长称重，管两端上保护环，用自动刷漆机在管外壁均匀涂刷环氧沥青防腐漆，后进行 喷标，最后成品检验合格后打包，放到产品存放区。 油管、套管生产工艺流程见图2-2。 图2-2油套管加工工艺流程图 (3)抽油机制造 主要生产设备为数控切割机、仿形切割机、锯床、组装焊接台架、电焊机等。 抽油机生产工艺流程： 根据公司生产计划，进行原材料及外购外协件采购，经质量检验合格后入库，原材料出库后转入机械加工工序，加工完工后，转入铆焊组装工位进行组焊、装配，外购外协件出库后转入组装工序，整机装配完成后整机试机，合格后入库。 工艺流程见图2-3
摘要 抽油机是将石油从地下开采到地上的采油设备，它的产生和使用由来已久，已有百年历史。其中应用最早、普及最广的是游梁式抽油机，早在130年前就诞生了。常规游梁式抽油机具有结构简单、容易制造、可靠性高、耐久性好、维修方便、适应现场工况等优点，在采油机械中占有举足轻重的地位，在今后相当长的一段时间内仍是油田首选的采油设备。但是由于常规游梁式抽油机本身的结构特征，决定了其具有平衡效果差，曲柄轴净扭矩波动大，存在负扭矩、工作效率低和能耗大等缺点。本文主要是针对一种节能效果较好的双驴头抽油机进行设计。双驴头抽油机是将常规游梁式抽油机的游梁后臂加装后驴头, 用驱动绳来代替连杆的硬连接, 以满足变力臂的工作要求。这种抽油机节能效果较好, 是目前除常规机外发展最迅速的机型，应为油田新井投产首选机型。 关键词：抽油机；双驴头；节能效果
Abstract Pumping units is the production of oil from the ground to the ground equipment, generation and use of it for a long time, has a history. Is one of the earliest and most widely popular of beam-pumping unit, was born as early as 130 years ago. Conventional beam pumping unit with a simple structure, easy to manufacture, high reliability, durability, easy maintenance, adapt to the conditions and so on, play a vital role in the production machinery, quite a long time in the future is still the preferred oil production in oil field equipment. But due to the structural characteristics of conventional beam pumping unit itself, determines that they have poor balance, net torque fluctuation of crank shaft, torque, efficiency, low energy consumption and other disadvantages. This article is intended for a better design of dual Horsehead pumping unit energy saving effect. It will beam of conventional beam pumping unit rear arm fitted horse head, by driving rope to replace the hard-link connection, to meet the requirements of arm. This energy-saving pumping unit works well, is at present apart from the General model of the fastest. This system efficiency and power saving rate for energy saving effect evaluation indicators, undertake a study on energy saving effect of double horse head, results showed that average power saving rate of 13 per cent of dual Horsehead pumping unit. 53%, energy-saving effect is good, for the production of a new oil well preferred models. Keywords: pumping unit；double horse head；energy saving effect
液压抽油机设计 1 绪论 1.1 本课题来源及研究的目的和意义 随着原油储量日益减少， 开采难度的增大， 油田对新型采油方法以及采油设备的探索及 构思也在日益更新中。抽油机作为一种普及的采油设备，也在不断的构思和日益更新中。液 压抽油机作为近些年来迅猛发展的新型抽油设备，有着优于传统设备的强项。 增大载荷是本课题研究的目的之一， 是在结构最简， 材料最省得方案下尽可能的增大其 工作载荷。传统的游梁抽油机虽有大载荷的特点，但这种旧型设备体型笨重，运输和安装都 较为麻烦，尤其是海上平台更是不允许过的的大质量设备。能在质量最轻和结构最简的情况 下增大工作载荷，有着方便运输以及满足海上平台开采要求的重要意义。 节能减排是本课题研究的目的之二。到 1995 年统计的游梁抽油机总数约为 4 万台，但 使用期却没有超过 5年的， 如果每年需更换10%的设备， 使用的钢材金额会在 1.5 亿元左右。 首先不看使用寿命，这种旧型设备本省的钢材用量就非常的大。液压抽油机工作原理不是曲 柄连杆机构或者其变形，工作原理在本身结构上的改进就省去了大量的钢材，有着改善采油 设备经济性的重要意义。 此外结构上的优化方便了安装， 同时也方便了拆卸和运输， 即故障诊断更换坏损元件也 相对方便了许多。在工作上迅速的故障诊断与维修有着增加设备连续工作时间的意义。 1.2 本课题所涉及的问题在国内的研究现状及分析 我国开始研究液压抽油机是从60 年代开始的。 1966 年北京石油学院提出“液压泵—液压缸”结构的抽油机，以液压缸伸缩来完成主 要工作，同时用油管做平衡重，并利用其往复运动增大冲程。 1987 年吉林工业大学研制出YCJ-II型液压抽油机，同样以液压缸做驱动。 1992 年、1993年兰州石油机械研究所、浙江大学先后以“液压泵—液压马达”结构研 制出新型液压抽油机。此后至近几年来，随着油田开采的要求， 液压技术、密封技术的发展， 液压元件的成熟，液压抽油机业迅速发展起来。 以下对上述几种抽油机作简要分析： YCJ—II型液压抽油机直接用液压缸的直线往复运动工作，具有结构简单，比常规抽油 机节能的特点。在辽河油田的实验说明其在北方冬季野外有可连续运行的能力，其液压与电 气系统亦是可行的。不足在于：安全保护措施有所欠缺，对机电一体化技术应用不足等。 YCJ12—12—2500 型滚筒式液压抽油机利用换向阀控制液压马达的正反转，以齿轮— 齿条机构实现往复运动， 同时采用了机械平衡方式。 在液压系统上弥补了YCJ—II型的不足， 同时整机平稳运行。 功率回收型液压抽油机利用了“变量泵—马达”这一特殊元件，实现了“长冲程，低冲 次，大载荷”的特点，并有安全保护功能。最重要的是它通过能量的储存于转换使功率回收， 而且相当完全，平衡也是最完美的。 1.3 本课题所涉及的问题在国外的研究现状及分析 国外对于液压抽油机的研制起步较早，但由于翻译过的外文文献较少，这里只做介绍， 不做详细分析。 1961 年美国 Axelson 公司研制出 Hydrox 长冲程 CB 型液压抽油机，冲程 1.2~7.95m， 适井深度 670~2032m，并在几个大油田获得成功的应用性实验。 1965 年苏联研制出 ArH 油管平衡式液压抽油机，可分开调节上下冲程的速度，冲程长 度 1.625~4.275m。目前，这类产品已形成产品系列。1977 年加拿大研制出HEP 型液压抽油 机。冲程 10m，最高冲次 5.0/min，悬点载荷 34.23~195.64KN。
机械设计课程设计报告 ——抽油机机械系统设计 目录 第一节设计任务------------------------------(1) 第二节方案设计分析------------------------(2) 第三节轴承的选择及寿命计算----------(17) 第四节设计结果-----------------------------(22) 第五节心得体会----------------------------(23) 第六节附录-------------------------------------(25)
第一节设计任务 抽油机是将原油从井下举升到地面的主要采油设备之一，常用的有杆抽油设备有三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机；二是井下的抽油泵，它悬挂在油井油管的下端；三是抽油杆，它将地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵。抽油机由电动机驱动，经减速传动系统和执行系统（将转动变转为往复移动）带动抽油杆及抽油泵柱塞作上下往复移动，从而实现将原油从井下举升到地面的目的。 图1－1 假设电动机做匀速转动，抽油机的运动周期为T，抽油杆的上冲程时间与下冲程时间相等。冲程S=1.4m，冲次n＝11次/min，上冲程由于举升原油，作用于悬点的载荷等于原油的重量加上抽油杆和柱塞自身的重量为40kN，下冲程原油已释放，作用于悬点的载荷就等于抽油杆和柱塞自身的重量为15kN。 要求： ①根据任务要求，进行抽油机机械系统总体方案设计，确定减速传动系统、执行系统的组成，绘制系统方案示意图。 ②根据设计参数和设计要求，采用优化算法进行执行系统（执行机构）的运动尺寸设计，优化目标为抽油杆上冲程悬点加速度为最小，并应使执行系统具有较好的传力性能。 ③建立执行系统输入、输出（悬点）之间的位移、速度和加速度关系，并编程进行数值计算，绘制一个周期内悬点位移、速度和加速度线图（取抽油杆最低位置作为机构零位）。 ④选择电机型号，分配减速传动系统中各级传动的传动比，并进行传动机构的工作能力设计计算。 ⑤对抽油机机械系统进行结构设计，绘制装配图及关键零件工作图。 第二节方案设计分析
抽油机结构 1 引言 石油化工行业是国民经济发展的基础行业，同时也是耗能大户。目前，我国石油化工行业中抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500MW，每年耗电量逾百亿kW·h。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25.96％，而国外平均水平为30.05％，年节能潜力可达几十亿kW·h。我国的油田不像中东的油田那样有很强的自喷能力，多为低渗透的低能、低产油田，大部分油田要靠注水压油入井，再用抽油机把油从地层中提升上来。以水换油或者以电换油是我国油田的现实，因而，电费在我国的石油开采成本中占了相当大的比例，所以，石油行业十分重视节约电能。多年来，各采油厂一直在抽油机节能的问题上下功夫，近几年的实践证明，变频调速是最理想的高效调速节电技术。在油田生产中，应用变频技术，一是改造“大马拉小车”设备，适应变工况运行，二是生产工艺自动化的需要，作为闭环系统中理想的执行器。因为油田生产的特殊性，选用变频器常重点考虑操作简单化，运行的安全性、可靠性、经济性，出现故障后系统处理的灵活性。变频技术的发展日新月异，在油田生产中也由过去的简单应用发展到系统集成，自动控制。所以，我们面临的问题是怎样做到变频、电机、负载整个系统应用最优化，节电效益最大化。 2 抽油机介绍及相关功能需求 抽油机(俗称叩头机)是石油开采中的必备设备。一般，每个原油生产井都至少使用一台抽油机，将深藏在地下(或海水中)的石油通过抽油管抽出。图1给出了抽油机的结构图。抽油机的每个工作循环可分为上提抽油杆，下放抽油杆，从上提抽油杆转换为下放抽油杆，从下放抽油杆转换为上提抽油杆四个阶段。
图1 抽油机结构图 图1中: 1—底座; 2—支架; 3—悬绳器; 4—驴头; 5—游梁; 6—横梁轴承座; 7—横梁; 8—连杆; 9—曲柄销装置; 10—曲柄装置; 11—减速器; 12—刹车保险装置; 13—刹车装置;14—电动机;15—配电箱。 抽油机的负荷电流曲线如图2所示。显然抽油机的负载为一周期性变化的负载。抽油机由于其特殊的运行要求，所匹配的拖动装置必须同时满足三个最大的要求，即最大冲程，最大冲次，最大允许挂重。另外，还须具有足够的堵转转矩，以克服抽油机启动时严重的静态 不平衡。因此，往往抽油机在设计时确定的安装容量裕度较大。
引言 CYJ11.6—3—36.8B抽油机减速器设计 1引言 1.1 抽油机简介 石油——工业的血液，它是宝贵的能源和化工原料，随着石油工业的发展，为石油生产服务的釆油设备得到了不断的更新和完善，釆油技术日渐提高。从三十年代到目前近五十年中，在广大技术人员的共同努力下，从最早的原始式抽油机发展到了如今各种形式的釆油设备：如长冲程的无游梁式抽油机，电动潜油泵，水力活塞泵等无梁式釆油设备，这些釆油设备的问世，大大提高了油井的釆收率，提高了效率，降低了釆油设备的费用，克服了常规式游梁抽油机的某些缺点，但金无赤金，这些设备也有些缺点。 本论文拥有资料：目录、中英文摘要、正文、设计图纸 查看地址：https://www.doczj.com/doc/0516861921.html, 游梁式抽油机的结构简单，制造容易，维修方便，深受广大用户口欢迎，在某些方面并不比新型釆油设备逊色，因此在我国油田机械釆油井中98%还是釆用常规型游梁式抽油机，在国外比例也占首位。 游梁式抽油机整套装置由三部分组成： 一、地面设备——游梁式抽油机，它由电动机，减速箱和四连杆机构组成。 二、井下部分——抽油泵。 三、联系地面和井下的中间部分——抽油杆柱。 1.2 设计背景 近年来，随着石油钻采工业的迅速发展，对于钻采设备的要求也就越来越高。因此，作为采油设备的一个重要组成部分——减速器，也得到了相应的改进和提高。为提高采油效率，设计更加合理而精密的减速器成为当务之急。本设计的目的在于根据CYJ11.6-3-36-8B型号抽油机设计出一款与之相匹配的减速器，在动力传输，轴承润滑等方面做出更好的改进，使之更加合理，经济。
CYJ11.6—3—36.8B抽油机减速器设计 1.3国内外现状和发展趋势 改革开放以来，我国引进一批先进的加工装备。通过不断引进、消化和吸收国外先进技术以及科研攻关，开始掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度都有较大的提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB 179—60的8～9级提高到GB10095－88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4～5级。部分减速器采用硬齿面后，体积和重量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了大幅度的提高，对节能和提高主机的总体水平起到明显的作用。从1988年以来，我国相继制定了50-60种齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多新型减速器，这些产品大多数达到了20世纪80年代的国际水平。目前，我国可设计制造2800kW的水泥磨减速器、1700㎜轧钢机的各种齿轮减速器。各种棒材、线材轧机用减速器可全部采用硬齿面。但是，我国大多数减速器的水平还不高，老产品不可能立即被替代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。 本论文拥有资料：目录、中英文摘要、正文、设计图纸 查看地址：https://www.doczj.com/doc/0516861921.html, 近十几年来，计算机技术、信息技术、自动化技术在机械制造中的广泛应用，改变了制造业的传统观念和生产组织方式。一些先进的齿轮生产企业已经采用精益生产、敏捷制造、智能制造等先进技术．形成了高精度、高效率的智能化齿轮生产线和计算机网络化管理。适应石油钻采工业要求的新产品开发，关键工艺技术的创新竞争，产品质量竞争以及员工技术素质与创新精神，是2l世纪企业竞争的焦点。在2l世纪成套机械装备中．齿轮仍然是机械传动的基本部件。由于计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度、加工效率太为提高，从而推动了机械传动产品多样化，整机配套的模块化、标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致。CNC 机床和工艺技的发展，推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动。齿轮、带链的混合传动，将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉，将成为新型传动产品发展的重要趋势。 总之，当今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率：二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此，开拓和发展减速器和齿
学校代码： 毕业设计编号： 黄冈职业技术学院 机电学院 毕业设计报告 课题名称基于四杆机构的油田抽油机结构设计作者张浩 专业机电一体化技术 班级学号201003011806 指导教师潘纹老师 2012 年11 月
目录 摘要：‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（3） 一设计任务‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（4）二方案设计分析‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（5） 1.执行方案设计‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（5） 2.连杆机构的组成和分类:‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（6） 3.连杆机构常见的基本形式‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（7）4．铰链四杆机构基本类型的判别‥‥‥‥‥‥‥‥‥（7）5.判断此设计机构的类型‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（9）6此机构的基本运动原理‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（10）三数据设计与计算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（10）四压力角的测量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（12）五设计心得‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（14）六参考文献‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（15） 附：设计图纸 开题报告 设计任务书
摘要： 抽油机是将原油从井下举升到地面的主要采油设备之一。常用的有杆抽油设备由三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机；二是井下的抽油泵，它悬挂在油井油管的下端；三是抽油杆，它将地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵。 本设计主要关于抽油机由电动机驱动，经减速传动系统通过四杆机构系统（将转动变换为往复移动的原理），带动抽油杆及抽油泵柱塞作上下往复移动，从而现将原油从井下举升到地面的目的。
一设计任务 参照油田抽油机实物，运用四杆机构原理设计一个油田抽油机仿真模型。基本任务和要求： （1）原理设计、性能设计、结构设计 （2）按比例画出该设计的机构简图 （3）装备图的绘制 （4）该机构的操作使用方法 （5）设计过程中的心得体会
攀枝花学院 学生课程设计 题目：游梁式抽油机第二部分 （驴头·游梁·横梁·支架·曲柄·连杆）学生姓名：学号： 所在院(系)： 专业： 班级： 指导教师：职称： 2013年月日
攀枝花学院本科学生课程设计任务书 题目15 抽油机机械设计 1、课程设计的目的 本课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，自学，查资料，独立实践的机会。将本学期课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生实际分析问题和解决问题的能力，提高学生综合运用所学知识的能力，装配图、零件图的设计绘图能力。 2、课程设计的内容和要求
1)、设计原始数据额定 功率(kW) 冲程(m) 冲次(n/min ) 游梁 前臂 长度 (m) 游梁 后臂 长度 (m) 额定扭矩 MS(kN*m) 游梁 支撑 中心 到底 座距 离(m) 曲 柄 转 动 轴 心 到 底 座 直 距 离 (m) 曲 柄 平 衡 块 数 曲 柄 偏 置 角 (度) 游梁 支撑 中心 到曲 柄转 动轴 心的 水平 距离 (m) 70 2.1，2.5，3 6 3 2.4 50 2 2 2 0 0 2)、要求： (1)完成曲柄摇杆机构的设计及曲柄平衡块、横梁、横梁轴的设计计算； (2)完成游梁与驴头的设计与计算； (3)完成支撑装置及支架的设计与计算。 3)、课程设计成果 (1)每人需绘总装配图一张或部装图三张； (2)每人需绘零件图二张； (3)编写设计说明书。
目录 第1章驴头 -------------------------------------------------------------4第2章游梁--------------------------------------------------------------6 第3章横梁 -------------------------------------------------------------9 第4章连杆装置 ---------------------------------------------------------12 第5章曲柄--------------------------------------------------------------15 第6章游梁心轴—————————————————————————————18 参考文献 ----------------------------------------------------------------22 第1章驴头
第一章绪论 1.1 选题的目的和意义 随着油田的开发，我国大多数油田已进入开发的后期，逐渐丧失自喷能力，需要从自喷转向机采，而目前，我国开采石油耗电指标与国外先进水平相比，还有很大差距，我国抽油机的运行效率特别低，平均效率仅为25.96%，而国外平均水平为 30.05%，年节能潜力可达几十亿千瓦时,尽管研制和应用了一些节能抽油机，但是由于使用数量不多，其总耗电量还是很大的，近年来，我国研制的新型抽油机，几乎都具有高效节能特点，目前，在用的抽油机系统效率一般在20%~30%之间，因此，开展新型抽油机，替换常规机型是大势所趋，随着油田的不断开发，地层能量逐渐消耗，为了保证原油的稳产、高产，机械采油己经成为广泛采用的一种方法。我国有机采油井 5 万多口，占油井总数的80%左右，抽油机井的耗电量占总耗电量的四分之一，由于抽油机井的系统效率较低，大量的能量(70%以上)在传递过程中损失掉，如果将抽油机井的系统效率提高 5%，年节电 20×10e8 千瓦时，这不仅可节约大量资金，而且，还可以缓解油田电力紧张状况。当今世界，资源日益匮乏，“节能减排”已成为已成为一个不可忽视的方面，也是为了人类的继续生存而思考的，“节能减排”将成为永远不变的一个主题。而我国广泛使用的游梁式抽油机虽然结构简单、操作方便和可靠耐用，但机械效率和采油综合效率低、平衡度差、耗电量过高、机体过重和冲程的长度受到限制等不易克服的缺点。 1.2 链条式抽油机的发展现状 抽油机的产生和使用已有一百多年的历史。应用最多，使用最广的属游梁式抽油机。目前在世界产油国仍在大量使用。美国拥有40万台，我国拥有近三万台，一百多年来，游梁式抽油机的结构和原理没有实质性的变化。我国抽油机制造业已有50年的历史，经过进口修配、仿制试制、设计研制三个阶段。近几年我国的链条式抽油机发展比较快，但游梁式抽油机还占有主要地位，根据国情，我国现在应该改造优良式抽油机，研发新型节能抽油机。 抽油机的发展及节能抽油机的发展趋势主要朝以下几个方向：(1) 低能耗方向为了减少能耗，提高经济效益，近年来研制与应用了许多节能型抽油机。如异相双驴头抽油机、摆杆抽油机、渐开线抽油机、摩擦换向抽油机、液压抽油机及各种节能装置和控制装置。(2)大型化方向随着世界油气资源的不断开发，开采油层深度逐年增加，石油含水量也不断增大，采用大泵提液采油工艺和开采稠