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抽油机设计计算

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抽油机参数分析和计算

抽油机参数分析和计算
三、抽油机井示功图
如何把理论示功图绘制在实测示功图上的方法 〔1.以实测示功图的基线〔冲程为横坐标,在基线的左端作纵坐标表示载荷线〔光杆载荷； 〔2.根据油井抽吸参数计算出Wr和Wl的值,然后再由测试仪器〔动力仪的力比计算出Wr和Wl在示功图上的值； 〔3.冲程损失的计算：由于其计算较复杂,现场多数不进行具体计算,实际上也不影响分析： 〔4.根据Wr和Wl在示功图的数值大小,画在实测示功图上,其长短与基线相同,如图1-4中的虚线A’D’与B’C’.
让我们共同进步
三、抽油机井示功图
理论示功图 ：是抽油机井驴头悬点光杆处载荷与位移的关系建立在直角坐标系的图形
S
SS
S
λ2
λ1
λ1
λ2
λ
S光
S活
W静
Wl
Wr
D
A
B
C
W
三、抽油机井示功图
理论示功图各条曲线的意义分别是<图1-3中> ： AB线段为增载线,即驴头从下死点〔A>开始上行,游动阀关闭活塞以上油管内液柱重量Wl和杆重Wr都作用与驴头悬点上,并使杆〔变长、管〔减载缩短发生弹性变形,直到B点极限,活塞并没有跟着光杆发生位移,而这一段变形量就称为冲程损失λ,包括杆损λ1和管损λ2,此过程中固定法并没有打开.BC线段为上载荷线,即杆管弹性变形结束,载荷増至最大〔W最大=Wr+Wl>,活塞开始跟着光杆同步上行之上死点C,此过程中固定阀打开,泵筒进油〔液,井口排液；这是上冲程完毕,开始下冲程. CD线段为卸载线,即驴头开始下行,游动阀处于关闭状态,固定阀也还是处于打开状态,此时悬点载荷在变小,杆管与前一过程发生相反的弹性变形,直至D点活塞并没有跟着光杆一起下行,其冲程损失也是λ〔λ1+λ2. DA线段为下载荷线,即杆管弹性变形结束,载荷降至最小〔Wr>,活塞开始跟着光杆同步下行至下死点A,此过程中固定阀关闭,游动阀打开,油管进液.图1-3中AD1为光杆冲程,AD为活塞冲程.这样一个冲程完毕,理论功图也就解释完毕了.

抽油机参数分析和计算

抽油机参数分析和计算

三、抽油机井示功图
如何把理论示功图绘制在实测示功图上的方法
（1）.以实测示功图的基线（冲程）为横坐标，在 基线的左端作纵坐标表示载荷线（光杆载荷）；
（2）.根据油井抽吸参数计算出Wr和Wl的值，然 后再由测试仪器（动力仪）的力比计算出Wr和Wl 在示功图上的值；
（3）.冲程损失的计算：由于其计算较复杂，现场 多数不进行具体计算，实际上也不影响分析：
实测示功图中，其横坐标为冲程坐标，纵坐标为 载荷（大小）。由图中最高位置B点量出高度， 再由测试仪的力比（实际值与图上数值的笔）就 可以计算出本井最大载荷。由图中A点到C点横向 （水平）量出其长度，再由测试仪的减程比（实 际长度值与图上数值得比）就可以计算出本井光 杆的最大冲程。
抽油机井实测示功图对抽油机井的日常管 理和抽油状况分析是相当重要的
W最大 Wr Wl W惯
Wl Wr
抽油机在上行时光杆受力情况
式中：W最大——驴头悬点最大载荷，N；
2).抽油机在下冲程时为最小载荷。 其计算公式如下：
W惯 光杆
W最小 W W惯
式中： W最小——驴头悬点最小载荷， N。
W’
抽油机在下行时光杆受力情况
二、抽油机悬点载荷及其计算
3.驴头悬点最大载荷、最小载荷计算
谢谢大家
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
抽油机井参数分析与计算
内容提要
一、引言 二、抽油机悬点载荷及其计算 三、抽油机井示功图 四、总结
一、引言
抽油机井参数的分析与计算，是机械采油的重 要内容之一。是一种以参数分析和计算为基础的抽 油机井驴头悬点载荷确定方法。主要是通过冲程、 冲次、泵径、泵深、抽油杆直径及长度等抽汲参数 对驴头悬点载荷的分析与计算，计算出驴头悬点的 最大载荷和最小载荷，根据驴头悬点载荷与光杆位 移关系绘出曲线，它是分析和判断抽油泵（深井泵） 抽吸状况最有效的手段，其基础是理论示功图。通 过本节的学习，为下一节结合抽油机井生产数据 （同步测试、液量），对实测示功图进行准确的分 析判断，可提出合理的可行的措施意见，打下一个 坚实的基础。

曲柄导杆式六杆机构抽油机设计计算

曲柄导杆式六杆机构抽油机设计计算
！ 绳盘整篮矍∈三！｛鬟一动机 ／］厂Ｚｉ磊平衡重
Ｋ澈严嘿动机 。，绳杆连接器卜·：钢绳／／ｌｌ
篡纠㈧，矗毒 １５机架／１７ ｌ｜＼＼Ｉ ７减速器
２机构的运动及动力性能参数
２．１运动参数 抽油机的运动和动力性能参数主要包括：悬点的
速度、加速度、转矩因素、悬点载荷、曲柄轴净转矩、曲
柄轴均方根转矩和电动机功率等。 图２为导杆式六杆机构抽油机运动简图。图中机
幽２机构运动简图
２．１．２悬点加速度
（１）导杆的角加速度ｅ，将唧对时间求一阶导 数，即为ｅ。
￡ｐ：一卷（面“ｐ一一ＡＢ＇ｅｏｓｐ）
（４）
（２）游梁的角加速度￡。ｌ 将ＯＪｐｌ对时间求一阶导 数，即为％ｌ
啊－ｅＰ（１＋等斧）＋器№州舻
０１ Ｂｌ’ｅｏｓｌ９０２）
（５）
（３）悬点加速度口
口＝Ｐｌ×ｅ口ｌ
文章编号：１００４—２５３９（２０１０｝０３一００４６—０４
机械传动
２０１０焦
曲柄导杆式六杆机构抽油机设计计算
任涛
（西安石油大学机械工程学院， 陕西西安７１００６５）
摘要普通异步电动机的输出转矩基本恒定不变，而抽油机曲柄轴净转矩确是交变载荷，两者的载 荷特性无法达到“和谐”的匹配，直接导致抽油机运行效率低下、能耗增高。利用游梁结构和导杆机构设 计的曲柄导杆式六杆机构抽油机，实现了曲柄轴净转矩曲线呈小波动形态变化，大大提高了电动机的负 荷率和电动机功率利用率，实现了抽油机节能降耗。根据设计方案，建立了导杆式六杆机构抽油机在复 合平衡方式下的运动和动力学模型，并以Ｍａｔｌａｂ优化工具箱为平台，对设计方案进行全参数优化设计， 以实际载荷工况对导杆式六杆机构抽油机节能效果进行了对比分析。
ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｎｃｅ ｔｈｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｏｒｑｕｅ ｌｉｎｅ—ｓｈａｐｅ ａｌｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｂａｓｅｄ Ｏｉｌ Ｍａｔｌａｂ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｏｏｌｂｏｘｅｓ，ａｌｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ

机械课程设计---油田抽油机

机械课程设计---油田抽油机

机械原理机械设计课程设计计算说明书设计题目油田抽油机目录一、设计题目 (1)二、系统总体方案的确 (1)三、设计原始数据 (2)四、电动机的选择 (3)五、传动比的分配 (4)六、执行机构尺寸计算 (5)七、机构运动分析 (6)八、V带设计 (15)九、传动装置的运动和动力参数 (17)十、齿轮的传动计算 (18)十一、减速器机体的尺寸设计 (31)十二、轴的设计 (32)十三、键的选择及强度较核 (33)十四、轴承寿命计算及静强度 (35)十五、轴的强度较核 (37)十六、参考文献 (41)计算及说明主要结果一、设计题目：油田抽油机二、系统总体方案的确定：系统总体方案：电动机→传动系统→执行机构；初选三种传动方案，如下：(a)二级圆柱齿轮传动(b)为涡轮涡杆减速器(c)为二级圆柱圆锥减速器系统方案总体评价：（b）方案为整体布局最小，传动平稳，而且可以实现m c R 35604.1)2sin(sin ==ψθ，其中m c 5.1=； θsin 221R L C C =R L C AC L C C AC 2sin sin 21121==∠θR C AC L AC 2sin 222=∠其中，由于032][=α，则：02133775.242][=-=∠ψαA C C002173917.148)2][(180=-+-=∠ψαθC AC⎩⎨⎧==+==-1052667.11176882.121AC AC L a b L a b 解得：m a 1437893.0=，m b 2614775.1=；m b a c c b a d 410937.1]sin[)(2)(22=+-++=α七、 机构运动分析：1.数学模型 如图所示，取以A 点为原点、x 轴与AD 线一致的直角坐标系，标出向量和转角，由封闭向量多边形ABCD 可得1.35604R m =01224.33775C C A ∠=012148.73917AC C ∠=m a 1437893.0= m b 2614775.1=1.410937d m =122()()(/2)22122''"i i i AB BC BC l e l e l e ϕπϕπϕπϕϕϕ+++++33()(/2)233'"i i DC DC l e l e ϕπϕπϕϕ++=+实部和虚部分别相等可得22112222'cos 'cos "sin AB BC BC l l l ϕϕϕϕϕϕ++ 23333'cos "sin DC DC l l ϕϕϕϕ=+22112222'sin 'sin "cos AB BC BC l l l ϕϕϕϕϕϕ--+ 23333'sin "cos DC DC l l ϕϕϕϕ=-+解得2221122332332'cos()''cos()"sin AB BC DC DC l l l l ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ-+--=-（）222113232332'cos()'cos()'2"sin()AB BC DC BC l l l l ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ-+--=-2.框图设计3.程序和计算结果Visual C++ 程序#include "stdio.h"332.3697410231.481.044P d C mm n ≥==Ⅱ332.264171.06 1.069843.421.894P d C mm n ≥=⨯=Ⅲ 中间轴各轴段设计：1.各段轴的直径轴段1为轴承径，其直径应符合轴承内径标准，且31.4d mm ≥Ⅱ，由此选定35d mm =1。

新型抽油机载荷、扭矩计算公式

新型抽油机载荷、扭矩计算公式

新型抽油机载荷、扭矩计算公式及平衡调整方法一、抽油机载荷、扭矩计算公式1、双驴头抽油机:悬点最大载荷：P max =(P’液+ P’杆)×(1+Sn2/2390) kN悬点最小载荷：P min =P’杆（1-Sn2/1470）kN减速器曲柄轴最大扭矩：M max =0.22S（P max-P min）kN.m2、高原皮带式抽油机:悬点最大载荷：P max= P’液+ P’杆kN悬点最小载荷：P min = P’杆kN减速器输出轴最大扭矩：M max= 0.5R(P max-P min)=0.5R P’液kN.m平衡箱总配重：P配= 0.5(P max+P min) kN式中：P’液—抽油泵柱塞全断面上的液柱重力（沉没度太大时要考虑动液面深度），kN；☆P’液=ρf gLA Qρf—井液密度，t/m3；g—重力加速度（=9.81m/s2）；A Q—柱塞全断面积，m2；L——下泵深度，m；P’杆—抽油杆在井液中的重力，kN；☆P’杆=9.81×10-3L P杆（1-ρf/ρr）P杆—每米抽油杆在空气中的重量，kgρr—抽油杆密度（对钢杆ρr=7.85t/m3）ArrayS—冲程长度，m；n—冲程次数, min-1R—悬绳器驱动摩擦轮节圆半径，m；二、双驴头抽油机平衡调整双驴头抽油机安装前应根据油井井况和抽油机工况，初步估算平衡块的组合和平衡块的位置，以避免出现严重的不平衡现象。

投产后，应根据曲柄轴实际净扭矩情况，调整平衡，以保证抽油机在最佳状态下工作，现介绍两种平衡调整的计算方法。

1、安装前初步估算平衡（1）估算所需的平衡力矩M平（据已有数据选用三式之一）M平＝0.47×（P＇杆－B＋P＇液/2）×S千牛吨·米M平＝0.235×S×（Pmax+Pmin）千牛吨·米M平＝0.51×（|M上max|+|M下min|）千牛吨·米式中：P＇杆——抽油杆在油液中的重量（千牛吨）P＇液——动液面以上，泵柱塞全断面上液柱的重量（千牛吨）S——所用冲程长度（米）M上max，M下min分别为上、下冲程悬点负荷在曲柄轴上产生的载荷扭矩代数和的最大、最小值（千牛顿·米）P′杆＝q′LP′液＝r·F·e·g Pmax·M上max＝［Pmax －B］·TF100·M下min＝［Pmin －B］·TF280·式中：q′—每米抽油杆在油液中的重量（千牛顿）L—泵挂深度（米）r—油液密度（千克/米3）e—动液面至井口的深度（米）F—泵柱塞断面积（米2）g—重力加速度值：取g=9.8米/秒2B—抽油机结构不平衡力(千牛顿)，查抽油机铭牌或说明书的平衡力矩图解。

第三章 第四节 抽油机的平衡、扭矩与功率计算

第三章 第四节 抽油机的平衡、扭矩与功率计算

抽油机井生产系统优化设计水平。它是提高抽油机井系统效率的技
术依托。在一定油井条件和设备条件下，优化生产系统的工作制度， 将在一定程度上提高抽油设备的运行效率和油井的生产效率。
管理水平。高的管理水平是提高抽油机井生产系统效率的必要条件。
及时准确地分析油井及其设备的工作状况、调整工作制度等，都会 影响抽油机井的系统效率。
(2) 根据示功图绘制扭矩曲线准确计算光杆平均功率。 WlSn (3) 光杆功率计算的近似计算： HPPR 60 1000
9
三、电动机选择和功率计算
电动机效率
地面效率： 地面
HPPR Nm
皮带和减速箱效率
四连杆机构效率 盘根盒效率
HPH 井下效率： 井下 HPPR
抽油杆效率 抽油泵效率 管柱效率
增加抽油机的转动惯量。抽油机节能的另一个方法是增加抽
油机的转动惯量，充分发挥其动能均衡作用，降低电动机承受 扭矩的波动量，达到节能的目的，如节能蓄能器。
其它。如电机调压节能技术、电机调速节能技术
25
二、节能抽油设备与油井管理概述
抽油机井地面系统效率分析流程：
开 始 油井生产数据、设备 特性参数输入 解曲柄轴运动微分方程求曲柄旋转角速度 计算悬点速度、加速度 结 束 计算载荷扭矩和曲柄轴净扭矩
复合平衡
Aw 2 RWcb 2 RcWc 2r
c Wb X uc b
平衡半径公式:
W a r W c r R Wr l X uc Wb Rc c 2 b Wcb b Wcb Wcb
4
一、抽油机平衡计算
2)曲柄平衡 平衡半径公式：
8
三、电动机选择和功率计算

异相型游梁式抽油机设计和计算

毕业设计说明书Beyeshejishuomingshu地市：准考证号姓名：毕业设计任务书一、题目异相型游梁式抽油机设计和计算二、本环节自年月日起至年月日止三、进行地点四、内容要求游梁式抽油机机运动分析；动力分析与平衡计算：受力分析；强度计算；节能效果和节能机理研究；节能改造；造成摆锤式复合平衡抽油机；CAD 系统等内容指导教师：批准日期：本科毕业设计（论文）题目：异相型游梁式抽油机设计和计算学生姓名：专业：机电一体化工程指导老师：2010年 11 月 10 日异相型游梁式抽油机设计和计算摘要由于我们基本国情和我们能源所需，我们国家80%的能源来之石油的提炼和开采，其中大多的原油来自我们国家的几大油田，但是我国的石油资源有限而我们国家每年所需的能源不断的增加，所以我们国家才不断引进和自主开发抽油机性能。

其中论文中所说的主要是游梁式抽油机机运动分析；动力分析与平衡计算：受力分析；强度计算；节能效果和节能机理研究；节能改造；造成摆锤式复合平衡抽油机；CAD 系统等内容。

其中论文对游梁式抽油机机各种类型分析和研究，并在相同的油井工况条件下，分析比较了它们的节能效果。

关键词：同常规抽油机，异相抽油机，偏轮抽油机，弯梁抽油机PHEASE-TYPE BEAM PUMPINGUNIT DESIGNAND CALCULATIONABSTRACTBecause our basic national conditions and our energy needs, 80% of our nation's energy to the oil refining and mining, most of which crude oil from several oil fields in our country, but our limited oil resourcesrequired each year in our country energy continue to increase, so our country before the introduction of pumping performance and selfdevelopment.One paper said the main beam pumping unit machine movement analysis; dynamic analysis and balance calculation: stress analysis; strength calculation; energy efficiency and energy-saving mechanism; energy saving; resulting compound pendulum balanced pumping unit ; CAD systems and so on.One paper machine for all types of beam pumping unit analysis and research, and the oil wells in the same working conditions, the analysis and comparison of their energy-saving effectKEY WORDS：With conventional pumping unit，Phase unit,Partial wheel unit, Bending beam pumping unit目录摘要 (IV)ABSTRACT ....................................................................................................... I I 前言 (1)第一章抽油机 (2)§1.1抽油机概述. ......... ....................................... ........ (2)§1.2我国抽油机的发展方向 (4)§1.2.1大力发展和推广应用各种节能型抽油机 (4)§1.2.2各种抽油机的特点 (5)§1.2.3 研制高效能丛式井抽油机 (9)第二章异相型游梁抽油机性能测试 (11)2.1异相游梁式抽油机概述 (11)2.2样机的设计与制作 (11)2.3性能测试及应用 (13)第三章异相型游梁平衡抽油机 (16)3.1异相型游梁平衡抽油机概述 (16)3.2技术分析及应用 (16)第四章游梁抽油机运动分析 (20)§4.1后置型游梁抽油机运动分析 (20)§4.1.1常规型抽油机 (20)§4.1.2偏置型／异相型抽油机 (21)第五章. 游梁抽油机动力分析 (23)§5.1 游梁抽油机悬点载荷分析 (23)§5.2 减速器扭矩计算 (28)§5.3游梁抽油机电动机功率的计算 (33)§5.3.1 游梁式抽油装置的特点 (33)§5.3.2电动机功率的计算 (34)§5.4游梁抽油机平衡计算 (35)第六章游梁式抽油机CAD 系统 (40)§6.1游梁式抽油机CAD系统组成 (40)§6.1.1 设计模块 (40)§6.1.2 分析模块 (43)§6.2实例分析简介 (44)第七章游梁式抽油机节能机理综述 (46)§7.1抽油机节能的评价指标 (46)§7.2节能机理 (47)结论 (55)参考文献 (56)致谢 (57)附录 (58)前言近年来，随着我国科技的不断发展，我国对能源的需求不断的增加从煤炭到石油在慢慢的转到天然气和太阳能等自然资源。

抽油机系统效率分析

抽油井系统效率组成
机械采油井的输入功率 拖动机械采油设备的电动机的输入功率 。
机械采油井的有效功率 在有效扬程下，以一定的排量将井内液体输送到地面所需 要的功率为机械采油井的有效功率。
机械采油井的系统效率 机械采油井的有效功率与输入功率的比值。
抽油井系统效率计算公式
1.机械采油井的系统效率 ：
18
影响系统效率的因素 机、泵设计
冲程、冲次是决定抽油泵效的重要因素，也是影响系统效率 的关键因素之一。在保证排量的情况下，冲程减少、冲次增 大后，抽油机振动载荷、摩擦载荷相对增大，单位时间内做 的功以及输入功率增大，导致系统效率下降。
影响系统效率的因素
机、泵设计
2.泵径、泵挂与系统效率的关系
2.机械采油井的有效功率
p有 p入
100%
P有
Q
H
86400
g
3.输入功率
P入=1.732*电压*电流*功率因数/1000
4.有效扬程
H
Hd
( p0
p1) 1000
g
影响系统效率的因素
系统效率 低的原因
设备 设计 管理
设备
影响系统效率的因素
1、电机 2、皮带及减速箱 3、四连杆 4、光杆 5、盘根 6、抽油杆 7、抽油泵 8、井下管柱
表2 NP1-4X584换泵前后对比表
序 号
井号
泵径
泵挂
有效 扬程
有效 功率
输入 功率
系统 效率
电流 电压
1 NP1-4X584 44 2059.21 661.27
1.59
22.42
7.09
59 380
2 NP1-4X584 56 1625.71 722.99

A256-JS抽油机设计计算书11

C320D-256-120型抽油机设计计算书C320D-JS陕西宝深集团石油机械制造有限公司目录1、技术规范 (2)2、抽油机的结构 (2)2.1游梁 (2)2.2 抽油机的旋转方向 (3)2.3游梁之外的结构件的设计载荷 (3)2.4悬绳器 (11)2.5制动装置 (12)2.6曲柄的极限应力 (13)2.7轴承 (14)参考文献 (15)1、技术规范：型号 320-256-120 悬点额定载荷 KN 116光杆冲程 ㎜ 2130 2590 3005 光杆冲次 次/分 6 9 12 平衡方式 曲柄平衡 减速器额定扭矩 KN ·m 36.16 总传动比 20.807 中心距 ㎜ 950电动机型号 Y250M-8 三角皮带型(5根) C-6300整机外形尺寸 ㎜ 9281×2269×7760 整机重量 Kg 20900 2、抽油机的结构: 2.1游梁2.1.1W=x cbS A(1) (见API 11E 中3.2 ) 式中: W ：光杆载荷的游梁额定值 116KN (由设计给定)A ：从游梁支架轴承中心到光杆中心线的距离3250mm (由设计给定) x S ：截面模数C ：从游梁支架轴承中心到平衡器轴承中心的距离2490mm L ：游梁最长的横向支撑(取C 或A 的较大值3250mm) G ：剪切模量0.81×105MPacb f ：弯曲时的压应力 7.579×106 N/m 2，即11200000Ib/in 2(见11E 中的表1)由公式（1）取cb f =75.79×105得：6310579.71011625.3⨯⨯⨯==cb x f AW S =4.97×10-3m 3通过计算，我们选择用HN700×300×24×13/16Mn ，其截面模数x S 为5. 57×10-3m 3 x S =5. 76×10-3m 3 ＞ [x S ]=4.97×10-3m 3 可以满足API 11E 规范的设计要求。

双驴头抽油机设计计算

双驴头抽油机设计计算
当电动机带动减速器运动时，四连杆机构开始运动，在不同的时刻，
悬点载荷不同，作用到减速器曲柄轴上的扭矩不同，曲柄转角不同时，游
梁的摆角也就不同，导致平衡半径也随之改变，驴头平衡重作用到曲柄轴
上的扭矩也随着曲柄转角的改变而变化，适时的改变了作用到曲柄轴上的
扭矩与光杆载荷平衡；另外，调节平衡时非常方便，在悬点处于上死点时，加减小平衡块的数量，就可以到达改变扭矩的作用，更好的适应油井生产
情况，实现良好的动态平衡。

1设计计算
其中：A为前臂长度，C为后臂长度，P为连杆长度，R为曲柄回转半
径长度，K为极距，I为游梁支承中心到减速器输出轴之间的距离，H为
游梁支承中心到底座下平面的距离，G为减速器输出轴中心到底座下平面
之间的距离，为曲柄回转半径与连杆之间的夹角，为游梁与连杆之间的夹角，为曲柄回转半径与铅垂方向之间的夹角，为游梁与极距之间的夹角，
为极距与铅垂方向之间的夹角。

〔1〕四连杆机构的设计计算：
参数：冲程S、减速器输出轴扭矩，悬点载荷W。

如图，设计如下：
取,国内取，国外取，由弧度公式，那么可计算出前臂长度A,计算其
他杆件参数时，考虑下面的条件：游梁对水平线的上下摆角近似相等；曲
柄回转半径存在关系式K+R。

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1.1简介 游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助 装备等四大部分组成。工作时，电动机的传动经变速箱、曲柄连杆机构 变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下深井泵的柱塞作上 下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。 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。技术参 数符合中华人民共和国行业标准SY/T 5044《游梁式抽油机》和美国石油 协会API标准，技术成熟。 主要特点： 1、整机结构合理、工作平稳、噪音小、操作维护方便； 2、游梁选用箱式或工字钢结构，强度高、刚性好、承载能力大； 3、减速器采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮，加工精度高、承 载能力强，使用寿命长； 4、驴头可采用上翻、上挂或侧转三种形式之一； 5、刹车采用外抱式结构，配有保险装置，操作灵活、制动迅速、 安全可靠； 6、底座采用地脚螺栓连接或压杠连接两种方式之一。
1、 电网供电电压与供电 7、 假设抽油杆柱与油管 频率是常数； 同心； 2、 不考虑电动机转子到 8、 油井是铅直的； 减速箱曲柄轴各传动副的 9、 连杆与游梁之间的轴 间隙与传动件的弹性变形； 承座质量忽略； 3、 在分析抽油机主体机 10、游梁与支架之间的轴 构的运动规律时，不考虑 承座质量忽略； 各传动副的间隙与传动件 11、所有构件为刚性构件； 的弹性变形； 12、曲柄为等效构件； 4、 悬绳与悬绳器在垂直 方向上的等效弹簧常数为 13、求等效力矩时不考虑 全部构件的质量； 定值； 14、求等效转动惯量时考 5、 油管全长锚定或不锚 虑连杆质量； 定，当油管不锚定时，考 虑液体静负荷引起的油管 15、悬点载荷简化为F 柱弹性变形； 16、减速箱效率为0.8806 6、 不考虑油管内液柱的 振动；

将图中各杆件看成矢量，可以得到如下的矢量方 程


R P K C
i3
上述矢量方程可以用复变矢量表示为
Re Pe K Ce
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
i 2
i 4
将上式两边对时间t求导，可得到各杆件的角 速度为：

将上式对时间求导，可得各杆件运动的角加速 .. .. 2 度：
(2)油井参数 油井参数包括油藏参数与生产参数。 根据假设，和数学建模相关的几个参数包括： ——抽油杆柱质量，kg； ——抽油杆柱在液柱中的重量，N； ——油井动液面以上整个柱塞面积上的液柱重量，N； ——抽油杆柱在液体载荷 作用下的静变形，m。 各参数具体数值可取： R＝1.060m； P＝3.390m； C＝2.820m； K=4.280m； A＝3.935m； I＝2.82m；
Med=132.789*Md; >> n=0:0.005:1000; Md=(2*2*360*0.0847*104.7198*(104.7198pi*n/30))./(0.0847^2*104.7198^2+(104.719 8-pi*n/30).^2);
2.3抽油机已知参数 (1)抽油机型号 根据抽油机型号，可以确定抽油机传动系统的机构尺 寸、运动件质量、转动惯量、质心位置等参数。具体 参数包括： R——曲柄半径，m； P——连杆长度，m； C——游梁后臂长度，m； K——基杆长度，m； A——游梁前臂长度，m； I——基杆的水平投影，m；τ——曲柄平衡重滞后角， rad； JB1——小皮带轮转动惯量，kg.m2； JB2——大皮带轮转动惯量，kg.m2； JR1——二级减速箱高速轴（输入轴）系转动惯量， kg.m2；

异形游梁式抽油机 异形游梁式系列抽油机包括双驴头抽油机、 弯游梁抽油机和对常规游梁抽油机节能改造的 机型等机型。 异形游梁式抽油机是以常规抽油机为基础 模式而研制出的新机型，它采用变径圆弧状的 游梁后臂，游梁与横梁之间采用柔性件连接结 构，在主要结构上具有常规游梁式抽油机简单， 牢靠，耐用等特点，在性能上易于实现长冲程， 并且具有突出的节能特点。 平衡方式 1．游梁平衡：在游梁的尾部装设一定重量 的平衡板，这是一种简单的平衡方式，适用于3 吨以下的轻型抽油机。

3.4悬点载荷分析
1,2曲线是抽油机上冲程 3,4曲线是抽油机下冲程

图中 —抽油杆在液柱中的重量36000N —抽油杆液面以上整个柱塞面积上的液柱重量 30000N —悬点冲程长度m —抽油杆在液体载荷 作用下的静变形， 0.2m

图中四点左边如下
由曲线形状得1,2,3,4段曲线的方程为：



1.2我国石油开采技术概况 目前， 我国石油开采技术仍落后西方。 中国油 田的种类比较复杂， 主要有中高渗透多层砂岩油田、 复杂断块油田，低渗透砂岩油田以及稠油油田。根据 不同的地质条件和油田类型，中国形成了具有特色的 油气开发技术。三元化学负荷驳对提高中国可采储量 具有明显的效 益，约可以提高 5 亿动左右石油开采量。 在大庆、胜利等油田进行的 先导性试验和矿场实验， 都取得了良好的效果，原油采收率平均可以 提高 15%—20%。此外，中国对其他提高原油采收率的新 技术，如微 生物采油、纳米膜驱油等也进行了研究与 试验。尽管中国石油开采技 术经过 50 多年开展已经 取得很大发展，但是同西方先进国家相比， 总体上应 该还有 5 至 10 年的差距。而且从具体的技术上看， 完全属 于中国原始创新的技术比较少， 一部分具有 中国知识产权的国际先进 技术，如聚合物驱、化学复 合驱技术等，最早也是在模仿学习国外理论和方法上 发展起来的。


分类
常规游梁式抽油机 以常规曲柄平衡抽油机为例，结构示意图如下图所示。

图中，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。 游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天 平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如 果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的 动力就可以使抽油机连续不间断地工作。
rQ=1.0m； MC==1000kg； RC=1.2m； JC=100kg.m2； ML=300kg； JL==300kg.m2； JB=1000kg.m2; MR=4000kg； =30000N； =36000N； =0.2m。

3.1假设条件
为了对异相曲柄平衡抽油机的优化设计，以放 映抽油机动力性能的最大扭矩因素为最小目标 函数优化抽油机的机构尺寸，将整个抽油机装 置简化为以曲柄为等效构件的运动情况，我们 做了以下假设条件：

2．曲柄平衡：这是一种在油田上常用的平衡 方式。顾名思义是将平衡块装在曲柄上，适用 于重型抽油机。这种平衡方式减少了游梁平衡 引起的抽油机摆动，调整比较方便，但是，曲 柄上有很大的负荷和离心力。 3．复合平衡：在一台抽油机上同时使用游梁 平衡和曲柄平衡。特点：小范围调整时，可以 调整游梁平衡：大范围调整时，则调整曲柄平 衡。这种平衡方式适用于中深井。 4．气动平衡：利用气体的可压缩性来储存和 释放能量达到平衡的目的，可用于10吨以上重 型抽油机。这种平衡方式减少了抽油机的动负 荷及震动，但其装置精度要求高，加工复杂。


（3）扭矩因数 TF

图为扭矩因数tf随theta变化 tf=-1.064*3.935.*sin(theta3-theta2)./(2.82*sin(theta3-theta4));

3.3等效驱动力矩

等效驱动力矩
图为等效驱动力矩Med随n的变化 Med=151.3508.*Md;
图为Theta2随theta变化曲线 theta=0:0.005:2*pi theta2=2.219*pi-theta
图为Theta3随theta变化曲线 beta=asin((1.064./L).*sin(2.219*pi-theta)); theta3=acos((1.2043+L.^2)./(6.052*L))beta;

图为Theta4随theta变化曲线 theta4=acos((1.2043-L.^2)./(6.052*L))beta;

（2）下面讨论悬点位移，速度与加速度的计 算公式： A.悬点中程长度SPR:


B.悬点位移PR 以下死点为位移零点，向上为位移的正方向， 则任意时刻的悬点位移PR为：

τ＝0； JB1＝2.0kg.m2； JB2＝15.0kg.m2； JR1＝3.0 kg.m2； JR2＝8.0 kg.m2； JR3＝15.0 kg.m2； iB=5.0； iR1=5.5； i R2=5.45； mQ=500kg；







另外以上死点为位移零点，向下为位移的正方则 悬点位移 为 U * t
C.悬点速度 VA 与加速度 a A 为： 悬点向上运动为位移的正方向，则 V A与 a A 为：

图为悬点pr随theta变化 x=acos((L.^2-1.2043)./(5.64*L)); fi=x+beta; pr=3.935.*(0.372*pi-fi);

特s， ， ，
带入公式①得如下结果：

其中以下死点为位移零点，向上为位移正方 向，任意时间悬点的位移 为：
已知如下参量：

将
带入③得

图为悬点载荷F随theta的分段变化 F=(180000*pr+30000).*(theta>=0&theta<=0.1378*pi) +(66000).*(theta<=0.9631*pi&theta>=0.1378*pi)+(18 0000*pr489025.17).*(theta>=0.9631*pi&theta<=1.2136*pi)+(3 0000).*(theta>=1.2136*pi&theta<=2*pi);