胜利油田游梁式抽油机研究
2011年月日
毕业论文任务书
一、题目
胜利油田游梁式抽油机研究
二、本课题研究的目的、现状、工作任务和预期目标
游梁抽油机自诞生以来，历经了数百年应用，经历了各种工况和地况，目前是世
界上应用最广泛的抽油设备之一。游梁式抽油机隶属于有杆抽油装置，它由动力机、减速器、机架和四连杆机构等部分组成。它是将动力机的连续圆周运动边成抽油杆柱与抽油泵柱塞的往复直线运动，从而将地下的原油开采出来。
本文通过研究胜利油田几种常见游梁抽油机的结构和工作原理，对抽油设备在工作中产生的问题进行总结和分析。并对油田今后采用的抽油机型号和数量进行了预测。
三、论文撰写、外文翻译和中外文献查阅
《采油机械》主编李子俊石油工业出版社
《采油工程》主编于云绮石油工业出版社
《采油工程手册》主编万仁浦石油工业出版社
《采油机械》报03年05期作者陈军綦耀光
四、毕业论文进度安排
2011.5.01——5.05 论文准备阶段。
撰写开题报告。
2011.5.06——5.15撰写论文阶段。
2011.5.16——5.30 准备答辩。
2011.6.01——6.20 答辩阶段。
学生签名：
指导老师（签名）：
教研室主任（签名）：
年月日
摘要
游梁抽油机自诞生以来，历经了数百年应用，经历了各种工况和地况，目前是世界上应用最广泛的抽油设备之一。游梁式抽油机隶属于有杆抽油装置，它由动力机、减速器、机架和四连杆机构等部分组成。它是将动力机的连续圆周运动边成抽油杆柱与抽油泵柱塞的往复直线运动，从而将地下的原油开采出来。
本文通过研究胜利油田几种常见游梁抽油机的结构和工作原理，对抽油设备在工作中产生的问题进行总结和分析。并对油田今后采用的抽油机型号和数量进行了预测。
关键字胜利油田；游梁式油机；预测改进
目录
一、论文摘要 (1)
二、论文前言 (1)
三、第一章游梁式抽油机结构组成 (2)
四、第二章胜利油田常用抽油机介绍 (5)
五、第三章游梁式抽油机基本参数 (9)
六、第四章游梁式抽油机的抽汲工作参数和驴头悬点载荷 (10)
七、第五章胜利油田游梁式抽油机基本情况 (12)
八、结论 (13)
九、致谢 (14)
十、参考文献 (14)
前言
目前，胜利油田共有各种抽油机12500台，其中在用9900余台，闲置停用2300余台，库存300余台，有9个机型，50多个品种。其中，游梁式抽油机10278台，可见游梁式抽油机仍旧是油田开发生产的主体。
虽然这种抽油机仍旧在油田普遍使用，但是，由于它受交变载荷的作用，曲柄平衡效果差，减速器输出的轴峰值扭矩大，增加了装机功率，工作效率低。根据现有数
据推算，在未来的一段时间内，油田将进入抽油机更新时期。所以，设计抽油机时，一定要考虑抽油机本身主要构件的受力状况，增加构建的可靠性。在机型选择上，有向长冲程、低冲次、小载荷、小减速器发展的趋势。
第一章游梁式抽油机结构组成
目前由于游梁式抽油机在油田生产应用中有很多变种和形式，因此以油田应用最为广泛的常规型游梁式抽油机为例进行说明。
1．驴头
驴头装在游梁前端。它有一个较大的弧面，两根钢丝绳挂在驴头弧面上部的悬绳器上。驴头的作用是将游梁前端的往复圆弧运动转变为抽油光杆的垂直直线往复运动，
从而保证抽油时光杆始终对准井口中心位置，所以驴头弧面在结构上是以游梁轴承支点为圆心，以游梁前臂长为半径的圆弧面。弧面长度与抽油机最大光杆冲程的关系为
S弧=(1.2~1.3)Smax
式中S弧——驴头悬点（挂抽杆处）的最大冲程长度。
目前，游梁式抽油机多采用侧转式驴头，主要是修井时驴头移开井口比较方便。另外，驴头必须有足够的宽度尺寸，以便驴头移离井口时，修井机游动系统上下活动，自由吊起，以防碰撞抽油机。
2．游梁
游梁经轴承安装在支架上，前段与驴头相连，后端通过尾轴承和横梁相连，抽油机工作时，游梁绕支架轴承作摇摆运动，传递动力，并承受悬点载荷、连杆拉力和支架轴承对游梁的反作用等载荷。也正因为如此，游梁必须有足够的强度和刚度。3．横梁
横梁是连杆和游梁链接的中间部件动力经过横梁才能带动游梁做摇摆运动，横梁的形式有三种：翼形、船形和直形。
4．连杆和曲柄销
连杆和曲柄销总成包括连杆体、曲柄销、轴承、连杆销子等零件。连杆体一般用于无缝钢管制作，其组焊焊缝应进行探伤试验。正常工作时，上端连杆头和横梁应该无转动，并用销子连接，在连杆销处安有滚动轴承。曲柄销子和曲柄间一般用圆锥而相连，在销子头上用一螺母固定销子和曲柄，在曲柄上有三个锥孔，用以改变冲程长度。因为连杆是完成力矩的传递，因此，对于上、下接头与钢管的焊缝是否能达到规定的强度而满足使用要求就显得尤为重要了，如果连杆中有一根连杆失效，抽油机变成单臂传动，很有可能被拉翻，造成严重的生产事故。焊缝作为整个连杆的薄弱环节，都会被高度重视。
5．曲柄和平衡块
游梁式抽油机的曲柄是成对使用的，分别装在减速器输出轴的两端。在曲柄上装有根据油井工况所配的平衡块。平衡块可以沿曲柄侧面移动，以调整平衡能力，取得较好的平衡效果。常规抽油机的平衡块都是条形的，它具有矩形截面的铸铁件，截面尺寸由中心向外减少曲柄大端与减速器轴间采用键加过盈连接，曲柄端头洗成通槽，
以便可以产生较大的弹性变形，用螺母和螺栓将曲柄夹紧在减速器的输出轴上，从而在孔与轴的结合面产生较大摩擦力，增加连接的可靠性。
6．支架与底座
支架经轴承与游梁相连，在抽油机工作过程中，承受着悬点载荷和连杆拉力，是重要的承载部件，因此支架必须具有足够的强度和刚度。
底座是一个基础部件，俗称底盘或船形底座，用来安装减速器、支架以与动力机。底座采用型钢焊成，有足够的刚度和强度。在抽油机安装时，用紧固件把底座固定在专用的混泥土基础上。
7．减速器
减速器是游梁式抽油机的重要部件，它的作用是传递动力和降低运动速度，即将动力机的高速旋转运动（1450r/min，960r/min，735r/min）转变为抽油机曲柄的低转速运动（4!15r/min）。减速器一般采用三轴两级齿轮传动，总传动比i=25~35。
游梁式抽油机上所有的减速器通常是人字齿或斜齿轮的闭式结构。抽油加减速参数如下表。
减速器的润滑油都采用挤压型工业齿轮油，考遇到气温影响，一般在冬季采用标号小一些的齿轮油，夏季采用标号大一些的齿轮油。减速器中，大齿轮靠油池浸油润滑，小齿轮考大齿轮所带的油进行润滑；高速轴（如主动轴）的轴承靠齿轮油的飞溅润滑，低速轴（如被动轴、中间轴）的轴承则考刮油板供油润滑。
表1-1抽油机减速参数
8．.制动装置
抽油机的制动装置必须满足操作省力、制动快和安全可靠的要求。它的作用是当电源切断后，可使抽油机立即停止运转或停留在任意位置。制动装置由手柄、拉杆、增力摆动杆和制动器等部分组成。
第二章胜利油田常用的抽油机介绍
1．常规型游梁式抽油机
图2-1 常规型游梁式抽油机简图
常规型游梁式抽油机是胜利油田最常见的抽油机之一，在各个井站都有安装使用。它的结构特点是：曲柄连杆机构和驴头分别位于指甲的前后两边，曲柄轴中心位于游梁尾轴承的正下方。它主要有动力机、减速器、曲柄、连杆、横梁、驴头、支架、底座、刹车装置、悬绳器以与平衡重物等部分组成。
由于发动机安装位置的不同，常规型游梁式抽油机分为两种：一种是将发动机安装与抽油机底座的尾部，是常见的结构方案；另一种将发动机安装于抽油机下面，这种结构很少出现。
除发动机位置外，减速器的安装也不尽相同，如将减速器直接安装在底座上，这样做降低了机架高度，减小了总体质量。但因为要保证曲柄和平衡块有足够的回转空间，抽油机需要安装在较高的水泥基础上，这样给维修方面造成很大的不便。所以胜利油田方面常采用另一种安装方式，就是将减速器安装在用钢板焊成的较高底座上，而基础则可降为与地面一样的高度，这样做对抽油机的安装和维修都提供了很大的方便。2．异相型游梁式抽油机
1——刹车装置 2——电动机 3——减速器皮带轮 4——减速器 5——输出轴
6——平衡块 7——支架 8——曲柄 9——连杆 10——游梁
11——驴头 12——悬绳器 13——底座
图2-2 异相型游梁式抽油机
从图2-1与图2-2的比较我们可以看出，仅在外型上，常规型游梁式抽油机与异相型游梁式抽油机没有很大的差别，但是异相型游梁式抽油机却是比常规性游梁式抽油机性能优良的抽油设备。这在于以下几点
1.它将减速器背离支架后移，这样就增大了减速器输出轴中心和游梁支点间的水平距离，形成较大的极位夹角（注：极位夹角：驴头处于上、下死点位置时连杆中心线之间的夹角）。
2.平衡块重心与曲柄轴中心连线和曲柄销中心与曲柄轴中心连线之间构成一定的夹角，即平衡相位角，这样是平衡重总是滞后一个相位角。
由上可知，异相型游梁式抽油机啊具有较大的极位夹角（大约12°左右），这使抽油机上冲程时曲柄转过的角度增加12°为192°，下冲程时曲柄转过的角度减少12 °为168°。当曲柄转速不变时，悬点上冲程时间大于下冲程，上冲程时悬点的加速度和动载荷减小。由于平衡相位角改善了平衡效果，从而使减速器的最大扭矩峰值降低，工作扭矩较均匀，所需电动机率减小，一程度上达到了节能的效果。
3.双驴头游梁式抽油机