抽油机悬点载荷的计算

第二节抽油机悬点运动规律及悬点载荷一、教学目的了解抽油机悬点的运动规律，抽油机悬点静载和动载的计算方法以及最大载荷、最小载荷的位置及其计算值。

二、教学重点、难点教学重点：1悬点运动规律；2、载荷计算。

-| I *教学难点：1最大载荷和最小载荷的计算。

三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形和动画。

四、教学内容本节主要介绍两个方面的问题：1.抽油机悬点运动规律.2.抽油机悬点载荷计算.（一）抽油机悬点运动规律1、简化为简谐运动时悬点运动规律假设条件：r/l〜0、r/b〜0游梁和连杆的连接点B的运动可看做简谐运动，即认为B点的运动规律和D点做圆运动时在垂直中心线上的投影（C点）的运动规律相同。

则B点经过t时间（曲柄转角© ）时位移为:S B = r(1 cos ) = r(1 - cos t)■图3-13抽油机四连杆机构简图以下死点为坐标零点，向上为坐标正方向，则悬点A的位移为:a aSA=b S B = b r(i°S 7V A'S A,仙计dt bwA点的速度为:图3-14筒谐运动时悬点位移.速度、加遠度吨线7・丄■ A/ \〉等直4/y*\P>.!亠I 1L / 1*\iraA点的加速度为:W 2rcos t2、简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律假设条件：° r门:14把B点绕游梁支点的弧线运动近似地看做直线运动，则可把抽油机的运动简化为曲柄滑块运动。

Dffl 曲柄滑块机构简图A 点位移:扎 21 aS A = r(1 - cos —sin )2 bA 点速度:(二)抽油机悬点载荷计算1、悬点所承受的载荷 (1)静载荷V A 严dtr (sina护2)bA 点加速度:W“；；2r(cosa 2S .2 max1802 (1十)图3-n 悬点加速度变化庙线1-按简谐运动计算：A 精确计算: 3-按曲柄滑块机构计算+ 扎cos2>) —bS 2(1 - )l am ax图3-氐悬点速度变化曲线1-按筒谐运动计算；A 精确计算; 3-按曲柄滑块机构计算包括：抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷；沉没压力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷的影响。

浅论定向井抽油机悬点最大载荷计算方法发表时间：2019-11-14T10:00:08.527Z 来源：《科学与技术》2019年第12期作者：张明凡[导读] 定向井悬点载荷的方法，其基本原理都是在井眼中取一小单元长度进行受力分析。

这种受力分析考虑了井斜对杆柱受力状况的影响，然后按整个抽油杆长度进行积分叠加来计算悬点载荷。

摘要：定向井悬点载荷的方法，其基本原理都是在井眼中取一小单元长度进行受力分析。

这种受力分析考虑了井斜对杆柱受力状况的影响，然后按整个抽油杆长度进行积分叠加来计算悬点载荷。

这种方法理论上比较科学、合理，但在实际应用中却比较繁琐，一般情况下必须借助计算机才能实现，而且在计算时必须具备准确的井斜资料。

这两个要求给现场操作带来了很大的不便。

能否在直井计算悬点载荷公式的基础上进行一定的修正，方便应用于现场计算，经过多井次抽油机悬点载荷的计算和现场实测示功图数据的分析，认为完全可以做到这一点。

关键词：定向井；悬点载荷；杆柱受力；经验系数修正近年来，由于钻井及采油技术的快速发展，定向井在油田中的应用越来越普遍。

特别是一些地理位置比较特殊的地区，利用定向井进行开发，大大降低了成本，方便了管理。

采油厂2018—2019年产能油井中定向井和直井相比，定向井具有复杂的井身剖面，抽油杆柱和液柱在其中的受力状况和直井有所不同。

所以，其悬点载荷的计算方法也应该有所区别。

定向井的载荷计算是一个相当复杂的问题。

目前所采用的方法是取井筒中一小单元进行受力分析，然后逐段叠加。

这一过程需要输入井斜数据后利用计算机辅助进行，在现场用中很不方便，且由于受各种因素的影响，其计算结果仍然是一个近似值。

通过对现场多口井实测载荷的分析比较认为，传统的直井载荷计算公式经过一定的经验系数修正后仍然可以应用于定向井载荷的近似计算。

1直井最大载荷计算最大载荷发生在抽油机的上冲程，主要由抽油杆的重量、液柱重量两大部分组成。

其次还有抽油杆及液体的惯性载荷、摩擦载荷(包括杆柱与油管的摩擦力、柱塞与衬套之间的摩擦力、液柱与油管之间的摩擦力)，另外还有井口回压(增加载荷)及沉没压力(减小载荷)的影响。

抽油机悬点载荷的计算第一篇：抽油机悬点载荷的计算抽油机悬点运动规律及载荷分析一、游梁式抽油机悬点运动规律四连杆机构：以游梁支架轴和曲柄轴的连线为固定杆，以曲柄、连杆和游梁为三个活动杆所组成的四连杆机构。

如图3-21所示，抽油机在一个冲程中，悬点的速度和加速度不仅大小在变化，而且方向也在不断改变。

上冲程前半个冲程为加速运动，加速度方向向上；后半个冲程为减速运动，加速度方向向下。

下冲程前半个冲程为加速运动，加速度方向向下；后半个冲程为减速运动，加速度方向向上。

其最大速度发生在下、下冲程的中点，在上、下死点处速度为零；其最大加速度发生在上、下死点处，在上、下冲程的中点加速度为零。

上下死点处的最大加速度分别为：（3-12）（3-13）二、抽油机悬点载荷计算与分析（一）静载荷 1．抽油杆柱载荷上冲程，悬点承受着整个抽油杆柱的重力为：＝（3-21）对于多级抽油杆：式中——抽油杆柱的重力，N；——抽油杆的截面积，m；L——抽油杆柱的长度，m；2——抽油杆材料（钢）的密度，——每米抽油杆的平均质量，kg/m；（可查表3-1）。

——用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的每米平均质量，kg/m；——用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的长度，m。

下冲程，作用在悬点上的杆柱载荷等于抽油杆柱的重力减去杆柱受到的浮力：或（3-23）式中——抽油杆柱在液体中的重力，N；――抽油杆的失重系数——抽汲液体的密度，；当原油含水时，可用下式近似计算：（3-24）式中——原油密度，——水的密度，——原油含水率，小数。

2．液柱载荷上冲程作用在悬点上的液柱载荷为：；；（3-26）式中——液柱载荷，N；其它符号同前。

下冲程液柱载荷不作用在悬点上。

3．上、下冲程中在杆柱和管柱之间相互转移的载荷—=＋=，简称为转移载荷。

由以上推导可知，上冲程的静载荷：(3-27)上、下冲程静载荷随悬点位移的变化曲线：—图3-29 静载荷随悬点冲程变化的曲线4．其它静载荷1）沉没压力对悬点载荷的影响沉没压力：泵的吸入口沉没在液面以下一定深度，该处的压力称为沉没压力。

第二节 抽油机悬点运动规律及载荷分析一、游梁式抽油机悬点运动规律四连杆机构：以游梁支架轴和曲柄轴的连线为固定杆，以曲柄、连杆和游梁为三个活动杆所组成的四连杆机构。

如图3-21所示，抽油机在一个冲程中，悬点的速度和加速度不仅大小在变化，而且方向也在不断改变。

上冲程前半个冲程为加速运动，加速度方向向上；后半个冲程为减速运动，加速度方向向下。

下冲程前半个冲程为加速运动，加速度方向向下；后半个冲程为减速运动，加速度方向向上。

其最大速度发生在下、下冲程的中点，在上、下死点处速度为零；其最大加速度发生在上、下死点处，在上、下冲程的中点加速度为零。

上下死点处的最大加速度分别为：)1(220max lr s a +==ωϕ （3-12） )1(22max l r s a --==ωπϕ （3-13） 二、抽油机悬点载荷计算与分析（一）静载荷1．抽油杆柱载荷上冲程，悬点承受着整个抽油杆柱的重力为：g L f W s r r ρ= ＝Lg q r （3-21）对于多级抽油杆：g ┅L q L q W r r r )(2211++=式中 r W —— 抽油杆柱的重力，N ；r f —— 抽油杆的截面积，m 2；L —— 抽油杆柱的长度，m ；s ρ—— 抽油杆材料（钢）的密度，3/7850m kg s =ρ。

r q —— 每米抽油杆的平均质量，kg/m ；（可查表3-1）21r r 、q q —— 用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的每米平均质量，kg/m ； 21、L L —— 用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的长度，m 。

下冲程，作用在悬点上的杆柱载荷等于抽油杆柱的重力减去杆柱受到的浮力：g L f W l s r r )(ρρ-='或b W Lgb q W r r r ==' （3-23）式中 'r W —— 抽油杆柱在液体中的重力，N ；sl s b ρρρ-=――抽油杆的失重系数 l ρ—— 抽汲液体的密度，3/m kg ；当原油含水时，可用下式近似计算：w w w o l f f ρρρ+-=)1( （3-24）式中 o ρ—— 原油密度，3/m kg ；w ρ—— 水的密度，3/m kg ；w f —— 原油含水率，小数。