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抽油机的设计计算

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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。

异相型游梁式抽油机设计和计算

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。

ks-1抽油机(8方案)

ks-1抽油机(8方案)

设计题目——油田抽油机1. 机器的用途及功能要求抽油机是一种采油机械，主要用于当油井不能自喷或自喷能力不能满足采油需要时，从地下抽取石油。

图1是游梁式抽油机的工作原理图。

工作时，抽油机的执行机构通过钢丝绳牵引抽油杆，带动活塞上、下往复运动。

当活塞上移（上冲程）时，抽油泵泵体下部形成负压，使得排出阀关闭，吸入阀打开，油液被吸入泵体内；当活塞下移（下冲程）时，泵体下部压力增大，使得吸入阀关闭，排出阀打开，泵体内的石油被压入活塞体内。

在活塞不断往复运动的过程中，油液从活塞体内进入抽油泵上部的油管，最后从井口排入集油管线（图1a ）。

抽油机在一个运动循环中所受的生产阻力变化很大。

在上冲程中，生产阻力不仅包括抽油杆和活塞以上环形液柱的重量，而且还包括抽油杆和环形液柱的惯性动载荷（悬点E 承受了最大载荷）；而在下冲程时，抽油杆在其自重作用下克服浮力下行，生产阻力为零。

此外，执行机构的总惯性力和总惯性力矩也不平衡。

这些因素使抽油机在工作过程中产生有害振动，同时造成其速度波动，影响抽油杆和抽油泵的正常工作，影响抽油机的工作寿命。

因此，必须对抽油机进行动平衡。

a) b)图 12. 设计要求和原始数据设计以电动机为原动机的抽油机。

⑴ 抽油机结构简单，加工容易，便于维护，受力好，效率高，执行机构的许用压力角[α]≤40°； ⑵ 执行机构具有急回性能，行程速比系数1＜k ≤1.15； ⑶ 抽油杆的冲程长度可调；⑷ 采用曲柄平衡方式对抽油机进行动平衡，平衡重G 作用于B 点（图1b ）； ⑸ 机器使用寿命10年（每年按300天计算），每日三班制工作，机器工作时不逆转，允许曲柄转速有±5%的误差，载荷基本平稳，起动载荷为名义载荷的1.5倍。

⑹ 设计原始数据如下：3.设计内容⑴确定总体设计方案，包括传动系统中各传动的类型、传动路线、总传动比和传动比分配；⑵选择执行机构的型式，确定各构件尺寸，计算机构自由度；⑶用电算法作执行机构的运动分析，求出在一个运动循环中，步长为π/36弧度的抽油杆的位置、速度和加速度，以及抽油杆在一个运动循环中的平均速度V m、最大速度V max、最小速度V min和速度不均匀系数δv（此处所说速度均指速度的大小）；⑷求出原动机所需工作功率P d，选择电动机；⑸对传动系统中各级传动进行工作能力计算；⑹进行减速器的结构设计。

一种WCYJ16型皮带抽油机的设计计算


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工业技术
３． 设计计算 3.1 滚筒直径的确定 滚筒直径的大小对抽油机的额定扭矩有直接的影响，直 接关系到抽油机的耗能，根据扭矩计算公式 M=FR （1） · M 为扭矩 (N m)，F 为力 (N)，R 为力臂 (m)。 式中 ： 由公式（1）可知， 当力 ( 悬点负荷 ) 为一定时， 力臂 ( 滚 筒半径 ) 越大所需扭矩越大，力臂越小所需扭矩越小。但是 结合本机实际，滚筒直径也不是可以任意小，一方面要考虑 到井口平时管理操作方便，以免与机架发生干涉，至少要留 400mm 的距离。另一方面要考虑到皮带的使用寿命，当滚筒 直径越小，皮带弯曲的曲率越大，皮带的寿命越短，当滚筒 直径越大，皮带弯曲的曲率越小，皮带的寿命越长。特别还 要考虑到该机所选用的皮带为重载宽皮带，皮带内由若干根 直径 20mm 的钢丝绳作为承载件，故根据钢丝绳与滑轮的轮 径比经验公式 D=d·k （2） D 为滚筒直径 (mm)，d 为钢丝绳的直径 (mm)，k 式中 ： 为系数 :45( 用于室内电梯为 40， 用于野外抽油机推荐为 45)。 将已知数据代入公式（2） ，得 D=20*45=900mm。
中国新技术新产品
2017 NO.12 （ 上 ）
工业技术
一种WCYJ16型皮带抽油机的设计计算
廖启新 徐东升 王 健 （南京顿恩电器有限公司，江苏 南京 211100） 摘 要 ： 本文设计了一种长冲程、低冲次、大负荷、纯机械传动的皮带抽油机，对其进行受力分析，设计计算， 确定该机的各项技术参数。该机经国内油田推广应用，突现出优良的使用性能，具有节能、高效、安全、可靠的 显著特点，可以适合普通油井的稀油开采，也可以适合稠油井的稠油开采，可以采取小泵深抽，也可以替代电泵 进行大泵提液，对我国油田晚期原油开采具有重要意义。 关键词 ： 油田 ； 皮带抽油机 ； 设计计算 中图分类号 ： X924 文献标识码 ： A Abstract:Design a long stroke and low speed， heavy load， pure mechanical transmission belt of the pumping unit， its force analysis， design and calculation， the technical parameters of the machine.This machine by the domestic oil field application， highlights the excellent performance，energy saving，high efficiency，significant characteristics of safe，reliable，can be suitable for ordinary Wells thin oil mining，can also be suitable for heavy oil Wells of heavy oil exploitation，can take small pump deep pumping，also can undertake large pump solution instead of pumps，late oilfield oil production is of great significance to our country. Keywords: oil field ； Belt pumping unit ； design calculation 皮带抽油机是一种长冲程、低冲次、大负荷、纯机械传 动的地面采油设备，其良好的采油工艺性能和可靠的机械性 能使得该抽油机在我国大部分油田可广泛应用，它既可以采 取小泵深抽，也可以替代电泵进行大泵提液，既可以适合普 通油井的稀油开采，也可以适合稠油井的稠油开采。其完善 的配套工艺完全能够满足各种工况的油井，受到广大油田用 户的好评。 １． 设计参数 形式 ： 皮带抽油机 型号 ： WCYJ16。 时，进入负荷异常处理程序，分析过载 / 过温线路历史过载 / 过温出现次数和持续时间，给出更换线路或调整用户供电方 式的建议 ； 当出现负荷换相开关的电压与台区支路电压差异 较大时，则进入线路末端电压异常分析程序，分析异常是否 时在用电高峰期时周期性出现，提醒运维人员更改用户供电 方式，并记入供电半径优化建议策略事例为后续城网改造提 供参考依据。 ３． 应用小结 配电台区节能优化系统已经完成开发并试运行 3 个月， 系统接入了两个台区的变压器运行信息采集，包含台区电压 电流表、无功补偿柜的控制器和换相开关控制器，翻阅资料 并录入了台区的变压器台账、电容器台账、线路线径及线 制台账、一次接线图。以上资料在试运行中作为系统判断的 依据，系统正常操作了电容器的分组投切和换相开关调整负 荷，运行日志中系统给出了现有换相装置仍不能完全解决三 相不平衡检查并人工调整的建议。 因试点台区设备台账准确度及部分设备厂家联系不上 等原因，因此试点台区进行了部分现场改造，针对现有系统 配网接线图不够完善的情况进行勘查以补足，尽量克服了以 往不能完全分析和控制现有设备的不足。随着今后工作的继 冲程 ： 7.3m。 冲次 ： 4min-1 额定悬点负荷 ： 160kN。 牵引系统 ： 宽皮带 + 链条。 驱动方式 ： 地驱 + 顶部滚筒曳引。 换向方式 ： 纯机械换向。 控制方式 ： 手动，遥控。 ２． 结构组成 WCYJ16 型皮带抽油机结构组成如图 1 所示。

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。

抽油机机械系统设计

：目录：1．设计任务***************************************************(1) 2．设计内容***************************************************(2) 3．方案分析***************************************************(2) 4．设计目标***************************************************(3) 5．设计分析***************************************************(3) 6．电机选择***************************************************(7) 7．V带传动设计*********************************************(10) 8．齿轮传动设计********************************************(11) 9．轴的结构设计********************************************(19) 10．轴承寿命校核********************************************(21) 11．心得与总结***********************************************(25) 12．附录**********************************************************(26)设计任务：抽油机机械系统设计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。

第三章 抽油机平衡计算


表3-5 钢制抽油杆的奥金格折算应力
(2)API最大许用应力强度条件
强度条件:
（3-97）
（修正Goodman应力方 法）
2．抽油杆柱设计
确定杆柱的材质、长度和直径的组合。 普通抽油杆分为C、D和K三个级别。 钢制抽油杆柱分单级和多级两种结构。多级杆 柱有利于减轻杆柱自重，节省钢材和能量。 在进行组合抽油杆强度设计中，要求在满足强 度条件的前提下，使抽油杆柱最轻。因此，形成了 多个强度设计方案。
常规型和前置型抽油机的扭矩因数可根据抽油 机的几何尺寸进行计算。
利用实测悬点载荷数据(示功图)
M w ( ) TF ( )W ( )
得到悬点载 荷扭矩曲线
悬点扭矩Mw 平衡扭矩MC 净扭矩M
2．扭矩曲线计算的基本公式
对于游梁平衡抽油机 对于曲柄平衡抽油机
（3-62）
B—抽油机结构不平衡值。
对于复合平衡抽油机
机械因素(硬件):泵(结构、质量、材料、安装 、泵隙、抗腐性、耐磨性）；抽油杆（尺寸、 强度）等。
工作方式(软件)： 泵深、抽汲参数(D、S、n)、套压控制等。
1、 使用油管锚减少冲程损失 =r+t t=0 =r
２、调小防冲距 为了防止碰泵，要求活塞下死点与
固定凡尔有一定的距离，叫防冲距。 防冲距越小，Vs越小， K ， 反之，防冲距越大，越保险。
（3-63） （3-64）
Wc—折算重量,曲柄平衡重折算到r点
Wcr=WcbR+WcRc
Wc=(WcbR+WcRc)/r
Wc—曲柄重；
Rc—曲柄重心半径；
Wcb —曲柄平衡块总重；R—曲柄平衡半径。
Mc=Wcrsin(+)=(WcbR+WcRc)sin(+) Mc—曲柄及其平衡重在曲柄上造成的扭矩。
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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L随theta的变化曲线 theta=0:0.005:2*pi L=sqrt(19.3223-9.0759*cos(2.219*pi-theta))
3.6等效力矩、等效阻力矩 因为构件重量对结果影响不大，故为了简化 方便计算可以忽略全部构件的重量:

又因为 ①AB 段时


②BC段时

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。



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。
(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；

③CD段时

④DA段时


图为等效阻力矩Mef与theta的分段关系
Mef=((180000.*pr+30000)*3.935*1.064/2.82.*sin(theta3-theta2)./sin(theta3theta4)).*(theta>=0&theta<=0.1378*pi)+(66000.*sin(theta3-theta2)./sin(theta3theta4)*3.935).*(theta<=0.9631*pi&theta>=0.1378*pi)+((180000*pr489025.17)*3.935.*sin(theta3-theta2)./sin(theta3theta4)).*(theta>=0.9631*pi&theta<=1.2136*pi)+(30000*3.935.*sin(theta3theta2)./sin(theta3-theta4)).*(theta>=1.2136*pi&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

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：
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；


（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;



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。

2.1系统总成
抽油机 曲柄及平衡 块
电动机
减速器
连杆
游梁及驴头
抽油杆
游梁式抽油系统示意图
1－电动机；2－皮带减速箱传动装置；3－ 抽油机主体机构；4-悬绳器； 5－抽油杆柱；6－油管柱；7－抽油泵
2.2电动机已知参数及机械特性 (1) 电动机参数


电动机机械特性

电机特性曲线Md随n的变化

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。

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；







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);

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：

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);
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；