8型雙滾筒式超長沖程抽油機(jī)動力與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析.doc

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告1課題的意義目前，我國東部油區(qū)已進(jìn)人開采的中、后期，需要大載荷、長沖程、低沖次的抽油機(jī)。一般抽油機(jī)的整機(jī)尺寸會隨著沖程及載荷的增大而增大。滾筒式抽油機(jī)則不然，沖程增大，僅影響支架高度，對其它外形尺寸的影響相對較小。滾筒式抽油機(jī)是實(shí)現(xiàn)長沖程的一種較理想的機(jī)型。早在印年代，國外文獻(xiàn)及產(chǎn)品樣本中已有滾筒式抽油機(jī)的介紹。我國從年代中期開始研究、開發(fā)這種機(jī)型，并有一些樣機(jī)在油田試驗(yàn)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。目前困擾該機(jī)發(fā)展和推廣的主要問題有:(l)所用柔性件(鋼絲繩)的使用壽命太短；(2)缺少適合我國國情的可靠的換向機(jī)構(gòu)。長沖程抽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于:能提高采油效率、增加石油產(chǎn)量、降低采油成本；提高抽油桿和抽油泵的使用壽命；排量穩(wěn)定、動載荷小、事故少；抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、其疲勞應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)少；抽油機(jī)平衡效果好；抽油機(jī)具有較高的適應(yīng)性；抽油機(jī)具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。長沖程抽油機(jī)適用于:開采稠油、小泵深抽采油、大泵提液采油、開采各種特殊石油；各種油井開采石油。長沖程抽油機(jī)分為增大沖程游梁抽油機(jī)、增大沖程無游梁抽油機(jī)及長沖程無游梁抽油機(jī)種，而后者又有立式、臥式之分。長沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向:增大沖程游梁抽油機(jī)是常規(guī)游梁油機(jī)的發(fā)展方向；增大沖程無游梁抽油機(jī)是增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向；長沖程無游梁抽油是長沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1英國增大沖程游梁抽油機(jī)英國研制的增大沖程游梁抽油機(jī)利用游梁擺動和驢頭本身轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)增大沖程、提高油井的石油產(chǎn)量。該抽油機(jī)具有以下特點(diǎn):采用電動機(jī)膠帶傳動，異相曲柄結(jié)構(gòu)，使抽油機(jī)得到更精確的平衡效果，采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪減速器，連桿、橫梁機(jī)構(gòu)驅(qū)動游梁，驢頭可繞游梁前端上的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，在驢頭上有一個小滾筒，上面纏繞著鋼絲繩，鋼絲繩的一端固定在滾筒上，另一端固定在抽油機(jī)底座上，當(dāng)游梁向上擺動時，懸點(diǎn)有一個行程，與此同時，由于游梁擺動，鋼繩拉動滾筒轉(zhuǎn)動，使驢頭本身也轉(zhuǎn)動一定角度，又增加了一個行程，抽油機(jī)實(shí)際沖程長度是兩個行程之和。該抽油機(jī)適合開采稠油。2.2俄羅斯增大沖程游梁抽油機(jī)全俄石油機(jī)械設(shè)計研究院研制了一種特殊結(jié)構(gòu)的增大沖程游梁抽油機(jī)，把游梁支畢業(yè)設(shè)計論文-2-座改成為一個弧面鋼帶，在支架上有一個上固定點(diǎn)，在游梁上有一個下轉(zhuǎn)動點(diǎn)，可使游梁在擺動過程中，支點(diǎn)還可以向上或向下運(yùn)動一個附加行程，抽油機(jī)實(shí)際沖程長度為游梁擺動行程與支點(diǎn)上下運(yùn)動行程之和。例如，當(dāng)驢頭上下移動行程為3m時，支點(diǎn)上下運(yùn)動行程為lm，抽油機(jī)實(shí)際沖程長度為4m。該抽油機(jī)采用電動機(jī)、膠帶、減速器、曲柄、連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動游梁。2.3游頭抽油機(jī)美國IJufkin公司近幾年研究開發(fā)了游頭抽油機(jī)，是一種低矮型抽油機(jī)，具有以下特點(diǎn):(l)把驢頭與游梁組合成游頭，游頭可繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動90。角，利用大轉(zhuǎn)角增大抽油機(jī)的沖程長度。(2)游頭由電動機(jī)、異相曲柄、連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動，抽油桿柱近似簡諧運(yùn)動。(3)異相曲柄可使抽油機(jī)得到較好的平衡效果。(4)抽油機(jī)在上沖程時，曲柄轉(zhuǎn)角為19?！埃幌聸_程時為1700，改善了抽油機(jī)載荷條件，提高了抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵的使用壽命。(5)與同級常規(guī)抽油機(jī)相比較，該抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷與減速器扭矩均較小。(6)節(jié)約電力消耗，抽油機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，采油成本較低。(勸抽油機(jī)外形尺寸低矮，抽油機(jī)運(yùn)動的最高高度不超過2.6m，適用于城市地區(qū)或有噴淋灌溉農(nóng)田系統(tǒng)的地區(qū)抽油，不影響城市美化，不需要把噴管提高或進(jìn)行彎曲。(8)由于抽油機(jī)1997年6月國外長沖程抽jl1J機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展總體矮小，所以抽油機(jī)可在總裝條件下進(jìn)行運(yùn)輸，節(jié)約拆裝時間與費(fèi)用。目前，共有十二種規(guī)格游頭抽油機(jī)，懸點(diǎn)最大載荷60.3一1n.5kN，沖程長度0.914一2.18m。已有200多臺在油田進(jìn)行采油作業(yè)，取得了較好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益。2.4增大沖程無游梁抽油機(jī)美國研制的I一。wjack增大沖程無游梁抽油機(jī)也是一種低矮型抽油機(jī)。采用雙連桿機(jī)構(gòu)代替抽油機(jī)的游梁，應(yīng)用類似于石油鉆機(jī)天車與游車式的復(fù)滑輪系統(tǒng)，增大抽油機(jī)的沖程長度。油井的載荷由鋼繩承擔(dān)，滑輪載荷只有油井載荷的40%，軸承載荷是油井載荷的50%。該抽油機(jī)還具有節(jié)能特點(diǎn)，與常規(guī)抽油機(jī)相比較，該抽油機(jī)可節(jié)約能耗達(dá)20%。該抽油機(jī)符合美國API標(biāo)準(zhǔn)，目前有228、160、114系列產(chǎn)品。2.5美國ROTAFLEx長沖程低沖次抽油機(jī)美國ROTAFI王X長沖程低沖次抽油機(jī)結(jié)構(gòu)。具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn):(l)立式結(jié)構(gòu)，畢業(yè)設(shè)計論文-3-采用鏈條和膠帶傳動方式，膠帶的一端通過懸繩器與光桿聯(lián)接，另一端通過帶拉桿與平衡重聯(lián)接，膠帶中間掛在膠帶滾筒上面。(2)由電動機(jī)通過三角膠帶、減速器后驅(qū)動主動鏈輪旋轉(zhuǎn)，帶動平衡重上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動抽油。(3)平衡重可根據(jù)油井實(shí)際載荷情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以達(dá)到較精確的平衡效果。(4)抽油機(jī)占地面積較小，適用于叢式井抽油。該抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn):(1)膠帶傳動柔性好，可減少抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵的振動載荷、峰值載荷，提高抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵的使用壽命。抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用安全可靠。(2)膠帶使用壽命可達(dá)10年以上。(3)采用機(jī)械驅(qū)動，制造和使用簡單方便。(4)抽油機(jī)沖程長度與沖次可調(diào)節(jié)，能夠最大限度地滿足抽油工藝的需要，與油井工況參數(shù)匹配更合理、抽油效率高、節(jié)約能耗，因而抽油成本較低。(5)抽油機(jī)沖程長、沖次低，抽油泵的充滿系數(shù)與排量系數(shù)均較高，適合稠油井采油。2.6法國MaPe長沖程無游梁液壓抽油機(jī)法國MaPe公司生產(chǎn)的長沖程無游梁抽油機(jī)產(chǎn)品，懸點(diǎn)最大載荷為34.23一195.64kN，沖程長度為IOm，。Mape公司長沖程無游梁液壓抽油機(jī)適用于開采稠油或高氣油比石油；適用于定向井、叢式井、水平井、斜井、雙井平衡抽油以及深井抽油；適用于油田蒸汽吞吐采油和水驅(qū)采油；該抽油機(jī)還可以用于起下抽油桿和油管，不需要修井機(jī)進(jìn)行作業(yè)；在進(jìn)行抽油作業(yè)時，可近距離或遠(yuǎn)距離遙控調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程長度與沖次，還可以調(diào)節(jié)上沖程或下沖程的運(yùn)動速度，以滿足油井抽油的需要。法國MaPe公司長沖程無游梁液壓抽油機(jī)具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn):(l)采用電動機(jī)驅(qū)動液壓泵，產(chǎn)生一定的液壓與排量，再驅(qū)動液壓馬達(dá)，帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，使抽油桿和平衡重作往復(fù)運(yùn)動，通過液壓控制系統(tǒng)自動改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，實(shí)現(xiàn)上、下沖程運(yùn)動。(2)在滾筒上纏繞著鋼絲繩，鋼絲繩的一端通過懸繩器與光桿聯(lián)接，另一端與可調(diào)節(jié)的平衡重聯(lián)接，光桿上行，平衡重下行，反之則相反。(3)根據(jù)油井工況需要，抽油機(jī)沖程長度和沖次均可進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前，該抽油機(jī)有以下六種規(guī)格:(l)H6O一77一O/394型；(2)HIOO一110一O/394型；(3)H175一150一O/394型；(4)H24o一220一O/394型；(5)H36o一309一。/394型；(6)H61O一440一O/394型。在上述型號中，H代表長沖程無游梁液壓抽油機(jī)；第(l)種規(guī)格中的60代表液壓馬達(dá)扭矩，單位為xl以lbin，77代表抽油機(jī)載荷，單位為只10衛(wèi)lb，。/394代表沖程長度，單位為in。其余五種型號數(shù)字代表意義與上同。法國MaPe公司長沖程無游梁液壓抽油機(jī)，有海洋叢式井用抽油機(jī)、斜井用抽油機(jī)、畢業(yè)設(shè)計論文-4-拖車式抽油機(jī)、雙井用抽油機(jī)等四種類型。海洋叢式井用抽油機(jī):由于該抽油機(jī)為立式結(jié)構(gòu)，占地面積較小，可用于陸地叢式井抽油，更適合海洋叢式井平臺抽油。斜井用抽油機(jī):該抽油機(jī)可用于斜直井、斜定向井、斜叢式井以及水平井抽油。拖車式抽油機(jī):將抽油機(jī)安裝在拖車上面，適用于間歇抽油井，提高設(shè)備利用率，不需要更多抽油機(jī)，當(dāng)一口油井抽完后，很方便地移動到另一口油井。雙井用抽油機(jī):在叢式井組中，兩口相近的油井可用一臺抽油機(jī)同時開采兩口井石油，兩井載荷相互平衡。采油經(jīng)濟(jì)效益更好。2.7Dynovation公司長沖程無游梁叢式井抽油機(jī)Dynovation設(shè)計公司研制了長沖程無游梁叢式井抽油機(jī)，其結(jié)構(gòu)方案見圖3。在兩口油井的支架上各裝有一個導(dǎo)向鏈輪，用一條鏈條聯(lián)接兩油井的光桿。在兩支架之間有一個主動鏈輪，利用發(fā)動機(jī)經(jīng)三角膠帶減速后驅(qū)動齒輪減速器，再驅(qū)動主動鏈輪.主動鏈輪進(jìn)行周期性正反轉(zhuǎn)，通過鏈條帶動兩口油井光桿上下運(yùn)動，進(jìn)行抽油。該抽油機(jī)最大下泵深度4200m，最大叢式井斜角為650.兩口油井距離為1.2一6.lm，最大沖程長度為24m。長沖程抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展方向筆者對國外各類長沖程抽油機(jī)進(jìn)行分析研究后，得出以下三點(diǎn)有關(guān)技術(shù)發(fā)展方向的結(jié)論:1.增大沖程游梁抽油機(jī)是常規(guī)游梁抽油機(jī)的發(fā)展方向:由于增大沖程游梁抽油機(jī)具有提高采油效率、增加石油產(chǎn)量、降低采油成本等優(yōu)點(diǎn)，所以是常規(guī)游梁抽油機(jī)的發(fā)展方向。2，增大沖程無游梁抽油機(jī)是增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向:增大沖程游梁抽油機(jī)是在游梁抽油機(jī)的基礎(chǔ)上，增加了增大沖程機(jī)構(gòu)，仍然保留著游梁抽油機(jī)的某些缺點(diǎn)，各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不可能有顯著的改善和提高。增大沖程無游梁抽油機(jī)徹底擺脫了游梁抽油機(jī)某些缺點(diǎn)，具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可大幅度地提高抽油機(jī)運(yùn)動特性、動力特性與平衡特性，所以增大沖程無游梁抽油機(jī)是增大沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向。3.長沖程無游梁抽油機(jī)是長沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向:與增大沖程抽油機(jī)(增大沖程游梁抽油機(jī)和增大沖程無游梁抽油機(jī))相比較，長沖程無游梁抽油機(jī)適應(yīng)現(xiàn)代采油工藝發(fā)展的需要，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，顯著地提高了抽油機(jī)的運(yùn)動特性、動力特性和平衡特性，不需要增大沖程機(jī)構(gòu)，傳動效率較高，桿件受力較好，而且還可以實(shí)現(xiàn)超長沖程抽油，例如沖程長度可達(dá)15一30m，這種沖程是增大沖程抽油機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的，所以長沖程無游梁抽油機(jī)優(yōu)越于增大沖程抽油機(jī)。為此，長沖程無游梁抽油機(jī)是長沖程抽油機(jī)的發(fā)展方向。目前困擾滾筒式超長抽油機(jī)發(fā)展的主要問題有:(l)所用柔性件畢業(yè)設(shè)計論文-5-(鋼絲繩)的使用壽命太短；(2)缺少適合我國國情的可靠的換向機(jī)構(gòu)。3畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容（1）翻譯15000字的專業(yè)英文資料；（2）綜述國內(nèi)外超長沖程抽油機(jī)采油系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顟B(tài)；（3）進(jìn)行8型雙滾筒超長沖程抽油機(jī)總體方案的對比分析；（4）完成8型雙滾筒超長沖程抽油機(jī)總體方案設(shè)計及運(yùn)動分析；（5）進(jìn)行8型雙滾筒超長沖程抽油機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計；（6）進(jìn)行整個裝置的經(jīng)濟(jì)性評價；（7）完成25000到30000字的論文正文；（8）完成合計三張零號圖幅的設(shè)計圖紙。4所采用的方法、手段以及步驟針對(l)所用柔性件(鋼絲繩)的使用壽命太短；(2)缺少適合我國國情的可靠的換向機(jī)構(gòu)。這兩點(diǎn)問題可選用壽命更長的碳纖維桿，并在滿足其最小曲率半徑的情況下盡量增大滾筒的半徑，以此來延長碳纖維桿的壽命。并且選用換向電機(jī)來替代換向機(jī)構(gòu)。5階段進(jìn)度計劃(1)12周，查相關(guān)文獻(xiàn)了解其工作原理。(2)34周，完成開題報告和文獻(xiàn)翻譯。(3)515周，完成全部設(shè)計