石油工程畢業(yè)論文采油機械類

1、勝利油田游梁式抽油機研究2011年 月 日畢業(yè)論文任務(wù)書一、 題目勝利油田游梁式抽油機研究二、 本課題研究的目的、現(xiàn)狀、工作任務(wù)和預(yù)期目標(biāo)游梁抽油機自誕生以來，歷經(jīng)了數(shù)百年應(yīng)用，經(jīng)歷了各種工況和地況，目前是世界上應(yīng)用最廣泛的抽油設(shè)備之一。游梁式抽油機隸屬于有桿抽油裝置，它由動力機、減速器、機架和四連桿機構(gòu)等部分組成。它是將動力機的連續(xù)圓周運動邊成抽油桿柱及抽油泵柱塞的往復(fù)直線運動，從而將地下的原油開采出來。本文通過研究勝利油田幾種常見游梁抽油機的結(jié)構(gòu)和工作原理，對抽油設(shè)備在工作中產(chǎn)生的問題進行總結(jié)和分析。并對油田今后采用的抽油機型號和數(shù)量進行了預(yù)測。三、 論文撰寫、外文翻譯和中外文獻查閱采油機

2、械 主編 李子俊 石油工業(yè)出版社采油工程 主編 于云綺 石油工業(yè)出版社采油工程手冊 主編 萬仁浦 石油工業(yè)出版社采油機械報03年05期 作者 陳軍 綦耀光四、 畢業(yè)論文進度安排5.05 論文準備階段。撰寫開題報告。65.15撰寫論文階段。5.30 準備答辯。6.20 答辯階段。 學(xué)生簽名： 指導(dǎo)老師（簽名）： 教研室主任（簽名）： 年 月 日摘要游梁抽油機自誕生以來，歷經(jīng)了數(shù)百年應(yīng)用，經(jīng)歷了各種工況和地況，目前是世界上應(yīng)用最廣泛的抽油設(shè)備之一。游梁式抽油機隸屬于有桿抽油裝置，它由動力機、減速器、機架和四連桿機構(gòu)等部分組成。它是將動力機的連續(xù)圓周運動邊成抽油桿柱及抽油泵柱塞的往復(fù)直線運動，從而將

3、地下的原油開采出來。本文通過研究勝利油田幾種常見游梁抽油機的結(jié)構(gòu)和工作原理，對抽油設(shè)備在工作中產(chǎn)生的問題進行總結(jié)和分析。并對油田今后采用的抽油機型號和數(shù)量進行了預(yù)測。關(guān)鍵字 勝利油田；游梁式油機 ；預(yù)測改進目錄一、 論文摘要1二、 論文前言1三、 第一章 游梁式抽油機結(jié)構(gòu)組成 2四、 第二章 勝利油田常用抽油機介紹 5五、 第三章 游梁式抽油機基本參數(shù) 9六、 第四章 游梁式抽油機的抽汲工作參數(shù)和驢頭懸點載荷 10七、 第五章 勝利油田游梁式抽油機基本情況 12八、 結(jié)論13九、 致謝14十、 參考文獻14前言目前，勝利油田共有各種抽油機12500臺，其中在用9900余臺，閑置停用2300余臺

4、，庫存300余臺，有9個機型，50多個品種。其中，游梁式抽油機10278臺，可見游梁式抽油機仍舊是油田開發(fā)生產(chǎn)的主體。雖然這種抽油機仍舊在油田普遍使用，但是，由于它受交變載荷的作用，曲柄平衡效果差，減速器輸出的軸峰值扭矩大，增加了裝機功率，工作效率低。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)推算，在未來的一段時間內(nèi)，油田將進入抽油機更新時期。所以，設(shè)計抽油機時，一定要考慮抽油機本身主要構(gòu)件的受力狀況，增加構(gòu)建的可靠性。在機型選擇上，有向長沖程、低沖次、小載荷、小減速器發(fā)展的趨勢。 第一章 游梁式抽油機結(jié)構(gòu)組成目前由于游梁式抽油機在油田生產(chǎn)應(yīng)用中有很多變種和形式，因此以油田應(yīng)用最為廣泛的常規(guī)型游梁式抽油機為例進行說明。1驢

5、頭驢頭裝在游梁前端。它有一個較大的弧面，兩根鋼絲繩掛在驢頭弧面上部的懸繩器上。驢頭的作用是將游梁前端的往復(fù)圓弧運動轉(zhuǎn)變?yōu)槌橛凸鈼U的垂直直線往復(fù)運動，從而保證抽油時光桿始終對準井口中心位置，所以驢頭弧面在結(jié)構(gòu)上是以游梁軸承支點為圓心，以游梁前臂長為半徑的圓弧面?；∶骈L度與抽油機最大光桿沖程的關(guān)系為S弧=(1.21.3)Smax式中S弧驢頭懸點（掛抽桿處）的最大沖程長度。目前，游梁式抽油機多采用側(cè)轉(zhuǎn)式驢頭，主要是修井時驢頭移開井口比較方便。另外，驢頭必須有足夠的寬度尺寸，以便驢頭移離井口時，修井機游動系統(tǒng)上下活動，自由吊起，以防碰撞抽油機。2游梁游梁經(jīng)軸承安裝在支架上，前段與驢頭相連，后端通過尾軸

6、承和橫梁相連，抽油機工作時，游梁繞支架軸承作搖擺運動，傳遞動力，并承受懸點載荷、連桿拉力和支架軸承對游梁的反作用等載荷。也正因為如此，游梁必須有足夠的強度和剛度。3橫梁橫梁是連桿和游梁鏈接的中間部件動力經(jīng)過橫梁才能帶動游梁做搖擺運動，橫梁的形式有三種：翼形、船形和直形。4連桿和曲柄銷連桿和曲柄銷總成包括連桿體、曲柄銷、軸承、連桿銷子等零件。連桿體一般用于無縫鋼管制作，其組焊焊縫應(yīng)進行探傷試驗。正常工作時，上端連桿頭和橫梁應(yīng)該無轉(zhuǎn)動，并用銷子連接，在連桿銷處安有滾動軸承。曲柄銷子和曲柄間一般用圓錐而相連，在銷子頭上用一螺母固定銷子和曲柄，在曲柄上有三個錐孔，用以改變沖程長度。因為連桿是完成力矩的

7、傳遞，因此，對于上、下接頭與鋼管的焊縫是否能達到規(guī)定的強度而滿足使用要求就顯得尤為重要了，如果連桿中有一根連桿失效，抽油機變成單臂傳動，很有可能被拉翻，造成嚴重的生產(chǎn)事故。焊縫作為整個連桿的薄弱環(huán)節(jié)，都會被高度重視。5曲柄和平衡塊游梁式抽油機的曲柄是成對使用的，分別裝在減速器輸出軸的兩端。在曲柄上裝有根據(jù)油井工況所配的平衡塊。平衡塊可以沿曲柄側(cè)面移動，以調(diào)整平衡能力，取得較好的平衡效果。常規(guī)抽油機的平衡塊都是條形的，它具有矩形截面的鑄鐵件，截面尺寸由中心向外減少曲柄大端與減速器軸間采用鍵加過盈連接，曲柄端頭洗成通槽，以便可以產(chǎn)生較大的彈性變形，用螺母和螺栓將曲柄夾緊在減速器的輸出軸上，從而在孔

8、與軸的結(jié)合面產(chǎn)生較大摩擦力，增加連接的可靠性。6支架與底座支架經(jīng)軸承與游梁相連，在抽油機工作過程中，承受著懸點載荷和連桿拉力，是重要的承載部件，因此支架必須具有足夠的強度和剛度。底座是一個基礎(chǔ)部件，俗稱底盤或船形底座，用來安裝減速器、支架以及動力機。底座采用型鋼焊成，有足夠的剛度和強度。在抽油機安裝時，用緊固件把底座固定在專用的混泥土基礎(chǔ)上。7減速器減速器是游梁式抽油機的重要部件，它的作用是傳遞動力和降低運動速度，即將動力機的高速旋轉(zhuǎn)運動（1450r/min，960r/min，735r/min）轉(zhuǎn)變?yōu)槌橛蜋C曲柄的低轉(zhuǎn)速運動（4!15r/min）。減速器一般采用三軸兩級齒輪傳動，總傳動比i=25

9、35。游梁式抽油機上所有的減速器通常是人字齒或斜齒輪的閉式結(jié)構(gòu)。抽油加減速參數(shù)如下表。減速器的潤滑油都采用擠壓型工業(yè)齒輪油，考遇到氣溫影響，一般在冬季采用標(biāo)號小一些的齒輪油，夏季采用標(biāo)號大一些的齒輪油。減速器中，大齒輪靠油池浸油潤滑，小齒輪考大齒輪所帶的油進行潤滑；高速軸（如主動軸）的軸承靠齒輪油的飛濺潤滑，低速軸（如被動軸、中間軸）的軸承則考刮油板供油潤滑。序號減速器額定扭矩KNm(kgfm)輸出軸設(shè)計轉(zhuǎn)速r/min12 ( 200)2026（600）39（900）413（1300）518（1800）626（2600）737（3700）853（5300）16973（7300）10105（10

10、500）15表1-1抽油機減速參數(shù) 8.制動裝置抽油機的制動裝置必須滿足操作省力、制動快和安全可靠的要求。它的作用是當(dāng)電源切斷后，可使抽油機立即停止運轉(zhuǎn)或停留在任意位置。制動裝置由手柄、拉桿、增力擺動桿和制動器等部分組成。第二章 勝利油田常用的抽油機介紹1常規(guī)型游梁式抽油機圖2-1 常規(guī)型游梁式抽油機簡圖常規(guī)型游梁式抽油機是勝利油田最常見的抽油機之一，在各個井站都有安裝使用。它的結(jié)構(gòu)特點是：曲柄連桿機構(gòu)和驢頭分別位于指甲的前后兩邊，曲柄軸中心位于游梁尾軸承的正下方。它主要有動力機、減速器、曲柄、連桿、橫梁、驢頭、支架、底座、剎車裝置、懸繩器以及平衡重物等部分組成。由于發(fā)動機安裝位置的不同，常規(guī)

11、型游梁式抽油機分為兩種：一種是將發(fā)動機安裝與抽油機底座的尾部，是常見的結(jié)構(gòu)方案；另一種將發(fā)動機安裝于抽油機下面，這種結(jié)構(gòu)很少出現(xiàn)。除發(fā)動機位置外，減速器的安裝也不盡相同，如將減速器直接安裝在底座上，這樣做降低了機架高度，減小了總體質(zhì)量。但因為要保證曲柄和平衡塊有足夠的回轉(zhuǎn)空間，抽油機需要安裝在較高的水泥基礎(chǔ)上，這樣給維修方面造成很大的不便。所以勝利油田方面常采用另一種安裝方式，就是將減速器安裝在用鋼板焊成的較高底座上，而基礎(chǔ)則可降為與地面一樣的高度，這樣做對抽油機的安裝和維修都提供了很大的方便。2異相型游梁式抽油機1剎車裝置 2電動機 3減速器皮帶輪 4減速器 5輸出軸6平衡塊 7支架 8曲柄

12、 9連桿 10游梁11驢頭 12懸繩器 13底座圖2-2 異相型游梁式抽油機從圖2-1與圖2-2的比較我們可以看出，僅在外型上，常規(guī)型游梁式抽油機與異相型游梁式抽油機沒有很大的差別，但是異相型游梁式抽油機卻是比常規(guī)性游梁式抽油機性能優(yōu)良的抽油設(shè)備。這在于以下幾點1.它將減速器背離支架后移，這樣就增大了減速器輸出軸中心和游梁支點間的水平距離，形成較大的極位夾角（注：極位夾角：驢頭處于上、下死點位置時連桿中心線之間的夾角）。2.平衡塊重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷中心與曲柄軸中心連線之間構(gòu)成一定的夾角，即平衡相位角，這樣是平衡重總是滯后一個相位角。由上可知，異相型游梁式抽油機啊具有較大的極位夾角（大

13、約12°左右），這使抽油機上沖程時曲柄轉(zhuǎn)過的角度增加12°為192°，下沖程時曲柄轉(zhuǎn)過的角度減少12 °為168°。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)速不變時，懸點上沖程時間大于下沖程，上沖程時懸點的加速度和動載荷減小。由于平衡相位角改善了平衡效果，從而使減速器的最大扭矩峰值降低，工作扭矩較均勻，所需電動機率減小，一程度上達到了節(jié)能的效果。3.雙驢頭游梁式抽油機圖2-3 雙驢頭游梁式抽油機雙驢頭游梁式抽油機，它的運動部件與常規(guī)游梁式抽油機相同，但在游梁后端又裝了一個驢頭，驢頭的弧面圓心與游梁擺動中心重合。雙驢頭游梁式抽油機由于采用游梁后端驢頭懸掛平衡重塊的平衡方式，使懸

14、點的部分載荷以及平衡塊的質(zhì)量有結(jié)構(gòu)件游梁、軸承所承受，從而減小了減速器、曲柄、曲柄銷、連桿、橫梁等傳動部件的載荷，使部件的工作可靠性大大提高并延長了各部件的使用壽命；另外，這種平衡方式的平衡效果較好，平衡塊分為大小塊，調(diào)整準確，操作方便。4.前置型游梁式抽油機1剎車裝置 2電動機 3支架 4游梁 5驢頭 6吊繩及懸繩器7連桿 8曲柄銷 9支架 10底座 圖2-4 前置型游梁式抽油機前置型游梁式抽油機是游梁式抽油機的另一種基本形式，它的結(jié)構(gòu)特點是：曲柄連桿機構(gòu)和驢頭均位于支架的前邊，曲柄連桿機構(gòu)存在一定的極位夾角（大約15°）和平衡相位角（大約20°）。它在上沖程時曲柄旋轉(zhuǎn)約

15、195°，下沖程時曲柄旋轉(zhuǎn)約165°。這樣使得該機上沖程中驢頭懸點加速度大大減小，動載較小，懸點載荷降低，抽油桿應(yīng)力減小，從而大大提高了抽油桿的工作可靠性，并延長了抽油桿的使用壽命。同時，因為前置式游梁抽油機上沖程時扭矩因數(shù)較小，又具有平衡相位角，使得上沖程開始時減速器輸出扭矩比又將負荷扭矩滯后；而在下沖程開始時，這種扭矩又超前于油井負荷扭矩，其結(jié)果是降低了減速器峰值扭矩，使減速器輸出扭矩較均勻，電動機動力較低，有明顯的節(jié)能效果。但是，前置型游梁式抽油機也有以下缺點，意識結(jié)構(gòu)不平衡大大增加，而為了滿足平衡的要求，必須加大平衡重，這又增加了整機的質(zhì)量，平衡塊調(diào)節(jié)也困難：二是減

16、速器安裝在支架下邊，不便于安裝和維修。三是工作時前沖力較大，影響機架的穩(wěn)定性。所以，在勝利油田中，該種抽油機應(yīng)用并不廣泛，它主要應(yīng)用于懸點載荷大于120KN，沖程長度大于3.6m的油井。第三章 游梁式抽油機基本參數(shù)1.游梁式抽油機的基本參數(shù)所謂游梁式抽油機的基本參數(shù)就是指表明游梁式抽油機的主要性能、基本結(jié)構(gòu)及其主要尺寸的一組參數(shù)。游梁式抽油機的基本參數(shù)主要有：額定懸點載荷，減速器額定扭矩，光桿最大沖程。額定懸點載荷W 這個參數(shù)是指在游梁式抽油機各構(gòu)件強度和剛度允許條件下，懸繩器上的載荷最大允許值。該參數(shù)是設(shè)計和使用游梁式抽油就的主要依據(jù)之一。在使用游梁式抽油機過程中，必須保證懸點最大載荷不超過

17、額定懸點載荷。減速器扭轉(zhuǎn)扭矩T 減速器扭轉(zhuǎn)扭矩是指在游梁式抽油機減速器各零件強度和剛度允許條件下減速器輸出軸上的扭矩最大允許值，同樣該參數(shù)也是設(shè)計和使用游梁式抽油就的主要依據(jù)之一。在使用游梁式抽油機過程中，必須保證減速器輸出軸上的最大靜扭矩不超過額定扭矩。光桿最大沖程長度Smax 光桿最大沖程長度是指在游梁式抽油機工作過程中，能夠提供給光桿上下往復(fù)運動時最大的位移量，它是計算抽油機最大理論產(chǎn)量的重要參數(shù)之一，主要決定抽油機的基本尺寸質(zhì)量。以上三個基本參數(shù)表明了游梁式抽油機的能力特性及適用范圍，是估算抽油機大致尺寸和質(zhì)量的依據(jù)。把這三個參數(shù)組合起來，也是劃分和確定游梁式抽油機的規(guī)格與型號的基礎(chǔ)。

18、2.游梁式抽油機的參數(shù)系列我國于1989年制定的GB116491989游梁式抽油機國家標(biāo)準，該標(biāo)準規(guī)定參數(shù)系列以額定懸點載荷為第一參數(shù)，三個基本參數(shù)按額定懸點載荷W光桿最大沖程長度Samx減速器額定扭矩T排列。我國常規(guī)型游梁式抽油機可以用類別代號、規(guī)格代號、其他代號和型號等標(biāo)注。其中類別代號有CYJ常規(guī)型游梁式抽油機CYJQ前置型游梁式抽油機CYJY異相型游梁式抽油機第四章 游梁式抽油機的抽汲工作參數(shù)和驢頭懸點載荷1游梁式抽油機抽汲工況的確定目前，游梁式抽油機抽汲工況可分為五種：正常工況、長沖程工況、短沖程工況、高沖刺工況和低沖次工況。1.正常抽汲工況 所謂正常抽汲工況，是指對抽油機而言當(dāng)要獲

19、得所需的油井產(chǎn)液量時，抽油機的最大沖程長度和最小泵徑，而采用額定或較低的沖程次數(shù)的工作方式。2.長沖程工況 采用長沖程工況時，有很多好處。首先，大大減少抽油桿柱和油管柱變形對有效沖程的影響，提高抽油泵的充滿度系數(shù)；其次，在相同產(chǎn)量下，可大大降低抽油機沖程次數(shù)，使抽油機懸點載荷和抽油機各工作部件的工作循環(huán)次數(shù)減少，因而有利于提高抽油設(shè)備的可靠性，延長設(shè)備的使用壽命。3.高沖次工況 雖然高沖次工況工作時，其驢頭懸點的動載荷和振動載荷都會增加，其工件工作循環(huán)次數(shù)也會增加，所以從表面上看，這樣做會對抽油桿和抽油泵不利的，甚至?xí)p少工件使用壽命。但是，高沖次工況可以用較小型抽油機完成正常工況時需要較大型

20、抽油機才能完成的工作。高沖次工況的另一優(yōu)點是可以提高柱塞的沖程次數(shù)Sp/S,可以用較小的泵徑或較小的抽汲速度工作。4.短沖程工況 當(dāng)井較淺而且油井的產(chǎn)液量不大時，可以采用短沖程抽汲工況，以使小型抽油機來完成任務(wù)5.低沖次工況 低沖次工況主要用于稠油的開采，可以減少抽油桿和抽油泵的下行阻力。2游梁式抽油機抽汲工作參數(shù)的選擇與調(diào)整2.1懸點沖程長度的選擇與調(diào)整懸點沖程長度是抽油機的一個重要工作參數(shù)，對于有感抽油設(shè)備，上下沖程的懸點載荷變化會使抽油桿和有關(guān)產(chǎn)生變形，導(dǎo)致有效沖程長度的減少。這時候，為了保證有感抽油設(shè)備的一定產(chǎn)量，在不改變沖刺的情況下，需要增加懸點的沖程長度。這樣做有很多好處，比如：減

21、小了抽油桿的相對變形值，提高了抽油泵的充滿系數(shù)和排量系數(shù)；改善了抽油桿的工作條件，延長了抽油桿的使用壽命，提高了抽油桿的可靠性。提高了游梁式抽油機的效率。2.2沖程次數(shù)的選擇與調(diào)整高沖次工況下可以用較小的抽油機完成正常抽汲工況下需要較大型抽油機才能完成的工作。在高沖次工況下，要保證一定產(chǎn)量的條件下可以選用較小的沖程長度，這樣可使抽油機的尺寸和減速箱的扭矩都較小。3游梁式抽油機驢頭懸點載荷游梁式抽油機懸點載荷是標(biāo)志其工作能力的重要參數(shù)，也是選擇和正確使用抽油機的主要依據(jù)。游梁式抽油機在帶動井下抽油泵柱塞進行工作時，驢頭懸點上作用著三種載荷。1.靜載荷 包括抽油桿自重Wr、油管柱內(nèi)柱塞上的油柱重W

22、oil和油管外油柱對柱塞下端的壓力Wp.。2.動載荷 此項載荷與抽油機驢頭懸點運動的運動加速度有關(guān)；動載荷包括抽油桿柱和油柱運動所產(chǎn)生的動載荷，分別用Wrd和Wfd表示。3.各種摩擦載荷 包括柱塞與泵筒之間的摩擦阻力、抽油桿柱與油管間的摩擦阻力、抽油桿柱與油柱間及油柱與油管間相對運動時的流動阻力、井液流經(jīng)抽油泵游動閥時的阻力、抽油桿光柱與井口光桿密封器間的摩擦阻力等。第五章 勝利油田游梁式抽油機基本情況目前，勝利油田共有各種抽油機12500臺，其中在用9900余臺，閑置停用2300余臺，庫存300余臺，有9個機型，50多個品種。根據(jù)2000年對一采油廠進行的調(diào)查顯示如下表5-1，抽油機型號資料

23、見表5-2 機型統(tǒng)計井?dāng)?shù)沖程利用率/%沖刺利用率/%懸點載荷利用率/%扭矩利用率/%6型269.0443.3024.4137.877型310033.3330.7151.258型8292.8153.1065.3647.1410型32892.5951.8454.2754.1112型36789.5451.5856.5149.9414型12390.1261.7751.7764.7016型710047.2250.3134.33表 5-1序號抽油機規(guī)格代號額定懸點載荷kN光桿最大沖程m減速器額定扭矩kNm1200.62.82301.26.531.543-2.1-132.11354-1.5-9401.59.064-2.5-132.51374-3-183.01885-1.8-13501.81395-2.1-132.1105-2.5-182.518115-3-263.026126-2.5-26602.5138-2.1-18802.118148-2.5-262.526158-3-273.0371610-3-371001710-3-53531810-4.2-534.21912-3.6-531203.62012-4.2-734.2732112-3.6-734.82212-4.8-731403.62314-4.8-734.82414-5.4-735.42516-4.8-1051604.81052616