抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷的計(jì)算

1、抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及載荷分析一、游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律四連桿機(jī)構(gòu)：以游梁支架軸和曲柄軸的連線為固定桿，以曲柄、連桿和游梁為三個(gè)活動(dòng)桿所組成的四連桿機(jī)構(gòu)。如圖3-21所示，抽油機(jī)在一個(gè)沖程中，懸點(diǎn)的速度和加速度不僅大小在變化，而且方向也在不斷改變。上沖程前半個(gè)沖程為加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上；后半個(gè)沖程為減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下。下沖程前半個(gè)沖程為加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下；后半個(gè)沖程為減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上。其最大速度發(fā)生在下、下沖程的中點(diǎn)，在上、下死點(diǎn)處速度為零；其最大加速度發(fā)生在上、下死點(diǎn)處，在上、下沖程的中點(diǎn)加速度為零。上下死點(diǎn)處的最大加速度分別為： （3-12） （3-13）二、抽油機(jī)

2、懸點(diǎn)載荷計(jì)算與分析（一）靜載荷1抽油桿柱載荷上沖程，懸點(diǎn)承受著整個(gè)抽油桿柱的重力為： （3-21）對(duì)于多級(jí)抽油桿：式中 抽油桿柱的重力，N； 抽油桿的截面積，m2；L 抽油桿柱的長(zhǎng)度，m； 抽油桿材料（鋼）的密度， 。 每米抽油桿的平均質(zhì)量，kg/m；（可查表3-1） 用多級(jí)組合桿柱時(shí)各級(jí)抽油桿柱的每米平均質(zhì)量，kg/m； 用多級(jí)組合桿柱時(shí)各級(jí)抽油桿柱的長(zhǎng)度，m。下沖程，作用在懸點(diǎn)上的桿柱載荷等于抽油桿柱的重力減去桿柱受到的浮力：或 （3-23）式中 抽油桿柱在液體中的重力，N； 抽油桿的失重系數(shù) 抽汲液體的密度， ；當(dāng)原油含水時(shí)，可用下式近似計(jì)算： （3-24）式中 原油密度， ； 水的密度

3、， ； 原油含水率，小數(shù)。2液柱載荷上沖程作用在懸點(diǎn)上的液柱載荷為： （3-26）式中 液柱載荷，N；其它符號(hào)同前。下沖程液柱載荷不作用在懸點(diǎn)上。3上、下沖程中在桿柱和管柱之間相互轉(zhuǎn)移的載荷= =，簡(jiǎn)稱為轉(zhuǎn)移載荷。由以上推導(dǎo)可知，上沖程的靜載荷：(3-27)上、下沖程靜載荷隨懸點(diǎn)位移的變化曲線：圖3-29 靜載荷隨懸點(diǎn)沖程變化的曲線4其它靜載荷1）沉沒壓力對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響沉沒壓力：泵的吸入口沉沒在液面以下一定深度，該處的壓力稱為沉沒壓力。吸入壓力：上沖程中，在沉沒壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口設(shè)備的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此時(shí)液流具有的壓力稱吸入壓力。吸入壓力作用在活塞底部而產(chǎn)生向上的載荷為：（3-2

4、8）式中 吸入壓力 作用在活塞上產(chǎn)生的載荷，N； 吸入壓力，Pa活塞截面積，m2； 沉沒壓力，Pa； 液流通過泵的入口設(shè)備產(chǎn)生的壓力降，Pa；下沖程中，吸入閥關(guān)閉，沉沒壓力對(duì)懸點(diǎn)載荷沒有影響。2）井口回壓對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響上沖程增加懸點(diǎn)載荷： （3-29）下沖程減小懸點(diǎn)載荷： （3-30）式中 井口回壓在上沖程中造成的懸點(diǎn)載荷，N； 井口回壓在下沖程中造成的懸點(diǎn)載荷，N； 井口回壓，Pa；其它符號(hào)同前。由于沉沒壓力和井口回壓在上沖程中造成的懸點(diǎn)載荷方向相反，可以相互抵消一部分，所以在一般計(jì)算中可以忽略這兩項(xiàng)。（二）動(dòng)載荷1慣性載荷根據(jù)牛頓第二定律可得：抽油桿柱的慣性力為： （3-31）液柱的慣性

5、力為：（3-32）式中 考慮油管過流斷面變化引起液柱加速度變化的系數(shù)：式中 油管的流通斷面面積。慣性載荷對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響分析由圖可以看出，慣性載荷的方向及對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響為：上沖程前半沖程，懸點(diǎn)向上加速運(yùn)動(dòng)，慣性力向下，增加懸點(diǎn)載荷；后半沖程，懸點(diǎn)向上減速運(yùn)動(dòng)，慣性力方向向上，減小懸點(diǎn)載荷，下沖程前半沖程，懸點(diǎn)向下加速運(yùn)動(dòng)，慣性力向上，減小懸點(diǎn)載荷；后半沖程，懸點(diǎn)向下減速運(yùn)動(dòng)，慣性力向下，增加懸點(diǎn)載荷。由圖中可以看出，在上、下死點(diǎn)處慣性載荷對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響最大，而在二分之一沖程處，慣性載荷為零。上沖程中抽油桿柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷為：（3-33）若取 時(shí)： （3-34）下沖程抽油桿柱引起的懸

6、點(diǎn)最大慣性載荷為：（3-35）上沖程液柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷為：（3-36）下沖程中液柱不隨懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，因而沒有液柱的慣性載荷上沖程中懸點(diǎn)最大慣性載荷為： 下沖程懸點(diǎn)最大慣性載荷為：注：當(dāng)液柱中含氣比較多且沖數(shù)比較小時(shí)，可忽略液柱引起的慣性載荷。2摩擦載荷上沖程增加懸點(diǎn)載荷，下沖程減小懸點(diǎn)載荷對(duì)抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷有影響的摩擦力包括以下五個(gè)方面：（1）抽油桿柱和油管柱的摩擦力，上下沖程都存在，上沖程增加懸點(diǎn)載荷，下沖程減小懸點(diǎn)載荷。（2）活塞與襯套之間的摩擦力，上下沖程都存在，上沖程增加懸點(diǎn)載荷，下沖程減小懸點(diǎn)載荷。（3）液柱與抽油桿柱之間的摩擦力，發(fā)生在下沖程，方向向上，減小懸點(diǎn)載荷。（4）液柱與油管之間的摩擦力，發(fā)生在上沖程，方向向下，增加懸點(diǎn)載荷。（5）液體通過游動(dòng)閥的