1、采油主要原理設計方法采油設備新工藝及新進展第1頁/共73頁 抽油裝置及泵的工作原理 抽油機懸點運動規律及懸點載荷 抽油機平衡、扭矩及功率 有桿抽油泵效 有桿抽油系統設計 有桿抽油系統工況分析第2頁/共73頁有桿泵采油典型特點： 地面能量通過抽油桿、抽油泵傳遞給井下流體。(1) 常規有桿泵采油：抽油機懸點的往復運動通過抽油桿傳遞給井下柱塞泵。(2) 地面驅動螺桿泵采油：井口驅動頭的旋轉運動通過抽油桿傳遞給井下螺桿泵。有桿泵采油分類：第3頁/共73頁 常規有桿泵采油常規有桿泵采油(SRP)(SRP) Sucker Rod Pumping 常規有桿泵采油是目前我國最廣泛應用的采油方式，大約有80%以

2、上的油井采油采用該舉升方式。第4頁/共73頁常規有桿泵采油常規有桿泵采油(SRP)(SRP) 常規有桿泵采油是目前我國最主要的采油方式，大約有80%以上的油井采油采用該舉升方式。目前我國大約有抽油機8萬多臺。耗電量為油田開發總用電量的1/4。系統效率為20%左右。優點：結構簡單、耐用、操作方便、維修方便缺點：系統效率低，大馬拉小車，能耗高第5頁/共73頁地面驅動螺桿泵采油地面驅動螺桿泵采油 (PCP) Progressive Cavity Pumping第6頁/共73頁第一節 抽油裝置及泵的工作原理一、抽油裝置驅動設備抽油機(Beam Pumping Unit/Pumping Jack)傳動設

3、備抽油桿(Sucker Rod)舉升設備抽油泵(Pump)其它附件設備組成第7頁/共73頁(一)抽油機是有桿深井泵采油的主要地面設備，它將電能轉化為機械能，包括游梁式抽油機和無游梁式抽油機兩種。抽油機技術發展歷程又回到四連桿機構（可變）異型、彎梁、調徑變矩、杠鈴游梁 20世紀80年代后木制磕頭機常規游梁式抽油機前置式、異相、空氣平衡式無游梁抽油機（鏈條、皮帶）20世紀70年代第8頁/共73頁游梁式抽油機組成游梁-連桿-曲柄機構、減速箱、動力設備和輔助裝置圖 4-2 抽 油 機 結 構 簡 圖1 剎 車 裝 置 ;2 電 動 機 ;3 減 速 箱 皮 帶 輪 ;4 減 速 箱 ;5 輸 入 軸

4、;6 中 間 軸 ;7 輸 出 軸 ;8 曲 柄 ;9 連 桿 軸 ;10 支 架 ;11 曲 柄 平 衡 塊 ;12 連 桿 ;13 橫 梁 軸 ; 14 橫 梁 ;15 游 梁 平 衡 塊 ;16 游 梁 ;17 支 架 ;18 驢 頭 ;19 懸 繩 器 ;20 底 座第9頁/共73頁游梁式抽油機主要部件介紹1.驢頭由鋼板制成，主要作用是保證抽油時光桿始終對準井口中心位置。2.游梁由剛性好的鋼板制成，主要作用是繞支點軸承做搖擺運動傳遞動力，同時又是承受載荷的主要部件。3.連桿由無縫鋼管制成，主要作用是連接曲柄和橫梁，傳遞動力。4.曲柄裝在減速箱輸出軸兩側，共兩個，有48個圓孔，用來調節沖

5、程。曲柄上裝有兩個平衡塊，調節平衡。第10頁/共73頁游梁式抽油機主要部件介紹5.減速箱把電動機的高速運動(1450r/min)變為抽油機曲柄的低速運動(715r/min)6.懸繩器帶有鋼絲繩的柔性連接件，作用是把驢頭和光桿連接起來，保證光桿與驢頭弧面相切，同時又承受和傳遞載荷，可在其上下盤之間裝動力儀，測示功圖。7.剎車裝置可以把驢頭和曲柄停在工作需要的任何位置，以便檢查維修、調平衡、調沖程等。第11頁/共73頁 工作時，動力機將高速旋轉運動通過皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動曲柄作低速旋轉。曲柄通過連桿經橫梁帶動游梁作上下擺動。掛在驢頭上的懸繩器便帶動抽油桿柱作往復運動。(一)抽油機工作原理第

6、12頁/共73頁游梁式抽油機分類后置式前置式第13頁/共73頁運動規律不同后置式上、下沖程的時間基本相等；前置式上沖程較下沖程慢。載荷較小，峰值扭矩小，節能。圖3-2 后置式抽油機結構簡圖游梁和連桿的連接位置不同。后置式和前置式抽油機不同點：平衡方式不同后置式多采用機械平衡；前置式多采用氣動平衡。圖3-3 前置式氣動平衡抽油機結構簡圖氣平衡抽油機缺點：氣平衡抽油機缺點：氣缸系統成本高，故障率高，運行氣缸系統成本高，故障率高，運行費用高費用高第14頁/共73頁新型抽油機：為了節能和加大沖程。異相型游梁式抽油機異形游梁式抽油機鏈條式抽油機皮帶抽油機液壓抽油機節能加大沖程和節能游梁式抽油機游梁式抽油

7、機無游梁式抽油機無游梁式抽油機直線電動機抽油機直線電動機抽油機彎梁式抽油機第15頁/共73頁又稱曲柄偏置式游梁抽油機，其平衡重中心線與曲柄中心線有一相位角，使峰值扭矩降低，所需電機功率小，節能。新型抽油機異相型游梁式抽油機第16頁/共73頁新型抽油機異形雙驢頭游梁式抽油機 可變四連桿機構 后臂長和夾角改變 載荷大時平衡力矩大，載荷小時力矩小，降低減速箱峰值扭矩 節能2060%.新型抽油機彎梁式抽油機第17頁/共73頁新型抽油機鏈條式抽油機 整機結構緊湊，重量輕易實現長沖程 90%沖程長度時勻速運動，慣性載荷和動載荷小 峰值扭矩小，節能 運動部件壽命較短，現場較難維護第18頁/共73頁新型抽油機

8、直線電動機抽油機 直接把電能轉化為直線運動，不需要任何中間轉換機構結構簡單、運行可靠、傳遞效率高、機械損耗小第19頁/共73頁游梁式抽油機系列型號表示方法CYJ 123.370(H) F(Y，B，Q)游梁式抽油機系列代號游梁式抽油機系列代號CYJ-常規型CYJQ-前置型CYJY-異相型懸點最大載荷，懸點最大載荷，10 kN10 kN光桿最大沖程，光桿最大沖程，m m減速箱曲柄軸最大允許扭矩減速箱曲柄軸最大允許扭矩,kN.m,kN.m減速箱齒輪形代號，減速箱齒輪形代號，H為點嚙合雙圓弧齒輪，省略-漸開線人字齒輪平衡方式代號平衡方式代號F：復合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：氣動平衡第20頁/共7

9、3頁(2)抽油桿：能量傳遞工具，將抽油機動力傳遞給井下深井泵。1-外螺紋接頭；2-卸荷槽；3-推承面臺肩；4-扳手方徑；5-凸緣；6-圓弧過渡區q 100多年前我國四川鹽鹵井中使用藤條做的抽油桿q 1984年美國Samuel M.Jones 第一個獲得金屬抽油桿專利q 20世紀70年代以來，發明新材料、新技術、新工藝的新型抽油桿第21頁/共73頁抽油桿的桿體直徑分別為13、16、19、22、25、28mm抽油桿的長度一般為8000mm或7620mm，另外，為了調節抽油桿柱的長度，還有長度不等的抽油桿短節。接箍是抽油桿組合成抽油桿柱時的連接零件。按其結構特征可分為：普通接箍、異徑接箍和特種接箍。

10、普通接箍：普通接箍：連接等直徑的抽油桿異徑接箍：異徑接箍：用于連接不同直徑的抽油桿特種接箍：特種接箍：主要有滾輪式接箍和滾珠式接箍，用于斜井或普通油井中降低抽油桿柱與油管之間的摩擦力，減少對油管的磨損.扶正器扶正器抽油桿的強度：C級桿、D級桿、K級、H級（1185MPa）第22頁/共73頁超高強度抽油桿滿足深抽和大排量生產玻璃鋼抽油桿耐腐蝕、降低載荷和沖程損失空心抽油桿解決稠油和高凝油加藥、熱洗需要電熱抽油桿解決稠油和高凝油電加熱需要連續抽油桿改善斷脫和偏磨柔性抽油桿：如鋼絲繩抽油桿特種抽油桿第23頁/共73頁特種抽油桿第24頁/共73頁(3)抽油泵：機械能轉化為流體壓能的設備第25頁/共73

11、頁(3)抽油泵：機械能轉化為流體壓能的設備原理簡單介紹類似農村自制壓水井v 手下壓上沖程v 手上提下沖程v 閥、液面第26頁/共73頁Pump 抽油泵Tubing PumpInserted Pump第27頁/共73頁Tubing Pump 第28頁/共73頁Inserted Pump 第29頁/共73頁 課后作業：文獻調研綜述v 新型抽油機v 新型抽油桿v 特種抽油泵調研有桿抽油設備的原理、優缺點、適用性及現場應用情況作業要求：書面報告及多媒體匯報第30頁/共73頁二、抽油泵的工作原理(一)泵的抽汲過程 抽油桿柱帶著柱塞向上運動，柱塞上的游動閥受管內液柱壓力而關閉。泵吸入的條件： 泵內壓力(吸

12、入壓力)低于沉沒壓力。A-上沖程1)上沖程 泵內壓力降低，固定閥在環形空間液柱壓力(沉沒壓力)與泵內壓力之差的作用下被打開。 泵內吸入液體、井口排出液體。第31頁/共73頁B-下沖程2)下沖程 柱塞下行，固定閥在重力作用下關閉。泵排出的條件： 泵內壓力(排出壓力)高于柱塞以上的液柱壓力。 柱塞上下抽汲一次為一個沖程，在一個沖程內完成進油與排油的過程。 光桿沖程：光桿從上死點到下死點的距離。 泵內壓力增加，當泵內壓力大于柱塞以上液柱壓力時，游動閥被頂開。 柱塞下部的液體通過游動閥進入柱塞上部，使泵排出液體。第32頁/共73頁（二)泵的理論排量 泵的工作過程是由三個基本環節所組成，即柱塞在泵內讓出

13、容積，井內液體進泵和從泵內排出井內液體。 SfVp 在理想情況下，活塞上、下一次進入和排出的液體體積都等于柱塞讓出的體積： SNfVpm每分鐘的排量為： SNkSNfQppt1440每日排量:泵的理論排量沖次：一分鐘的時間內抽油泵吸入與排出的周期數。第33頁/共73頁第二節 抽油機懸點運動規律及載荷一、抽油機懸點運動規律 簡化為簡諧運動時懸點運動規律 簡化為曲柄滑塊機構時懸點運動規律 游梁式抽油機四連桿機構的懸點運動規律 抽油機懸點運動規律，是正確使用抽油系統和設計分析抽油系統工作狀況的基礎，因此必須建立各種抽油機運動規律的計算方法，求出驢頭懸點的位移、速度和加速度隨時間的變化規律，以便為載荷

14、分析和扭矩計算提供基礎。第34頁/共73頁)cos1 ()cos1 (trrSB(一)簡化為簡諧運動時懸點運動規律假設條件：r/l0、r/b0圖3-7 抽油機四連桿機構簡圖 游梁和連桿的連接點B的運動可看做簡諧運動，即認為B點的運動規律和D點做圓運動時在垂直中心線上的投影(C點)的運動規律相同。則B點經過t時間(曲柄轉角)時位移為：第35頁/共73頁)cos1 (trbaSbaSBA 以下死點為坐標零點，向上為坐標正方向，則懸點A的位移為：trbadtdVWAAcos2A點的加速度為:trbadtdSVAAsinA點的速度為:圖3-8 簡諧運動時懸點位移、速度、加速度曲線第36頁/共73頁(二

15、)簡化為曲柄滑塊機構時懸點運動規律假設條件：0r/l1/4 把B點繞游梁支點的弧線運動近似地看做直線運動，則可把抽油機的運動簡化為曲柄滑塊運動。圖3-9 曲柄滑塊機構簡圖A點加速度:bardtdVWAA)2cos(cos2A點位移：barSA)sin2cos1 (2A點速度: bardtdSVAA)2sin2(sin第37頁/共73頁圖3-10 懸點速度變化曲線 1-按簡諧運動計算；2-精確計算；3-按曲柄滑塊機構計算圖3-11 懸點加速度變化曲線1-按簡諧運動計算；2-精確計算；3-按曲柄滑塊機構計算第38頁/共73頁二、抽油機懸點載荷計算1.靜載荷(一)懸點所承受的載荷包括：抽油桿柱載荷；

16、作用在柱塞上的液柱載荷；沉沒壓力對懸點載荷的影響；井口回壓對懸點載荷的影響抽油桿柱載荷上沖程：上沖程：gLqgLfWrsrr（即桿柱在空氣中的重力）bqqqrslsrr/ )(slsb/ )(下沖程：下沖程：LgqgLfWrlsrr)(（即桿柱在液體中的重力）第39頁/共73頁gLffWlrpl)(作用在柱塞上的液柱載荷上沖程 游動閥關閉，作用在柱塞上的液柱載荷為： 下沖程 游動閥打開，液柱載荷作用于油管，而不作用于懸點。沉沒壓力(泵口壓力)對懸點載荷的影響上沖程 在沉沒壓力作用下，井內液體克服泵入口設備的阻力進入泵內，此時液流所具有的壓力即吸入壓力。吸入壓力作用在柱塞底部產生向上的載荷:下沖

17、程 吸入閥關閉，沉沒壓力對懸點載荷沒有影響。pinpiifppfpP)(第40頁/共73頁井口回壓對懸點載荷的影響 液流在地面管線中的流動阻力所造成的井口回壓對懸點將產生附加的載荷。 )(rphhuffpP上沖程：上沖程：增加懸點載荷:rhhdfpP下沖程：下沖程：減小抽油桿柱載荷:2.動載荷(慣性載荷、振動載荷)慣性載荷(忽略桿液彈性影響) 抽油機運轉時，驢頭帶著抽油桿柱和液柱做變速運動，因而產生抽油桿柱和液柱的慣性力。第41頁/共73頁ArrWgWI 抽油桿柱的慣性力：AllWgWI 液柱的慣性力：rtfrpffff 為油管過流斷面變化引起液柱加速度變化的系數 上沖程:前半沖程加速度為正，

18、即加速度向上，則慣性力向下，從而增加懸點載荷；后半沖程中加速度為負，即加速度向下，則慣性力向上，從而減小懸點載荷。懸點加速度在上、下沖程中大小和方向是變化的。下沖程:與上沖程相反，前半沖程慣性力向上，減小懸點載荷；后半沖程慣性力向下，將增大懸點載荷。第42頁/共73頁抽油桿柱引起的懸點最大慣性載荷lrNSWlrNSgWlrSgWIrrrru13021302)1 (2222上沖程：14402SNWIrru取r/l=1/4時，)1 (1790)1 (222lrSNWlrSgWIrrrd下沖程：液柱引起的懸點最大慣性載荷lrSNWlrSgWIlllu11790)1 (222上沖程：下沖程中液柱不隨懸

19、點運動，沒有液柱慣性載荷懸點最大慣性載荷luruuIII上沖程：rddII 下沖程：第43頁/共73頁振動載荷 抽油桿柱本身為一彈性體，由于抽油桿柱作變速運動和液柱載荷周期性地作用于抽油桿柱，從而引起抽油桿柱的彈性振動，它所產生的振動載荷亦作用于懸點上。其數值與抽油桿柱的長度、載荷變化周期及抽油機結構有關。(在考慮抽油桿柱彈性時最大載荷計算時介紹)3. 摩擦載荷(1)抽油桿柱與油管的摩擦力 （桿管）上沖程主要受(1)、(2)、(4)影響，增加懸點載荷(2)柱塞與襯套之間的摩擦力 （柱塞與襯套）(3)液柱與抽油桿柱之間的摩擦力 （桿液）(4)液柱與油管之間的摩擦力 （管液）(5)液體通過游動閥的

20、摩擦力 （閥阻力）下沖程主要受(1)、(2)、(3)、(5)影響，減小懸點載荷第44頁/共73頁max222) 1(ln) 1(12mmmmLFrl602maxSNS抽油桿柱與液柱之間的摩擦力 抽油桿柱與液柱間的摩擦發生在下沖程，摩擦力方向向上。阻力的大小隨抽油桿柱的下行速度而變化，最大值為：主要決定因素：液體粘度和抽油桿的運動速度。把懸點看做簡諧運動，則液柱與油管間的摩擦力 上沖程時，游動閥關閉，油管內的液柱隨抽油桿柱和柱塞上行，液柱與油管間發生相對運動而引起的摩擦力的方向向下，故增大懸點載荷。 下沖程液柱與抽油桿柱間的摩擦力約為上沖程中油管與液柱間摩擦力的1.3倍。即：3 . 1rltlF

21、F 第45頁/共73頁NfFrt桿管摩擦力：液體通過游動閥產生的阻力：ghfFplv22322)(1029. 71SNffopl14094. 0eppddF柱塞與襯套之間的摩擦力： 抽油桿柱載荷、液柱載荷及慣性載荷是構成懸點載荷的三項基本載荷。稠油井內存在摩擦載荷及大沉沒度的井沉沒壓力產生的載荷；在低沉沒度井內，由于泵的充滿程度差，會發生柱塞與泵內液面的撞擊，將產生較大沖擊載荷，從而影響懸點載荷。第46頁/共73頁ivuhuulrPPFPIWWPmaxvdhddrPFPIWPmin)1 (1790)(2maxlrSNWgLffLqIWWPrlrprrulr(二)懸點最大和最小載荷1.計算懸點最

22、大載荷和最小載荷的一般公式最大載荷發生在上沖程，最小載荷發生在下沖程，其值為：在下泵深度及沉沒度不很大，井口回壓及沖數不高的稀油直井內，在計算最大和最小載荷時，通?？梢院雎訮v、F、Pi、Ph及液柱慣性載荷，則：gLfWgLfLqWlpllrrr)(令：則：)1 (17902maxlrSNWWWPrlrrdrIWPmin)1 (17902lrSNWLgqrr第47頁/共73頁2.考慮抽油桿柱彈性時懸點最大載荷的計算 初變形期之后，抽油桿柱帶著活塞隨懸點做變速運動。在此過程中，除了液柱和抽油桿柱產生的靜載荷之外，還會在抽油桿柱上引起動載荷。初變形期末抽油桿柱運動引起的自由縱振產生的振動載荷初變形

23、期：從上沖程開始到液柱載荷加載完畢的過程。抽油桿柱做變速運動所產生的慣性載荷動載荷忽略液柱對抽油桿柱動載荷的影響第48頁/共73頁22222xuatu抽油桿柱自由縱振產生的振動載荷 在初變形期末激發起的抽油桿的縱向振動微分方程為:; 00 xu0Lxxu邊界條件; 00tuLxtut0初始條件抽油桿柱的自由縱振在懸點上引起的振動載荷為:tnnaVEfxuEfFnnrxrv02020) 12sin() 12() 1(8用分離變量法求解為：LxntnnVtxunnn212sin) 12sin() 12() 1(8),(0020坐標原點選在懸點第49頁/共73頁圖3-13 隨 的變化vFt0懸點的的

24、振動載荷是 的周期函數。t0vaEfFrvmax所以，最大振動載荷發生在 處，實際上由于存在阻尼，振動將會隨時間衰減，故最大振動載荷發生在 處，即：.25,20t20taLtm02第50頁/共73頁抽油桿柱的慣性載荷 慣性載荷的大小取決于抽油桿柱的質量、懸點加速度及其在桿柱上的分布。懸點加速度的變化決定于抽油機的幾何結構。tSacos220簡諧運動時，懸點加速度為：)(cos22axtSax抽油桿柱距懸點x處的加速度為： 初變形期之后抽油桿柱隨懸點做變速運動，必然會由于強迫運動而在抽油桿柱內產生附加的動載荷。為了使問題簡化，把強迫運動產生的動載荷只考慮為抽油桿柱隨懸點做加速度運動而產生的慣性載

25、荷。第51頁/共73頁dxaxtSgqdFri)(cos22aLttsaEfdxaxtgSqFrrLi20sinsin2)(cos2在x處單元體上的慣性力將為：積分后可得任一時間作用在整個抽油桿柱L上的總慣性力：第52頁/共73頁sinsin2) 12sin() 12() 1(8000202aLttttSaEftnnaEfWWFFWWPrnnrlrivlrsin)(sin200maxtaLtSaEfaEfWWPrrlr懸點最大載荷 初變形期后，懸點載荷P是抽油桿柱載荷、液柱載荷、及振動、慣性載荷疊加而成，即:t0為初變形期經歷的時間 取最大振動載荷出現的時間為懸點出現最大載荷的時間,則得到計算

26、懸點最大載荷的公式：aLt02第53頁/共73頁0sin2sin2tssrr)sin(2maxaLSaEfWWPrrlra.油管下端固定 在油管下端固定的情況下，初變形期末柱塞對懸點的相對運動速度等于懸點運動速度，即油管下端固定時懸點最大載荷為：b.油管下端未固定初變形期末懸點運動速度：sin2S 初變形期末柱塞對懸點的相對運動速度將小于懸點運動速度，并且：sin2.Ssin)1 ()sin(2maxaLSaEfWWPrlr油管下端未固定時懸點最大載荷為：第54頁/共73頁3.計算懸點最大載荷的其它公式1371maxSNWWPlrI179012maxSNWWPlrII)1 (17902maxl

27、rSNbWWPrlIII)17901 (2maxSNWWPrlIV)17901)(2maxSNWWPlrV一般井深及低沖數油井簡諧運動、桿柱和液柱慣性載荷簡諧運動、桿柱慣性載荷簡諧運動、桿柱和液柱慣性載荷第55頁/共73頁第三節 抽油機平衡、扭矩與功率計算一、 抽油機平衡計算不平衡原因 不平衡造成的后果 上下沖程中懸點載荷不同，造成電動機在上、下沖程中所做的功不相等。上沖程中電動機承受著極大的負荷，下沖程中抽油機帶著電動機運轉，造成功率的浪費，降低電動機的效率和壽命； 由于負荷極不均勻，會使抽油機發生激烈振動，而影響抽油裝置的壽命。 破壞曲柄旋轉速度的均勻性，影響抽油桿和泵正常工作。第56頁/

28、共73頁(一)平衡原理 在下沖程中把能量儲存起來，在上沖程中利用儲存的能量來幫助電動機做功，從而使電動機在上下沖程中都做相等的正功。 所以，為了使抽油機平衡，在下沖程中需要儲存的能量或上沖程中需要釋放的能量應該是懸點載荷在上下沖程中所做功之和的一半。下沖程：dwmdAAA上沖程：wumuAAA平衡條件：mumdAA2duwAAA第57頁/共73頁(二)平衡方式氣動平衡：機械平衡游梁平衡：游梁尾部加平衡重；曲柄平衡(旋轉平衡)：平衡塊加在曲柄上；復合平衡(混合平衡)： 游梁尾部和曲柄上都有平衡重。(1) 氣包內的氣體壓縮與膨脹(2) 多用于大型抽油機；(3) 節約鋼材；(4) 改善抽油機受力狀況

29、；(5) 加工質量要求高(如氣包的密封性等)。第58頁/共73頁(三) 平衡計算1)復合平衡圖3-14 復合平衡cbcccbbuccblrWWRWrbcWXWrbaWWR2平衡半徑公式:2)曲柄平衡平衡半徑公式：cbcccbubcblrWWRWXrWrbaWWR2圖3-15 曲柄平衡第59頁/共73頁3)游梁平衡ucrbXcaWWW)2(1達到平衡所需要的游梁平衡塊重: 圖3-16 游梁平衡(四)抽油機平衡檢驗方法1)測量驢頭上、下沖程的時間平衡條件下上、下沖程所用的時間基本相等。如果上沖程快，下沖程慢，說明平衡過量。2)測量上、下沖程中的電流平衡條件下上、下沖程的電流峰值相等。如果上沖程的電

30、流峰值大于下沖程的電流峰值，說明平衡不夠。第60頁/共73頁二、曲柄軸扭矩計算及分析(一)計算扭矩的基本公式 抽油過程中減速箱輸出軸(曲柄軸)的扭矩M等于曲柄半徑與作用在曲柄銷處的切線力T的乘積，即：rTM sinsinsin)(cosrWrgaacWbcPbaMcAbcom復合平衡抽油機：sinsinsinrWrPbaMccr曲柄平衡抽油機：sinsin)(cosrgaacWbcPbaMAbwb游梁平衡抽油機：不同平衡方式的抽油機扭矩精確計算相關式不同平衡方式的抽油機扭矩精確計算相關式思考題：上述公式的推導。第61頁/共73頁sinsinrbaPMTFp簡化條件：忽略游梁擺角和游梁平衡重慣性

31、力矩的影響。sin)(maxcbcomMWacBPTFM復合平衡抽油機:sin)(maxccrMBPTFM曲柄平衡抽油機：)(bwbWacBPTFM游梁平衡抽油機：扭矩因數：懸點載荷在曲柄軸上造成的扭矩與懸點載荷的比值。抽油機結構不平衡值B：等于連桿與曲柄銷脫開時，為了保持游梁處于水平位置而需要加在光桿上的力。(方向向下為正)不同平衡方式的抽油機扭矩簡化計算相關式不同平衡方式的抽油機扭矩簡化計算相關式第62頁/共73頁(二)扭矩因數計算sinsinrbaPMTFp圖3-17 抽油機幾何尺寸與曲銷受力圖bLkrrkLb2)cos(2cos022221)(3600第63頁/共73頁(三)懸點位移與

32、曲柄轉角的關系扭矩曲線b驢頭在下死點位置時的 角t驢頭在上死點位置時的 角隨角而變的b和K之間的夾角tbbPR沖程百分數：抽油機運動規律實測示功圖懸點載荷與曲柄轉角的關系扭矩因素與曲柄轉角的關系圖3-18 濮1-3井扭矩曲線1.凈扭矩；2.油井負荷扭矩；3.曲柄平衡扭矩第64頁/共73頁(四)扭矩曲線的應用1.檢查是否超扭矩及判斷是否發生“背面沖突”2.判斷及計算平衡maxmaxduMM平衡條件：3.功率分析)()(MN減速箱輸出的瞬時功率: 202021)(21dMdNNr減速箱的平均輸出功率：電動機輸出的平均功率：cyjrmoNN電動機輸入的平均功率：mmomiNN4.效率分析電機、皮帶傳動、減速箱的效率分析?！氨趁鏇_突”：抽油過程中曲柄軸上出現負扭矩現象時，減速箱的主動輪變為從動輪的現象。第65頁/共73頁)(4)(2minmaxmaxmaxPPSCPSMeI(五)最大扭矩計算公式2.計算最大扭矩的近似公式(1) 抽油機懸點運動簡化為簡諧運動(2)