低冲次下偏杠铃抽油机研究

论文摘要

目前国内外油田的抽油设备主要为普通游梁式抽油机,其存在的主要问题是能耗大、效率低。特别是随着国内外大部分油田进入开发中后期,油藏结构发生变化,油井供液能力不足,低产井数量不断增加,抽油机井普遍出现空抽现象。常规机型用于供液不足的油井,不仅产量低,而且功率消耗大,油管、抽油杆、抽油泵磨损严重。低冲次下偏杠铃抽油机是适合于低产井有效开采的一种新型节能抽油机,集低冲次和下偏杠铃抽油机两种机型的优点于一身,继承了常规机结构简单、皮实耐用、高可靠性、调参简便、维护费用低等优点,同时可以提高产液量和泵效,减少油管、抽油杆、抽油泵磨损,延长采油系统使用寿命,节能效果显著,对国内外油田低成本开发有着深远的意义。本文在对国内外油田在用抽油机进行分析探讨的基础上,重点对低冲次下偏杠铃抽油机进行研究。具体内容如下：首先,对国内外抽油机的发展概况,油田在用的抽油机存在的主要问题以及节能方法进行阐述,并提出了本论文的主要研究内容。其次,研究抽油机的基本工作理论,对井下工况、载荷计算、冲程、冲次、电机功率的选择等进行阐述和分析,对其运动及动力性能、减速器输出扭矩计算问题进行详尽的分析,为低冲次下偏杠铃抽油机研究准备理论依据。第三,通过编制设计优化程序,建立优化目标函数,对低冲次下偏杠铃抽油机进行参数优化,使抽油机达到最佳节能效果。第四,通过对实现抽油机低冲次的各种方法进行对比分析,结合油田实际应用情况,确定应用抽油机专用大传动比三级双圆弧齿轮减速器来降低冲次,并对其设计进行研究,实现抽油机冲次最低达1-2min-1,同时降低减速器渗漏和被盗现象。第五,以DPCYJY6-2.5-26HF机型为例,对常规游梁式抽油机与低冲次下偏杠铃抽油机进行对比分析,验证低冲次下偏杠铃抽油机对开采低产井具有显著的节能效果及一系列优点,具有广阔的推广前景。最后,对全文的研究内容作了简要总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 抽油机的应用及发展
• 1.1.1 抽油机的应用
• 1.1.2 国内外抽油机的发展概况
• 1.2 抽油机存在的主要问题
• 1.3 抽油机的节能技术
• 1.3.1 采用节电驱动设备
• 1.3.2 改进结构型式
• 1.3.3 改进平衡方式
• 1.3.4 采用节能监控装置
• 1.3.5 采用节能传动元件
• 1.4 低冲次抽油机的应用
• 1.5 下偏杠铃抽油机的应用
• 1.6 本论文的主要研究内容
• 第2章 抽油机基本工作理论分析
• 2.1 游梁式抽油机的基本参数
• 2.2 游梁式抽油机驴头悬点载荷的确定
• 2.2.1 悬点静载荷的大小和变化规律
• 2.2.2 悬点动载荷的大小和变化规律
• 2.2.3 悬点的最大载荷和最小载荷
• 2.2.4 摩擦力对悬点载荷的影响
• 2.3 游梁式抽油机冲程、冲次及电机功率的确定
• 2.3.1 抽油机的抽汲工况
• 2.3.2 冲程长度的选择
• 2.3.3 冲次的选择
• 2.3.4 电机功率的确定
• 2.4 游梁式抽油机的平衡
• 2.4.1 平衡的基本原理
• 2.4.2 平衡准则
• 2.4.3 平衡计算
• 2.5 游梁式抽油机的运动分析
• 2.5.1 几何尺寸分析
• 2.5.2 运动分析
• 2.6 游梁式抽油机减速器曲柄轴净扭矩的计算
• 2.6.1 减速器曲柄轴净扭矩的计算
• 2.6.2 曲柄轴净扭矩计算的应用
• 2.7 常规抽油机曲柄转向的讨论
• 2.8 本章小结
• 第3章 低冲次下偏杠铃抽油机优化设计
• 3.1 低冲次下偏杠铃抽油机节能原理及平衡机理
• 3.1.1 低冲次下偏杠铃抽油机节能原理
• 3.1.2 低冲次下偏杠铃抽油机平衡机理
• 3.2 低冲次下偏杠铃抽油机的动力分析
• 3.3 低冲次下偏杠铃抽油机优化设计
• 3.3.1 数学模型的建立
• 3.3.2 优化方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 抽油机专用大传动比减速器设计
• 4.1 双圆弧齿轮的特性分析
• 4.1.1 双圆弧齿轮啮合特性
• 4.1.2 双圆弧齿轮传动的优点
• 4.1.3 双圆弧齿轮基本参数的选择
• 4.2 减速器基本参数的选择
• 4.3 减速器关键零件材料选择及强度校核
• 4.3.1 关键零件材料选择及热处理
• 4.3.2 关键零件的强度校核
• 4.4 减速器结构设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 低冲次下偏杠铃抽油机应用效果分析
• 5.1 低冲次下偏杠铃抽油机优化结果
• 5.1.1 抽油机优化结果
• 5.1.2 下偏杠铃优化结果
• 5.1.3 对比分析
• 5.2 低冲次下偏杠铃抽油机结构设计
• 5.3 低冲次下偏杠铃抽油机试验情况及应用效果
• 5.3.1 低冲次下偏杠铃抽油机试验情况
• 5.3.2 低冲次下偏杠铃抽油机应用效果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 详细摘要