最新有杆泵采油分析课件PPT.ppt 108页

'有杆泵采油分析 常规有杆泵采油有杆泵采油抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。地面驱动螺杆泵采油驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。 常规有杆泵采油是目前我国最广泛应用的采油方式。100%50%25%75%20032004200593%93%89%中石油近几年有杆泵采油比例97323口90868口111546口94240口98942口101108口 抽油机工作原理 2、游粱式抽油机分类（1）按基本参数分类重型Pmax＞100kN①根据悬点最大允许载荷Pmax的变化范围②根据悬点最大冲程长度Smax的变化范围轻型Pmax≤30kN中型30kN＜Pmax≤100kN短冲程Smax<1m中等冲程lm＜Smax≤3m长冲程3m＜Smax≤6m超长冲程Smax＞6m 超大扭矩Mmax﹥60kN·m③根据悬点最大冲数nmax的变化范围④根据减速箱曲柄轴的最大允许扭矩Mmax小扭矩Mmax＜10kN·m大扭矩30kN·m＜Mmax≤60kN·m中等扭矩10kN·m＜Mmax≤30kN·m低冲数nmax≤6min-1中等冲数6min-1＜nmax≤15min-1高冲数nmax＞15min-1 ⑤根据抽油机所需的最大功率Nmax小功率Nmax≤25kW中等功率25kW＜Nmax≤52kW大功率52kW＜Nmax≤100kW超大功率Nmax＞100kW （2）按结构分类①常规式：驴头和曲柄连杆机构分别位于抽油机支架前后两边。②前置式：驴头和曲柄连杆机构都位于支架的前边平衡方式：多采用机械平衡平衡方式：多采用气动平衡运动规律：上冲程较下冲程慢运动规律：上下冲程的时间基本相等 （3）其他抽油机 （4）抽油机结构简图游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆，以曲柄、连杆和游梁后臂为三个活动杆件所构成的曲柄摇杆机构 游梁用型钢组合焊成，也有用普通工字钢制成。它用一个中间短轴和两个轴承支在抽油机支架上。由于游梁负担抽油机的全部载荷，所以要有一定的强度和刚度。横梁及连杆可分为两种结构：一种是将横梁及连杆制造在一起，其特点是连接件很少，结构很简单，用在小型抽油机上，它由改变后臂长度来调节冲程长度。另一种结构是单独横梁，一般用于大型抽油机中,它由改变曲柄和连杆的连接点位置来调节冲程长度。驴头用来将游梁前端的往复圆弧运动变为抽油杆的垂直直线往复运动。驴头弧面半径R应等于前臂长度。为了保证在一定冲程长度下，将圆弧运动变为直线运动，圆弧面长度应为：S弧＝（1.2~1.3)Smax式中Smax―驴头悬点（挂抽油杆处）的最大冲程长度。驴头用钢板焊成。平衡重：由于游梁式抽油机上、下冲程的载荷很不均匀，上冲程时，驴头需提起抽油杆柱和液柱，而下冲程时，抽油杆依靠自重就可以下落，这样就使发动机做功极不均匀。为了使上、下冲程发动机作功均匀，采用了平衡重的结构；游梁式抽油机平衡重分两类：一类为游梁平衡重，装在游梁尾部，一般作成片状；另一类为曲柄平衡重，装在曲柄上，类型较多。减速箱：一般使用的减速箱多为两级齿轮式，传动比i=25~40左右，在个别情况下也有使用一级齿轮减速箱或链条减速箱。由于工作载荷大，一般小功率时采用斜齿，大功率时采用人字齿。并开始采用圆弧齿轮。减速箱采用圆弧齿轮后，其承载能力比相同参数的渐开线齿轮减速箱体积有所减小，这样也给抽油机其他部分尺寸的缩小创造了条件。刹车机构：抽油机上所用的刹车机构一般为刹车型或闸瓦型。支架：常用型焊钢焊成，特轻型的可用一根圆管作支架，重型的可做成三腿或四腿的行架。悬绳器：由卡瓦牙、上下支撑板及顶丝等组成，将钢丝绳及光杆连成一体。悬绳器上可以安放示功仪，测悬点示功图。 （5）抽油机四连杆机构的循环特性①对称循环在实际应用中，采用对称循环四杆机构的抽油机并不多当游梁处于两极限位置B1C1(对应于悬点下死点）B2C2（对应于悬点上死点）时，曲柄与连杆分别重合于直线OA1B1，A2OB2上，并且两直线OA1B1，A2OB2共线。显然悬点上、下冲程所对应的曲柄转角相等，均为180°，当曲柄匀速转动时，悬点上、下冲程所对应时间相等，即上、下冲程悬点的平均速度相等。 ②近似对称循环常规抽油机当游梁处于上、下死点两极限位置B2C2，B1C1时，曲柄与连杆的重合线分别为A2OB2（悬点上死点）、OA1B1（悬点下死点）,直线OA1B1，A2OB2所夹的锐角λ称为四连杆机构的极位夹角 设曲柄匀速转动的角速度为，则悬点上、下冲程所需时间分别为：显然悬点上、下冲程所对应的曲柄转角分别为： 当曲柄匀速转动时，悬点上、下冲程的平均速度不等，悬点下冲程的平均速度大于上冲程时的平均速度。将V上与V下的比值K1称为四杆机构的行程速比系数，则为K1：在近似对称循环抽油机中，一般来说:λ<0.05,K1<1.05目前，石油矿场广泛应用的常规型抽油机均属于近似对称循环。 ③非对称循环异相曲柄平衡抽油机 异相曲柄平衡抽油机的游梁后臂长度缩短，减速箱相对于支架的位置后移，从而使四杆机构的极位夹角增大．目前，异相机的机构极位夹角为8~15°，行程速比系数K1在1.05~1.20之间，因此，异相曲柄平衡抽油机具有较快的下冲程，上冲程平均速度降低，下冲程的平均速度增大，从而使悬点上冲程的最大加速度降低，有利于减少悬点惯性负荷和减速箱输出扭矩，因而有较好的节能效果。 （6）游梁式抽油机系列型号表示方法CYJ12—3.3—70(H)F(Y，B，Q)游梁式抽油机系列代号CYJ-常规型CYJQ-前置型CYJY-异相型悬点最大载荷，10kN光杆最大冲程，m减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m减速箱齿轮形代号，H为点啮合双圆弧齿轮，省略渐开线人字齿轮平衡方式代号F：复合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：气动平衡 (二)抽油泵1、作用2、主要组成把机械能转化为压能。1—排出阀;2—柱塞;3—吸入阀4—泵筒 3、一般要求a.结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠；b.制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长；c.规格类型能满足油井排液量的需要，适应性强；d.便于起下；e.结构上应考虑防砂、防气，并带有必要的辅助设备。 管式泵：外筒和衬套在地面组装好接在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后再把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。管式泵特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。杆式泵：整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油管预定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，检泵时不需要起油管。杆式泵特点：结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。4、分类A-管式泵B-杆式泵 (三)抽油杆：能量传递工具。1-外螺纹接头；2-卸荷槽；3-推承面台肩；4-扳手方径；5-凸缘；6-圆弧过渡区 抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、28mm，抽油杆的长度一般为8000mm或7620mm，另外，为了调节抽油杆柱的长度，还有长度不等的抽油杆短节。接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。按其结构特征可分为：普通接箍、异径接箍和特种接箍。普通接箍：连接等直径的抽油杆异径接箍：用于连接不同直径的抽油杆特种接箍：主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍，用于斜井或普通油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力，减少对油管的磨损扶正器抽油杆的强度：C级杆(570MPa)、D级杆(810MPa)、E级杆(980MPa) 扶正器 扶正器 扶正器 超高强度抽油杆玻璃钢抽油杆空心抽油杆电热抽油杆连续抽油杆柔性抽油杆特种抽油杆 二、泵的工作原理(一)泵的抽汲过程冲程光杆冲程冲次 （二)泵的理论排量泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱塞在泵内让出容积，井内液体进泵和从泵内排出井内液体。每日排量:每分钟的排量为：在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体体积都等于柱塞让出的体积： 第二节抽油机悬点运动规律及载荷一、抽油机悬点运动规律(一)简化为简谐运动时悬点运动规律假设条件：r/l0、r/b0游梁和连杆的连接点B的运动可看做简谐运动，即认为B点的运动规律和D点做圆运动时在垂直中心线上的投影(C点)的运动规律相同。则B点经过t时间(曲柄转角φ)时位移为：图3-7抽油机四连杆机构简图 以下死点为坐标零点，向上为坐标正方向，则悬点A的位移为：A点的加速度为:A点的速度为: (二)简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律假设条件：0