常规游梁式抽油机优化设计

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1、常规游梁式抽油机优化设计摘要游梁式抽油机的优化设计必须充分考虑抽油机载荷的特殊性。根据对所选择的各种目标函数优缺点的分析,提出了以有效扭矩作为目标函数,并通过约束条件对峰值扭矩及绝对值最大负扭矩进行限制的数学模型。分析了按各种方案对冲程4.2m10型抽油机进行计算的结果,指出该模型可使抽油机整体设计达到最佳状态本文建立了以有效净扭矩为目标函数的游梁式抽油机的优化模型，并采用Matlab对优化模型进行求解。通过对冲程4.2m10型抽油机优化实例并与国、内外对比结果表明，文中优化设计方案有效可行。 关键词抽油机；游梁式抽油机；优化设计不要删除

2、行尾的分节符，此行不会被打印目录摘要……I第1章绪论11.1国内外研究现状及发展趋势11.2本课题研究的主要内容31.3本课题研究的理论意义及应用价值3第2章游梁式抽油机优化设计42.1游梁式抽油机的工作原理42.2现有游梁式抽油机存在的主要问题52.3优化设计简介62.4对抽油机主体参数设计的要求62.5运动指标82.6能耗指标112.7动力指标122.8优化设计目标函数122.910型抽油机优化设计数学模型122.9.1设计变量132.9.2目标函数132.9.3约束条件19第3章用MATLAB对模型进行求解213.1MATLAB简介

3、213.2优化设计的程序213.3优化结果分析23第4章结论25参考文献26致谢27千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章绪论1.1国内外研究现状及发展趋势抽油机是将石油从地下开采到地上的采油设备，它的产生和使用由来已久，已有百年历史。其中应用最早、普及最广的是游梁式抽油机，早在130年前就诞生了。常规游梁式抽油机具有结构简单、容易制造、可靠性高、耐久性好、维修方便、适应现场工况等优点，在采油机械中占有举足轻重的地位，在今后

4、相当长的一段时间内仍是油田首选的采油设备。但是由于常规游梁式抽油机本身的结构特征，决定了其具有平衡效果差，曲柄轴净扭矩波动大，存在负扭矩、工作效率低和能耗大等缺点。随着油田的发展，有杆抽油技术取得了突破性的进展，尤其是近十几年来，科学工作者不断的开展对新型节能抽油机的研究，在理论和实践上均取得了很大的进展。越来越多的新型抽油机相继研制成功，对油田的发展做出了贡献。目前在用的有杆式抽油机主要分为以下几类：抽油机游梁式常规式、前置式、偏置式式斜井式、低矮式、活动式按结构类型分按平衡方式分机械平衡游梁平衡曲柄平衡复合平衡气动平衡液动平衡无游梁式

5、低矮式、滚筒式、塔架式、钢架式链条式、皮带式、绳索式-27-目前，抽油机的发展趋势主要有以下几个方面。（1）朝着大型化方向发展随着世界油气资源的不断开发，开采油层深度逐年增加，石油含水量也不断增加，采用大泵提液采油工艺和开采稠油等都要求使用大型抽油机。因此，国外近几年来出现了许多大载荷的抽油机，例如前置式气平衡抽油机最大载荷213KN，气囊平衡抽油机最大载荷227KN。随着生产的需要，将来还会有更大载荷的抽油机出现。（2）朝着低能耗方向发展为了减少能耗，提高经济效益，近年来国、内外有关专家研制了许多节能型抽油机，如异相型抽油机、双驴头抽油

6、机、摆杆抽油机、渐开线抽油机、磨擦换向抽油机等。（3）朝着高适应性方向发展抽油机应具备较高的适应性，以便拓宽其使用范围，例如适应各种自然地理和地质构造条件抽油的需要；适应各种成分石油抽汲的需要；适应各种类型油井抽汲的需要；适应深井抽汲的需要；适应长冲程的需要；适应节电的需要；适应无电源和间歇抽汲的需要；适应优化抽油的需要等。（4）朝着长冲程无游梁抽油机方向发展近年来，国内、外研制并应用了多种类型的长冲程抽油机，其中包括增大冲程游梁抽油机、增大冲程无游梁抽油机和长冲程无游梁抽油机。（5）朝着自动化和智能化方向发展20世纪90年代以来，以华北

7、石油第一机械厂和新疆第三机床厂为代表的抽油机生产厂家，率先应用游梁变矩平衡原理，在传统的常规游梁式抽油机基础上进行了大胆的创新，研制成功了新一带的节能高效游梁式抽油机。实现了10型以上的大型抽油机有功节电30%，装机功率下降50%的目标，从而开创了游梁式抽油机节能的新时代。抽油机是石油行业的用电大户，其用电量约占油田总用电量的40%左右。由于抽油机负载一般呈周期性波动，空载和满载时负载相差很大，但是功率并没有什么差别，很多的电能浪费在空载的时候，所以常规抽油机负载率低，抽油机的系统效率也很低，据统计最高不超过30%，电能浪费严重。随着油田

8、的开发，抽油机的投入量日益增加，提高抽油机的效率，降低抽油机的能耗问题显得越来越突出，于是各式各样的新型抽油机便应运而生。目前国内、外已有近百家厂商研制无游梁抽油机，最大功率达到171千瓦，最