[论文]抽油杆柱设计

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1、目录前言11.工程背景11.1抽油杆柱设计21.2抽油机为什么要加平衡装置？22.设计要求和相关数据、图像32.1运动参数设计要求和有关数据：32.2机构选型设计3常见的抽油机的结构如下图所示：32.3尺度综合及运动分析52.4理论数据62.5当把驴头放在右方113.替代机构173.1.油缸机构173.2.凸轮机构173.3.齿轮机构184.实验中碰到的主要难题204.1问题和矛盾：204.2解决问题的思路：204.3问题和矛盾：214.4解决问题的思路：215.解决问题的思路235.1设计阶段

2、。235.2.搭接阶段25致谢291—刖吞从地层中开采石油的方法可分为两大类：一类是利用地层木身的能量来举升原油，称为自喷采油法；另一类是由于地层本身能量不足，必须人为地用机械设备给井内液体补充能量，才能将原油举升到地面，称为人工举升采油法或者机械采油法，目前有齐种各样的人工举升采油法。1・工程背景从地层中开采石油的方法可分为两大类：一类是利用地层本身的能量來举目前有各种各样的人工举升采油法:升原油，称为自喷釆油法；另一类是由于地层本身能量不足，必须人为地用机械设备给井内液体补充能量，才能将原油

3、举升到地而，称为人工举升采油法或者机械采油法，S他方法图1.1人工举升采油法凡是不利用抽油杆柱传递能量的抽油设备统称为无杆抽油设备，凡是利用抽油杆柱上下往复运动进行驱动的抽油设备统称为有杆抽油设备。利用抽油杆柱旋转运动驱动的井下单螺杆抽油泵装置虽然也有抽油杆，但是在习惯上不列入冇杆抽油设备。冇杆抽油方法是应用最早也是最为广泛的一种人工举升采油法，早在右油工业问世时，就开始采用这一方法进行采油。随着技术的不断发展，有杆抽油设备也不断完善。目前，在各种人工举升采油方法中，有杆抽油仍居首要地位。冇杆抽

4、油设备冇三部分组成：一是地而驱动设备即抽油机，目前应用最广泛的是游梁式抽油机；二是井下的抽油泵，它是挂在油管的下端；三是抽油杆柱，它把地面设备的运动和动力传给井卜•抽油泵。1.1抽油杆柱设计抽油杆柱设计经历了几乎与石油工业同样长的历史，随着科学技术的进步，抽油杆柱设计方法与整个石油工业一起进入了新的发展时期，开始进入了较准确、优化设计阶段。在有杆抽油系统中，抽油机通过抽油杆柱使井下抽油泵随Z往复运动。从功能的观点理解，在抽吸系统屮，抽油机是通过抽油杆柱将地而能量传递给井下抽油泵，使抽油泵进行工作

5、。根据振动理论分析，可以认为：地面交变的激振力通过抽油杆柱使井卜•抽油泵随Z产生周期振动响应。在工作中，抽油杆柱受地而与井下的循环载荷作用。而前，在抽油杆柱设计的研究与应用屮，通常将抽油杆柱的工作状态作为复杂的周期振动响应分析。1.2抽油机为什么要加平衡装置?抽油机的工作特点是承受一个交变载荷。上升冲程时候，抽油机的驴头承受作用在活塞截面的液注重量和抽油杆在液注中的重量和摩擦、惯性、振动等负荷：下降冲程时，抽油机的驴头只承受抽油杆在液注屮的重量。上下冲程的负荷差别非常大，抽油杆无法正常工作，电机

6、也容易烧化。为消除上述弊病，必须采用平衡装置将上下冲程的负荷茅异将小，使设备止常运转。平衡块装在抽油机游梁尾部或者曲柄上，帮助克服驴头上的负荷：在下冲程时，电机使平衡块向上运动，储存能量。在平衡块的作用下，可以减小抽油机上下冲程的负荷羌别。抽油机的平衡方式冇四种：游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡。游梁平衡是指在游梁的尾部装设一定重量的平衡块达到平衡。这是一种简单的平衡方式，适用于3吨以卜•的轻型抽油机；曲柄平衡是将平衡块加在曲柄上。适用于10吨以上重型抽油机，这种平衡方式减少了游梁平衡引起

7、的抽油摆动,调整比较方便。但是，曲柄上有很大的负荷和离心力：复合平衡是指在一台抽油机上同时使用游梁平衡和曲柄平衡，英特点是：小范围内调整时，可调整游离平衡块，大范围内调整时，则调整曲柄平衡块。这种平衡方式适用于屮深井;气动平衡是指利用气体的可压缩性來储存和释放能量的方法达到平衡的目的。可用于10吨以上重世抽油机，这种平衡方式减少了抽油机的动负荷及震动，但其装置精度要求较高，加工比较麻烦。由于平衡装置的计算问题要涉及到机构运动学和很多的工程实际情形，F而的计算过程省略了对平衡装置的讨论2.设计要求

8、和相关数据、图像2.1运动参数设计要求和有关数据：我们设计的机构的大小是真实机构尺寸的1/200,在实际场合中，该机构的运动参数设计要求为：1・冲程（m）：2.5m2.悬置点最大负荷：60KN3・冲次（次/分）：104.外形尺寸：5.5m（长）*4.5m（高）5.抽油机工作平稳，速度绝对值应小于2m/So6.加速度绝对值应小于3m/s2o2.2机构选型设计常见的抽油机的结构如下图所示：抽油机图2.1抽油机的结构我们在设计过程中取的尺寸是真实尺寸的1/200,将上图的原动力装置及减速装置用一对相互