8型双滚筒式超长冲程抽油机动力与主体结构设计与分析.doc

本科毕业设计（论文）开题报告1课题的意义目前，我国东部油区已进人开采的中、后期，需要大载荷、长冲程、低冲次的抽油机。一般抽油机的整机尺寸会随着冲程及载荷的增大而增大。滚筒式抽油机则不然，冲程增大，仅影响支架高度，对其它外形尺寸的影响相对较小。滚筒式抽油机是实现长冲程的一种较理想的机型。早在印年代，国外文献及产品样本中已有滚筒式抽油机的介绍。我国从年代中期开始研究、开发这种机型，并有一些样机在油田试验，积累了一定的经验。目前困扰该机发展和推广的主要问题有:(l)所用柔性件(钢丝绳)的使用寿命太短；(2)缺少适合我国国情的可靠的换向机构。长冲程抽油机优点在于:能提高采油效率、增加石油产量、降低采油成本；提高抽油杆和抽油泵的使用寿命；排量稳定、动载荷小、事故少；抽油机运转平稳、其疲劳应力与循环次数少；抽油机平衡效果好；抽油机具有较高的适应性；抽油机具有较好的技术经济指标。长冲程抽油机适用于:开采稠油、小泵深抽采油、大泵提液采油、开采各种特殊石油；各种油井开采石油。长冲程抽油机分为增大冲程游梁抽油机、增大冲程无游梁抽油机及长冲程无游梁抽油机种，而后者又有立式、卧式之分。长冲程抽油机的发展方向:增大冲程游梁抽油机是常规游梁油机的发展方向；增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向；长冲程无游梁抽油是长冲程抽油机的发展方向。2国内外研究现状2.1英国增大冲程游梁抽油机英国研制的增大冲程游梁抽油机利用游梁摆动和驴头本身转动来实现增大冲程、提高油井的石油产量。该抽油机具有以下特点:采用电动机胶带传动，异相曲柄结构，使抽油机得到更精确的平衡效果，采用标准齿轮减速器，连杆、横梁机构驱动游梁，驴头可绕游梁前端上的支点转动，在驴头上有一个小滚筒，上面缠绕着钢丝绳，钢丝绳的一端固定在滚筒上，另一端固定在抽油机底座上，当游梁向上摆动时，悬点有一个行程，与此同时，由于游梁摆动，钢绳拉动滚筒转动，使驴头本身也转动一定角度，又增加了一个行程，抽油机实际冲程长度是两个行程之和。该抽油机适合开采稠油。2.2俄罗斯增大冲程游梁抽油机全俄石油机械设计研究院研制了一种特殊结构的增大冲程游梁抽油机，把游梁支毕业设计论文-2-座改成为一个弧面钢带，在支架上有一个上固定点，在游梁上有一个下转动点，可使游梁在摆动过程中，支点还可以向上或向下运动一个附加行程，抽油机实际冲程长度为游梁摆动行程与支点上下运动行程之和。例如，当驴头上下移动行程为3m时，支点上下运动行程为lm，抽油机实际冲程长度为4m。该抽油机采用电动机、胶带、减速器、曲柄、连杆机构驱动游梁。2.3游头抽油机美国IJufkin公司近几年研究开发了游头抽油机，是一种低矮型抽油机，具有以下特点:(l)把驴头与游梁组合成游头，游头可绕支点转动90。角，利用大转角增大抽油机的冲程长度。(2)游头由电动机、异相曲柄、连杆机构驱动，抽油杆柱近似简谐运动。(3)异相曲柄可使抽油机得到较好的平衡效果。(4)抽油机在上冲程时，曲柄转角为19。“；下冲程时为1700，改善了抽油机载荷条件，提高了抽油机、抽油杆和抽油泵的使用寿命。(5)与同级常规抽油机相比较，该抽油机的悬点载荷与减速器扭矩均较小。(6)节约电力消耗，抽油机运行经济，采油成本较低。(劝抽油机外形尺寸低矮，抽油机运动的最高高度不超过2.6m，适用于城市地区或有喷淋灌溉农田系统的地区抽油，不影响城市美化，不需要把喷管提高或进行弯曲。(8)由于抽油机1997年6月国外长冲程抽jl1J机现状与发展总体矮小，所以抽油机可在总装条件下进行运输，节约拆装时间与费用。目前，共有十二种规格游头抽油机，悬点最大载荷60.3一1n.5kN，冲程长度0.914一2.18m。已有200多台在油田进行采油作业，取得了较好的使用效果和经济效益。2.4增大冲程无游梁抽油机美国研制的I一。wjack增大冲程无游梁抽油机也是一种低矮型抽油机。采用双连杆机构代替抽油机的游梁，应用类似于石油钻机天车与游车式的复滑轮系统，增大抽油机的冲程长度。油井的载荷由钢绳承担，滑轮载荷只有油井载荷的40%，轴承载荷是油井载荷的50%。该抽油机还具有节能特点，与常规抽油机相比较，该抽油机可节约能耗达20%。该抽油机符合美国API标准，目前有228、160、114系列产品。2.5美国ROTAFLEx长冲程低冲次抽油机美国ROTAFI王X长冲程低冲次抽油机结构。具有以下结构特点:(l)立式结构，毕业设计论文-3-采用链条和胶带传动方式，胶带的一端通过悬绳器与光杆联接，另一端通过带拉杆与平衡重联接，胶带中间挂在胶带滚筒上面。(2)由电动机通过三角胶带、减速器后驱动主动链轮旋转，带动平衡重上下运动，实现抽油杆上下往复运动抽油。(3)平衡重可根据油井实际载荷情况进行调节，可以达到较精确的平衡效果。(4)抽油机占地面积较小，适用于丛式井抽油。该抽油机的优点:(1)胶带传动柔性好，可减少抽油机、抽油杆和抽油泵的振动载荷、峰值载荷，提高抽油机、抽油杆和抽油泵的使用寿命。抽油机运转平稳、使用安全可靠。(2)胶带使用寿命可达10年以上。(3)采用机械驱动，制造和使用简单方便。(4)抽油机冲程长度与冲次可调节，能够最大限度地满足抽油工艺的需要，与油井工况参数匹配更合理、抽油效率高、节约能耗，因而抽油成本较低。(5)抽油机冲程长、冲次低，抽油泵的充满系数与排量系数均较高，适合稠油井采油。2.6法国MaPe长冲程无游梁液压抽油机法国MaPe公司生产的长冲程无游梁抽油机产品，悬点最大载荷为34.23一195.64kN，冲程长度为IOm，。Mape公司长冲程无游梁液压抽油机适用于开采稠油或高气油比石油；适用于定向井、丛式井、水平井、斜井、双井平衡抽油以及深井抽油；适用于油田蒸汽吞吐采油和水驱采油；该抽油机还可以用于起下抽油杆和油管，不需要修井机进行作业；在进行抽油作业时，可近距离或远距离遥控调节抽油机的冲程长度与冲次，还可以调节上冲程或下冲程的运动速度，以满足油井抽油的需要。法国MaPe公司长冲程无游梁液压抽油机具有以下结构特点:(l)采用电动机驱动液压泵，产生一定的液压与排量，再驱动液压马达，带动滚筒旋转，使抽油杆和平衡重作往复运动，通过液压控制系统自动改变电动机的旋转方向，实现上、下冲程运动。(2)在滚筒上缠绕着钢丝绳，钢丝绳的一端通过悬绳器与光杆联接，另一端与可调节的平衡重联接，光杆上行，平衡重下行，反之则相反。(3)根据油井工况需要，抽油机冲程长度和冲次均可进行调节。目前，该抽油机有以下六种规格:(l)H6O一77一O/394型；(2)HIOO一110一O/394型；(3)H175一150一O/394型；(4)H24o一220一O/394型；(5)H36o一309一。/394型；(6)H61O一440一O/394型。在上述型号中，H代表长冲程无游梁液压抽油机；第(l)种规格中的60代表液压马达扭矩，单位为xl以lbin，77代表抽油机载荷，单位为只10卫lb，。/394代表冲程长度，单位为in。其余五种型号数字代表意义与上同。法国MaPe公司长冲程无游梁液压抽油机，有海洋丛式井用抽油机、斜井用抽油机、毕业设计论文-4-拖车式抽油机、双井用抽油机等四种类型。海洋丛式井用抽油机:由于该抽油机为立式结构，占地面积较小，可用于陆地丛式井抽油，更适合海洋丛式井平台抽油。斜井用抽油机:该抽油机可用于斜直井、斜定向井、斜丛式井以及水平井抽油。拖车式抽油机:将抽油机安装在拖车上面，适用于间歇抽油井，提高设备利用率，不需要更多抽油机，当一口油井抽完后，很方便地移动到另一口油井。双井用抽油机:在丛式井组中，两口相近的油井可用一台抽油机同时开采两口井石油，两井载荷相互平衡。采油经济效益更好。2.7Dynovation公司长冲程无游梁丛式井抽油机Dynovation设计公司研制了长冲程无游梁丛式井抽油机，其结构方案见图3。在两口油井的支架上各装有一个导向链轮，用一条链条联接两油井的光杆。在两支架之间有一个主动链轮，利用发动机经三角胶带减速后驱动齿轮减速器，再驱动主动链轮.主动链轮进行周期性正反转，通过链条带动两口油井光杆上下运动，进行抽油。该抽油机最大下泵深度4200m，最大丛式井斜角为650.两口油井距离为1.2一6.lm，最大冲程长度为24m。长冲程抽油机技术发展方向笔者对国外各类长冲程抽油机进行分析研究后，得出以下三点有关技术发展方向的结论:1.增大冲程游梁抽油机是常规游梁抽油机的发展方向:由于增大冲程游梁抽油机具有提高采油效率、增加石油产量、降低采油成本等优点，所以是常规游梁抽油机的发展方向。2，增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向:增大冲程游梁抽油机是在游梁抽油机的基础上，增加了增大冲程机构，仍然保留着游梁抽油机的某些缺点，各种技术经济指标不可能有显著的改善和提高。增大冲程无游梁抽油机彻底摆脱了游梁抽油机某些缺点，具有更好的技术经济指标，可大幅度地提高抽油机运动特性、动力特性与平衡特性，所以增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向。3.长冲程无游梁抽油机是长冲程抽油机的发展方向:与增大冲程抽油机(增大冲程游梁抽油机和增大冲程无游梁抽油机)相比较，长冲程无游梁抽油机适应现代采油工艺发展的需要，技术经济指标先进，显著地提高了抽油机的运动特性、动力特性和平衡特性，不需要增大冲程机构，传动效率较高，杆件受力较好，而且还可以实现超长冲程抽油，例如冲程长度可达15一30m，这种冲程是增大冲程抽油机无法实现的，所以长冲程无游梁抽油机优越于增大冲程抽油机。为此，长冲程无游梁抽油机是长冲程抽油机的发展方向。目前困扰滚筒式超长抽油机发展的主要问题有:(l)所用柔性件毕业设计论文-5-(钢丝绳)的使用寿命太短；(2)缺少适合我国国情的可靠的换向机构。3毕业设计的主要内容（1）翻译15000字的专业英文资料；（2）综述国内外超长冲程抽油机采油系统发展状态；（3）进行8型双滚筒超长冲程抽油机总体方案的对比分析；（4）完成8型双滚筒超长冲程抽油机总体方案设计及运动分析；（5）进行8型双滚筒超长冲程抽油机结构设计；（6）进行整个装置的经济性评价；（7）完成25000到30000字的论文正文；（8）完成合计三张零号图幅的设计图纸。4所采用的方法、手段以及步骤针对(l)所用柔性件(钢丝绳)的使用寿命太短；(2)缺少适合我国国情的可靠的换向机构。这两点问题可选用寿命更长的碳纤维杆，并在满足其最小曲率半径的情况下尽量增大滚筒的半径，以此来延长碳纤维杆的寿命。并且选用换向电机来替代换向机构。5阶段进度计划(1)12周，查相关文献了解其工作原理。(2)34周，完成开题报告和文献翻译。(3)515周，完成全部设计