游梁式抽油机冲次与电机转速、电机皮带轮直径关系式的推导.pdf

2015年1月 游梁式抽油机冲次与电机转速 电机皮带轮直径关系式的推导 李俊朋唐光辉张杰赵昕昕潘丽辉 中原油田分公司采油三厂山东莘县 252429 摘要 在抽油机井工作参数中 冲次对系统的工况影响最 大 科学合理地调整抽油机井的冲次可以提高泵效 延长油井检 泵周期 减少油井维护作业工作量 提高抽油机系统效率 本文 通过分析游梁式抽油机工作原理 将抽油机整体视为减速器 推 导出冲次与电机转速 电机皮带轮直径的关系式 为油井实施精 细冲次调参提供了可靠的理论依据 关键词 冲次 电机转速 电机皮带轮直径 精细调参 一 前言 抽油机采油作为采油井的一种主要生产方式 其运行参数 冲程 冲次等 的调整对油井的高效生产起着至关重要的作用 与冲程参数相比 冲次调整简单 易于实现 因此冲次调整是实际 生产中最常用的调参办法 理论研究发现 存在一个恰当的冲 次 既能满足抽油机液量要求 又不至于系统效率过低 这个恰 当的冲次是多少 要根据油井与地层的供排协调关系 产液量情 况 生产压差 抽油设备等方面综合计算确定 二 关系式推导 众所周知 游梁式抽油机的工作原理是通过电动机的高速旋 转经皮带传送 将动力传给减速箱输入轴 输入轴将动力传给中 间轴 中间轴将动力传给输出轴 由于输入轴 中间轴和输出轴齿 轮逐渐增大 所以角速度在逐渐减小 输出轴将减速后的动力再 传给曲柄 带动曲柄做低速运动 再通过曲柄 连杆 游梁的四连 杆机构 使驴头带动井下抽油泵做低速上下往复运动 根据游梁式抽油机的工作原理可以发现 减速箱曲柄轴与减 速器输出轴相连接 曲柄轴旋转一周 通过四连杆机构实现抽油 机上下一个冲程 那么曲柄轴在一分钟时间里旋转的圈数即为驴 头一分钟上下冲程的次数 也就是冲次 1 皮带减速器 的减速比计算 根据皮带减速比计算方法 减速比 皮带从动轮直径 皮带主 动轮直径 若某抽油机减速器皮带轮直径为D 电动机皮带轮直 径为d 那么 皮带减速器 的减速比为 Z皮带 减速器大皮带轮 电动机小皮带轮 D d 1 2 齿轮减速器 的减速比 根据齿轮系减速比计算公式 减速比 从动齿轮齿数 主动齿 轮齿数 若某抽油机减速箱输入轴齿数为Z1 左右旋齿数为Z2 中间轴齿数为Z3 输出轴齿数为Z4 那么 减速箱一级减速比 从动轮的齿数 主动轮的齿数 Z2 Z1 二 级减速比 从动轮的齿数 主动轮的齿数 Z4 Z3 那么 齿轮减速 器 的减速比为 Z齿轮 一级减速比 二级减速比 Z2 Z4 Z1 Z3 2 一般情况下 Z齿轮即为抽油机减速箱减速比 对已知型号的抽 油机 其减速箱减速比是个确定值 3 抽油机的减速比 皮带减速器 与 齿轮减速器 的减速比乘积即为抽油机的 总减速比 抽油机减速比 减速器减速比 皮带轮减速比 将 1 式和 2 式带入得到 抽油机减速比 Z总 Z齿轮 D d 3 对于一个减速器来说 其减速比的还可以用输入转速与输出 转速之比来表示 即 减速比 输入转速 输出转速 对于抽油机 这个大 减速器 而言 其输入转速为电动机输出轴转速 输出转 速为曲柄轴转速 即其减速比可表示为 抽油机减速比 电动机转速 曲柄轴转速 4 由上述分析知 曲柄转速即为冲次 综合 3 式和 4 式即得 到关系式 5 抽油机减速比 Z齿轮 D d 电动机转速 曲柄轴转速 电动机转 速 冲次 5 由于改变减速箱减速比需要重新设计减速箱的制造工艺 比 较复杂 另外 通过改变减速箱皮带轮直径的大小对调整冲次的 效果不明显 且受到减速箱外形尺寸的限制较大 所以现场一般 通过改变电机转速和电机皮带轮直径的大小来调整冲次 三 结论及认识 1 抽油机冲次是衡量抽油机快慢的参数 与调整冲程相比 冲次调整比较简单 且易于实现 2 抽油机的冲次与电动机皮带轮直径大小和电机转速成正 比 与减速器皮带轮直径大小成反比 所以 抽油机采用大减速 比减速器 低速电机和小皮带轮可以实现抽油机的小冲次 3 现场一般通过改变电机转速和电机皮带轮直径的大小来 调整冲次 参考文献 1 张琪 采油工程原理与设计 M 山东东营 中国石油大学出 版社 2006 2 王壮举 有杆泵冲次调整与泵效因素探讨 J 江汉石油职 工大学学报 2011 3 吉效科 李宁会等 抽油机参数优化技术探讨 J 长江大学 学报 2010 4