抽油井技术指标.

1、抽油井技术指标 (扭矩、电机功率等) 一曲柄轴扭矩计算及分析一曲柄轴扭矩计算及分析 v抽油机工作时，由悬点载荷及平衡重在曲柄轴（减速箱输出轴）上造成的扭抽油机工作时，由悬点载荷及平衡重在曲柄轴（减速箱输出轴）上造成的扭 矩与电动机输给曲柄的扭矩相平衡。因此，通过悬点载荷及平衡来计算曲柄轴矩与电动机输给曲柄的扭矩相平衡。因此，通过悬点载荷及平衡来计算曲柄轴 扭矩，不仅可以检查减速箱是否在超扭矩条件下工作，而且可以用来检查和计扭矩，不仅可以检查减速箱是否在超扭矩条件下工作，而且可以用来检查和计 算电动机功率及功率利用情况。算电动机功率及功率利用情况。 v一定型号的抽油机所配减速箱都有允许的最大扭矩

2、。在一定条件下它既限一定型号的抽油机所配减速箱都有允许的最大扭矩。在一定条件下它既限 制着油井生产时所采用的最大抽油参数（制着油井生产时所采用的最大抽油参数（Dp、s、n及及L），同时又限制着为了），同时又限制着为了 保证在参数生产所需要的电动机功率。在生产中既不能只看悬点最大载荷，而保证在参数生产所需要的电动机功率。在生产中既不能只看悬点最大载荷，而 任意采用大参数生产，也不能单纯根据大参数抽汲的需要，而随意使用大功率任意采用大参数生产，也不能单纯根据大参数抽汲的需要，而随意使用大功率 电动机。电动机。 v例如，对于例如，对于5型抽油机，一般选用的电动机功率最大不要超过型抽油机，一般选用的电

3、动机功率最大不要超过2022kW。如果选。如果选 用用28或或30kW的电动机，则会出现两种情况：一是电动机过大，而功率利用不充的电动机，则会出现两种情况：一是电动机过大，而功率利用不充 分；或者电动机在满载条件下工作，但抽油机必然在超载荷或超扭矩的条件下分；或者电动机在满载条件下工作，但抽油机必然在超载荷或超扭矩的条件下 工作。因此，了解抽油机运转过程中产生的最大扭矩是选择分析抽油设备工作工作。因此，了解抽油机运转过程中产生的最大扭矩是选择分析抽油设备工作 状况的一项重要内容。状况的一项重要内容。 v在抽油技术设计和一般分析中大多采用直接计算的方法。下面分别介绍三在抽油技术设计和一般分析中大

4、多采用直接计算的方法。下面分别介绍三 种比较常用的计算公式。种比较常用的计算公式。 v（一）计算扭矩的准确方法（一）计算扭矩的准确方法扭矩因数法扭矩因数法 v以常用的曲柄平衡抽油机为例，可得曲柄平衡的曲柄轴扭矩的计算公式：以常用的曲柄平衡抽油机为例，可得曲柄平衡的曲柄轴扭矩的计算公式： v而而 v式中式中 M曲柄轴扭矩，曲柄轴扭矩，Nm； v MP表示悬点载荷表示悬点载荷P在曲柄上造成的扭矩，称为载荷扭矩在曲柄上造成的扭矩，称为载荷扭矩Nm； v a、b分别为抽油机游梁前、后臂长度，分别为抽油机游梁前、后臂长度，m； v P悬点负荷，悬点负荷，N； v r曲柄半径，曲柄半径，m； v 连杆与曲

5、柄的夹角；连杆与曲柄的夹角； v 游梁与连杆的夹角；游梁与连杆的夹角； v Mc表示曲柄平衡重在曲柄上造成的扭矩，称为曲柄平衡扭矩，表示曲柄平衡重在曲柄上造成的扭矩，称为曲柄平衡扭矩，Nm； v Wc折算曲柄平衡重力（折算曲柄平衡重力（ ），），N； v 曲柄转角。曲柄转角。 v v，称为扭矩因数。，称为扭矩因数。 cP MMM sin sinr P b a M P sinrWM cc r rXRWRW W ubcccb c sin sin P b a C 一曲柄轴扭矩计算及分析一曲柄轴扭矩计算及分析 v（二）计算最大扭矩的近似公式（二）计算最大扭矩的近似公式 v近似计算法是把抽油机四连杆运动

6、简化为简谐运动，略去抽油机几何特性的影近似计算法是把抽油机四连杆运动简化为简谐运动，略去抽油机几何特性的影 响；另外还忽略了游梁平衡块产生的惯性力。此时计算曲柄轴扭矩的公式为：响；另外还忽略了游梁平衡块产生的惯性力。此时计算曲柄轴扭矩的公式为： v式中式中 M曲柄轴扭矩，曲柄轴扭矩，Nm； S光杆冲程，光杆冲程，m； v P悬点负荷，悬点负荷，N； 曲柄转角；曲柄转角； v Ce有效平衡值，表示被平衡重平衡了的悬点负荷，有效平衡值，表示被平衡重平衡了的悬点负荷，N。 v其理论值为其理论值为 v有效平衡值的计算方法很多，在利用最大、最小载荷计算方法计算有效平衡值有效平衡值的计算方法很多，在利用最

7、大、最小载荷计算方法计算有效平衡值 时，为了保持抽油机在平衡条件下工作，必须通过调整平衡半径或平衡重，使时，为了保持抽油机在平衡条件下工作，必须通过调整平衡半径或平衡重，使 Ce值等于悬点最大、最小载荷之和的二分之一，即值等于悬点最大、最小载荷之和的二分之一，即 v 一般认为，最大扭矩与最大载荷出现在同一曲柄位置。由式看出，当一般认为，最大扭矩与最大载荷出现在同一曲柄位置。由式看出，当90 或或270，并且不考虑悬点载荷，并且不考虑悬点载荷P的变化时，的变化时，M值为最大。所以，将值为最大。所以，将PPmax及及 sin1和和 式代入式后，可得：式代入式后，可得： sin)( 2 e CP S

8、 M 2 L re W WC 2 minmax PP Ce 2 minmax PP Ce )( 2 max1maxe CP S M)( 4 max1maxmim PP S M 一曲柄轴扭矩计算及分析一曲柄轴扭矩计算及分析 sin)( 2 e CP S M v（三）计算最大扭矩的经验公式（三）计算最大扭矩的经验公式 v1勒玛柴诺夫经验公式勒玛柴诺夫经验公式 v公式公式2是苏联勒玛柴诺夫于是苏联勒玛柴诺夫于1957年提出来的。它是根据类似于公式年提出来的。它是根据类似于公式1的近似公式的近似公式 和拉比诺维奇的精确公式，利用一批实测示功图，分别计算了曲柄销处的切线和拉比诺维奇的精确公式，利用一批实

9、测示功图，分别计算了曲柄销处的切线 力后，进行回归分析所得的公式。力后，进行回归分析所得的公式。 v国内外的实践都证明用公式国内外的实践都证明用公式1、2计算的结果普遍偏低，目前国外还在使用这些计算的结果普遍偏低，目前国外还在使用这些 公式。公式。 v2国内建立的经验公式国内建立的经验公式 v根据国内油井扭矩曲线峰值统计和回归，建立了类似的经验公式：根据国内油井扭矩曲线峰值统计和回归，建立了类似的经验公式： v初步检验的结果表明，该经验公式比公式初步检验的结果表明，该经验公式比公式1、2准确，但还有待于在试用中用更准确，但还有待于在试用中用更 广泛的资料进行检验和完善。广泛的资料进行检验和完善

10、。 )(236. 0300 minmax2max PPSSM )(202. 01800 minmax3max PPSSM 一曲柄轴扭矩计算及分析一曲柄轴扭矩计算及分析 二电动机选择和功率计算二电动机选择和功率计算 v1电动机额定功率电动机额定功率 v抽油装置的电动机选择，一方面关系到电能的利用效率；另一方面抽油装置的电动机选择，一方面关系到电能的利用效率；另一方面 将关系到能否充分发挥抽油设备和油层生产能力的问题。将关系到能否充分发挥抽油设备和油层生产能力的问题。 v游梁式抽油装置的特点是：游梁式抽油装置的特点是： v（1）负荷是脉冲的，而且变化大；）负荷是脉冲的，而且变化大； v（2）启动条

11、件困难，要求有大的启动转矩；）启动条件困难，要求有大的启动转矩； v（3）所用的电动机功率不太大，但总的数量大；）所用的电动机功率不太大，但总的数量大； v（4）在露天工作，要求电动机维护简单、工作可靠。）在露天工作，要求电动机维护简单、工作可靠。 v所以，抽油机所用电动机都封闭式鼠笼型异步电动机。它的构造简所以，抽油机所用电动机都封闭式鼠笼型异步电动机。它的构造简 单、坚固、易于维修。单、坚固、易于维修。 v电动机的选择电动机的选择除了确定适合于抽油机工作特点的类型之外，还要确定适除了确定适合于抽油机工作特点的类型之外，还要确定适 合各型抽油机工作能力的电动机的容量（即功率）。合各型抽油机工

12、作能力的电动机的容量（即功率）。 v电动机功率与传到减速箱从动轴（曲柄轴）上的扭矩关系为：电动机功率与传到减速箱从动轴（曲柄轴）上的扭矩关系为： v式中式中 M传至曲柄轴上的扭矩，传至曲柄轴上的扭矩，Nm； v N电动机功率，电动机功率，kW； v n曲柄轴转数（冲数），曲柄轴转数（冲数），r/min； v 传动效率，传动效率，=12，1皮带传动效率；皮带传动效率；2减速箱传动效减速箱传动效 率；率； v nm电动机转数，电动机转数，r/min； v i总传动比，总传动比，ii1i2。i1减速箱传动比；减速箱传动比；i2D/d， D减速箱减速箱 皮带轮直径，皮带轮直径，d电动机皮带轮直径。电动

13、机皮带轮直径。 m n iN n N M 95459545 二电动机功率计算二电动机功率计算 v由上式可得，根据曲柄轴上的扭矩确定所需要的由上式可得，根据曲柄轴上的扭矩确定所需要的电动机功率计算公式：电动机功率计算公式： v由上式看出：由上式看出：抽油机工作时，实际在曲柄轴上所产生的扭矩和冲数决定抽油机工作时，实际在曲柄轴上所产生的扭矩和冲数决定 着需要的电动机功率。但是曲柄扭矩在整个工作过程中是变化的，而只着需要的电动机功率。但是曲柄扭矩在整个工作过程中是变化的，而只 在上、下冲程的某一瞬时达到最大值。在上、下冲程的某一瞬时达到最大值。 v 在变负荷条件下，为了提高电动机的效率和功率因素，通

14、常采用等在变负荷条件下，为了提高电动机的效率和功率因素，通常采用等 值扭矩而不用最大扭矩来进行计算电动机效率。值扭矩而不用最大扭矩来进行计算电动机效率。根据负载电流或扭矩的根据负载电流或扭矩的 变化规律，按均方根求出等值电流或等值扭矩来计算变化规律，按均方根求出等值电流或等值扭矩来计算，则：，则： v式中式中 Nr需要的电动机功率（即需要选用的电动机额定功率），需要的电动机功率（即需要选用的电动机额定功率），kW； v n冲数，冲数，r/min； v 传动效率；传动效率； v Me曲柄轴上的等值扭矩，曲柄轴上的等值扭矩，Nm。 9545 Mn N 9545 nM N e r 二电动机功率计算二

15、电动机功率计算 v所谓所谓等值扭矩等值扭矩Me，就是用一个不变化的固定扭矩代替变化，就是用一个不变化的固定扭矩代替变化 的实际扭矩，使其电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即的实际扭矩，使其电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即 为实际变化的扭矩的等值扭矩。它可用计算得的扭矩曲线或为实际变化的扭矩的等值扭矩。它可用计算得的扭矩曲线或 测得的瞬时扭矩来计算：测得的瞬时扭矩来计算： v = v式中式中 M瞬时扭矩（随曲柄转角瞬时扭矩（随曲柄转角而变），而变），Nm； v 曲柄转角。曲柄转角。 v计算时取的间隙计算时取的间隙越小，则计算越准确。越小，则计算越准确。 n nn e MMM M 21 2 2

16、 2 21 2 1 )( 2 ii M 二电动机功率计算二电动机功率计算 v 对抽油机来讲，对抽油机来讲，等值扭矩与最大扭矩之间有一定关系等值扭矩与最大扭矩之间有一定关系， 当把抽油机的运动近似地看作简谐运动，而使扭矩呈正弦规当把抽油机的运动近似地看作简谐运动，而使扭矩呈正弦规 律变化时，律变化时， v 实际曲柄连杆机构的理论扭矩变化规律与正弦曲线不实际曲柄连杆机构的理论扭矩变化规律与正弦曲线不 同。根据对实际井扭矩曲线，进行回归分析的结果，最大扭同。根据对实际井扭矩曲线，进行回归分析的结果，最大扭 矩与等值扭矩的关系大体上为：矩与等值扭矩的关系大体上为： max 70. 0MM e max

17、54. 0MM e 二电动机功率计算二电动机功率计算 v由理论分析和一些实际资料的初步计算结果，并考虑到不平衡等因素，由理论分析和一些实际资料的初步计算结果，并考虑到不平衡等因素， 实际计算时，建议采用下式：实际计算时，建议采用下式： v则则 v如果取如果取=0.9 v式中式中 Nr电动机的额定功率，电动机的额定功率，kW。 max 6 . 0 MM e 9545 6 . 0 maxn M Nr 14318 maxn M Nr 二电动机功率计算二电动机功率计算 v由于实际扭矩变化规律的复杂性，要合理选择电动机功率是比较困难的，由于实际扭矩变化规律的复杂性，要合理选择电动机功率是比较困难的，公式

18、公式 只是用于近似分析和计算的简便公式。只是用于近似分析和计算的简便公式。在国外曾提出了各种各样的半经验性公式，有的计算在国外曾提出了各种各样的半经验性公式，有的计算 比较复杂，也有的比较简便，但有些计算结果却相差很大。比较复杂，也有的比较简便，但有些计算结果却相差很大。 v下面介绍一种计算比较简便而又有代表性的一种。下面介绍一种计算比较简便而又有代表性的一种。 v式中式中 Nr电动机额定功率，电动机额定功率，kW； D泵径，泵径，m； v S光杆冲程，光杆冲程，m； n冲数，冲数，r/ rmin； v 1抽汲液体密度，抽汲液体密度，kg/m3； v L动液面深度（有效举升高度），动液面深度（有效举升高度），m； v 泵效；泵效； v p泵的举升效率，一般为泵的举升效率，一般为0.85 0.95，可取，可取0.9； v u抽油机效率，一般为抽油机效率，一般为 0.80 0.85，可取，可