《悬点运动规律》PPT课件

1、游梁抽油机的运动学模型的主要任务是根据抽油机的几何关系求解悬点位移、速度、加速度随时间和曲柄转角变化的规律，以便为载荷分析和扭矩计算提供运动学数据。抽油机悬点运动抽油机悬点运动简化分析简化分析简谐运动曲柄滑块机构精确分析精确分析分析方法分析方法可将游梁与连杆的连接点 B 的运动简化为简谐运动简谐运动，即认为B 点的运动规律和D 点做圆周运动时在垂直中心线上的投影 （C 点） 的运动规律相同假设条件： R/P 0 R/C 0B BA AD D简谐运动简谐运动抽油机悬点运动抽油机悬点运动悬点位移SA、速度V A 和加速度a A 分别为：抽油机悬点运动抽油机悬点运动可将游梁与连杆的连接点 B 的弧线

2、运动近似的看作直线运动，把抽油机的运动简化为曲曲柄滑块运动柄滑块运动假设条件：0R/P 1/4 曲柄滑块运动曲柄滑块运动抽油机悬点运动抽油机悬点运动悬点位移SA、速度V A 和加速度a A 分别为：抽油机悬点运动抽油机悬点运动B BA AD D传统抽油机尺寸参数前置型抽油机尺寸参数抽油机悬点运动抽油机悬点运动悬点加速度曲线悬点速度曲线抽油机悬点运动抽油机悬点运动抽油机结构不平衡抽油机结构不平衡抽油机悬点运动抽油机悬点运动曲柄偏置角曲柄偏置角抽油机悬点运动抽油机悬点运动皮带抽油机尺寸参数抽油机悬点运动抽油机悬点运动在抽油过程中，抽油机驴头悬点要承受多种载荷，除了抽油杆柱自重、液柱重量等静载荷外，

3、还有惯性载荷、振动载荷等动载荷以及各种摩擦载荷。在抽油机驴头悬点上下往复运动过程中，上述各类载荷均作周期性变化。反映悬点载荷随其位移变化规律的图形称为光杆(地面)示功图（W S 功） 。利用实测示功图可求得悬点实际载荷，用于机、杆、泵的工作状况分析(诊断)。但是，在选择抽油设备以及确定工艺参数时，需要预测悬点载荷。因此，对悬点载荷及其变化规律进行理论分析和计算是十分必要的。抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷抽油泵工作过程抽油泵工作过程上冲程：游动阀关（柱塞上的阀）；上冲程：游动阀关（柱塞上的阀）；固定阀开（泵筒上的阀），地面排油。固定阀开（泵筒上的阀），地面排油。下冲程：游动阀开；固定阀关，泵筒下冲

4、程：游动阀开；固定阀关，泵筒向柱塞上方排油。向柱塞上方排油。悬点载荷：抽油杆悬挂在驴头处的载悬点载荷：抽油杆悬挂在驴头处的载荷。荷。上下冲程悬点载荷不同上下冲程悬点载荷不同抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷抽油泵的工作原理抽油泵的工作原理抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷悬悬点点承承受受的的载载荷荷动载荷动载荷静载荷静载荷振动振动惯性惯性摩擦摩擦杆重杆重液重液重沉没压力沉没压力井口回压井口回压抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷抽油杆柱的重力产生的悬点载荷抽油杆柱的重力产生的悬点载荷: :上冲程：上冲程：在空气中的重力在空气中的重力下冲程：下冲程：液体中的重力液体中的重力抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷液柱的重力产生

5、的悬点载荷液柱的重力产生的悬点载荷上冲程：上冲程：液柱的重力经抽油杆柱作用于悬点，其方液柱的重力经抽油杆柱作用于悬点，其方向向下，使悬点载荷增加向向下，使悬点载荷增加 LAAgWrpll)(下冲程：下冲程：液柱的重力作用于油管上，因而对液柱的重力作用于油管上，因而对悬点载荷没有影响。悬点载荷没有影响。0lW抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷沉没压力产生的悬点载荷沉没压力产生的悬点载荷沉没压力只发生在上冲程，减小悬点载荷：沉没压力只发生在上冲程，减小悬点载荷：pispiAppApFs)(沉没压力沉没压力液流产生的压降液流产生的压降泵吸入口压力泵吸入口压力抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷井口回压产生的悬点载

6、荷井口回压产生的悬点载荷抽油机抽油机井口回压，将对悬点产生附加载荷，上冲程中增加悬点井口回压，将对悬点产生附加载荷，上冲程中增加悬点载荷载荷, ,下程中减小悬点载荷下程中减小悬点载荷 ：rBbdrpBbuApFAApF下：上：)(游梁抽油机悬点载荷游梁抽油机悬点载荷惯性载荷惯性载荷惯性力的方向与加速度方向相反。习惯取加速度向上为正，取向下的载荷为正；上冲程时，惯性载荷为液柱惯性载荷和抽油杆惯性载荷的共同作用；下冲程时，由于液柱不随悬点运动，因而不存在液柱惯性载荷；液体密度和冲次影响液柱惯性载荷的大小。抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷冲冲 程程加速度加速度惯性力惯性力对悬

7、点载荷的影响对悬点载荷的影响上冲程上冲程00900向上向上向下向下增大悬点载荷增大悬点载荷9001800向下向下向上向上减小悬点载荷减小悬点载荷下冲程下冲程18002700向下向下向上向上减小悬点载荷减小悬点载荷27003600向上向上向下向下增大悬点载荷增大悬点载荷振动载荷振动载荷细长的抽油杆柱和液柱具有较大的弹性或可压缩性。杆柱顶端周期性地上下运动和液柱载荷周期性地作用于其下端使杆柱产生弹性振动，液柱下端周期性地被泵柱塞所推动而使液柱产生振动；当油管柱下端未锚定时，在液柱载荷周期性地作用下，管柱也会产生振动。杆管液三组弹性体的振动相互影响，再加上阻尼的作用，使整个系统的振动过程相当复杂。抽

8、油机悬点载荷抽油机悬点载荷摩擦载荷摩擦载荷上下冲程中都存在。上下冲程中都存在。 (2) (2) 柱塞与衬套之间的摩擦力柱塞与衬套之间的摩擦力该摩擦力在上、下冲程中都存在，一般泵径该摩擦力在上、下冲程中都存在，一般泵径不超过不超过7070 mmmm时，其值小于时，其值小于1717 N1717 N。 (3) (3) 抽油杆柱与液柱之间的摩擦力抽油杆柱与液柱之间的摩擦力发生在下冲程，其摩擦力的方向向上，是稠发生在下冲程，其摩擦力的方向向上，是稠油井内抽油杆柱下行遇阻的主要原因。阻力的大油井内抽油杆柱下行遇阻的主要原因。阻力的大小随抽油杆柱的下行速度而变化小随抽油杆柱的下行速度而变化 (1) (1)

9、抽油杆柱与油管的摩擦力抽油杆柱与油管的摩擦力抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷 (4) (4) 液柱与油管之间的摩擦力液柱与油管之间的摩擦力发生在上冲程，其方向向下，故增大悬点载荷。发生在上冲程，其方向向下，故增大悬点载荷。 3 . 1rlltFF (5) (5) 液体通过游动阀的摩擦力液体通过游动阀的摩擦力 在高粘度大产量油井内，液体通过游动阀在高粘度大产量油井内，液体通过游动阀产生的阻力往往是造成抽油杆柱下部弯曲的主要产生的阻力往往是造成抽油杆柱下部弯曲的主要原因，对悬点载荷也会造成不可忽略的影响。原因，对悬点载荷也会造成不可忽略的影响。 抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷上冲程悬点静载上冲程悬点静载

10、：压油杆静上PPPPFhLfFLf沉油杆油杆杆）（抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷杆静下 PP下冲程悬点静载下冲程悬点静载：悬点只承受杆柱在油中重量悬点只承受杆柱在油中重量抽油机悬点载荷抽油机悬点载荷理论示功图理论示功图DOpCASB静载理论示功图静载理论示功图A A：下死点；下死点；B B：增载终止点；：增载终止点；CC：上死点上死点; ;D D：卸载终止点。卸载终止点。ABAB：为增载线段为增载线段即井口光杆卡子到井下活塞间的抽即井口光杆卡子到井下活塞间的抽油杆和油管的弹性变形（杆伸长、油杆和油管的弹性变形（杆伸长、管缩短）过程；管缩短）过程；BC BC ：为悬点最大载荷线段为悬点最大载荷线段

11、即活塞与光杆同步上行的抽油过程；即活塞与光杆同步上行的抽油过程；CD CD ：卸载线段卸载线段即悬点到活塞间杆管变形（杆缩短、即悬点到活塞间杆管变形（杆缩短、管伸长）的过程；管伸长）的过程；DA DA ：为悬点最小载荷线段，即泵为悬点最小载荷线段，即泵吸油过程吸油过程理论示功图理论示功图光杆载荷CABDP1P2SPSSP光杆位移P P1 1 ：为光杆悬点最大载荷值；为光杆悬点最大载荷值；P P2 2：为光杆悬点最小载荷值，即抽油杆在液体中的重量；为光杆悬点最小载荷值，即抽油杆在液体中的重量；P P1 1 - - P P2 2：为活塞截面以上的液柱载荷值；：为活塞截面以上的液柱载荷值；S SP P：活塞冲程，活塞冲程