抽油机的可行性研究报告

1、1抽油机的可行性研究报告抽油机(一)工程建设的必要性近年来，我国大部分油田已进入注水开发的中后期，开发深度和 难度与日俱增，油田供液力量明显缺乏，虽然对采油装备实行了多种 技术措施，但机械采油装备仍占据主导地位.据统计，我国目前机械采 油井的数量占油井总数的 90%以上，其中由抽油机组成的抽油装备的 抽油井占 80%左右，采油量占总产量的 75%以上.为了提高稠油井的产量和油藏的开采效率，需要采纳 小泵探抽 和大泵提液采油工艺，这样就要求采油装备必需具有长冲程和大载 荷的特点.实践说明，游梁式抽油机尽管是运用制造经验较为成熟的机 型，是现有有杆抽油装备的主力，但是把其进展成为长冲程大载荷抽 油

2、机的困难较大，而无游梁抽油机在这方面具有较大的优越性.在无游 梁式抽油机中， 液压抽油机具有传能密集可使整机结构紧凑， 重量轻， 顺应井况范围广，冲程长度和冲程次数的调整便利等特点. 因此，液压 抽油机在我国可望会得到较快进展，并会在今后几年内显现几种不同 形式的液压抽油机用于油田的采油作业 .针对我国海洋油田及陆地油 田的开发实际，尤其针对我国西部油田开发前景，液压抽油机的开发 与应用前景是相当广阔的，也是势在必行的.(二)资源现状，问题与需求分析21，国际现状及进展趋势当前，石油钻采装备制造业处在进展的黄金时期.主要是全球经济 增长刺激能源的巨大需求，高油价的到来促使石油装备制造产业的快

3、速进展.近年来，我国通过贸易销售和施工队伍带到国外的石油石化装 备逐年增加， 中国制造有了肯定信誉.世界上生产原油的国家特别是石油输出国，大多数不具有石油装 备的制造力量.如中东，南美等一些产油国， 始终从国际市场选购. 同时， 尽管始终是石油装备国际市场的主要占有者，但西方国家的石油装备 价格很高，一些进展中的产油国在查找替代的货源，一些西方的石油 公司为了降低本钱也在查找替代的货源.在总体质量，技术水平与国际 水平根本相当的情况下，我国的石油装备则在价格上具有优势，一些 用量较大的装备如井口装置， 抽油机， 石油管材等， 国际市场份额不断 扩大.现状A，产品抽油机至今是采油装备中最常用的装

4、备，在世界上约占机械采油 的 80%以上.Lufkin 公司是最出名的抽油机制造公司，世界上最大载荷 的抽油机是该公司生产的 A 系列前置式气平衡抽油机，最大载荷为 194kN.抽油机一般寿命在 15 年以上.Lufkin 公司早期曾生产过一台配 有 2 (1/2)涡轮涡杆减速器的小型抽油机，自从1921 年安装运用直3到 20XX 年已经连续运转 75 年之久，累计运转时间为 470000 小时， 目前还可运用，是世界上最长寿命的抽油机.法国 Mape 公司生产的 H 系列液压驱动长冲程抽油机最大载荷为 199kN.B，生产工艺在国外，抽油机的生产已经根本上被几家大的机械制造公司所垄 断，如

5、最早，最大的抽油机制造公司拉夫金(Lufkin)公司，原苏联最 大的抽油机生产基地阿塞拜疆石油机械制造集团 .这些企业生产规模 大，采纳先进的部件优化技术， 将抽油机系统按功能分解成若干模块， 根据标准化， 通用化， 系列化的方式组织生产， 企业的设计， 制造及管 理水平较高. 以较少的生产模块，最大限度地满意不同用户多种类型， 规格抽油机的需要，给企业带来了较高的经济效益.依据拉夫金公司的 产品样本，他们所生产的 79 种型号的抽油机由十类近 XXX 种模块搭 配而成，其生产的零部件具有高度的通用性，也较彻底地解决了零部 件的通用和互换问题. 由于采纳模块化设计方法，既满意了多品种，小 批量

6、的市场需求，又解决了企业规模化问题，产品质量也有了保证.进展趋势近年国外采油(气)装备的进展趋势是向大排量，大功率，耐高温，耐高压方向进展； 向自动化， 智能化和遥控监测方向进展； 向具有 爱护，报警，优化记录及显示功能方向进展；向采油工艺多顺应性进4展， 即能顺应含水， 含气， 含沙， 含石腊， 稠油和低浸透油藏的采油需 要，又能满意定向井，水平井和深井采油工艺的需要.陆地的机械采油系统， 将着重进展游梁式抽油机， 以顺应长冲程， 低冲次， 低本钱， 节约能源， 修理次数少， 占地面积小， 长寿命等的需 要.无游梁式抽油机， 储能型液压抽油机将得到进展.顺应采稠油的， 深 油井的螺杆式抽油机

7、，数控，自动化，智能型抽油机也将得到进展.2，国内资源的数量，质量与分布情况液压传动是现代工业必不行少的能量密集型传动方式，它可以最 大限度地减小装备体积和重量，以液压传动技术为特征的液压抽油机 可以最大限度地发挥油井产能和延长地面及井下装备的运用寿命，具 有很好的采油经济性，尤其是针对稠油开采和油田的后期开发液压抽 油机则更具魅力. 目前，在国外液压抽油机已进展到了一个较高的技术 水平，形成一系列性能优良的抽油机产品，并得到了油田生产的广泛 应用；在国内由于液压元件制造水平的制约，液压抽油机的进展比拟 缓慢，但伴着我国液压技术和机电一体化技术的快速进展，相信在今 后一个时期以机电液一体化技术

8、为特征的液压抽油时机得到较快的进 展.我国尽管液压抽油机的研讨起步较晚， 但其进展却是非常快速的， 至目前不仅显现了一些结构性能均具特色的液压抽油机结构方案，而5且也显现了少量液压抽油机产品样机 .针对我国液压抽油机的进展状 况.吉林工业高校研制的 YCJ-II 型液压抽油机.YCJ-II 型液压抽油 机是典型的液压泵液压缸结构方案， 它主要由提升装置， 传力装置， 导向装置，换向装置及机架组成它的提升装置主要由一个主油缸和两 个平衡油缸所组成；它的传力装置主要由传力板，调整轮及悬绳器所 组成；它的导向装置主要由导轨和导向轮所组成；它的换向装置主要 由无触点行程开关和电液换向阀等组成该机工作参

9、数为：悬点载荷 157KN，最大冲程长度 5m，总程次数 35/min，配备电机功率 45KW. 该机在 1987 年 11 月完成了厂内台架实验， 1989 年 12 月末开头在辽 河油田进行了油田应性实验；实验说明，该机的液压和电气了系统是 可行的，在北方冬季野外可连续运行， 与常规抽油机相比可节能 25% 33%，并具有结构简洁等特点， 但是该机在工业性实验中也暴露出了一 些问题， 还有待作进一步的改进同时， 与国外抽油机相比， 还具有以下 缺乏之处：首先该机所实行的安全爱护措施还有欠缺，达不到油田对 抽油机高牢靠性的要求；其次先进的机电液一体化技术的应用还很不 够等等.兰州石油机械研讨

10、所研制的 YCJ12 10250(I 型液压抽油机)， YCJ12 102500 型滚筒式液压抽油机是典型的液压泵液压马达 结构方案.该机采有组块拼装式结构，全机分成液压组块，绞车组块和 支架组块.整机工用效能参数为：悬点载荷 1200KN，最大冲程长度 10m，6额定扭矩 2500N m，最大扭矩 4000N m，最高冲次 5min-1，整机重量 26t.该机于 20XX 年通过部级鉴定验收， 它的液压系统由主油路， 辅助 油路和安全爱护油路三部分组成它的主油路采纳了效率较高的液压闭 式回路.为了防止主泵零排量(即换向)时的发热和爱护润滑，其溢流 部分全部经主泵回流至油箱.该机的根本工作原理

11、为：利用主泵提供的 流量和流向均改变的压力油驱动液马达完成正反转，然后通过液马达 驱动滚筒的正反转；在滚筒上有正反向缠绕的两根钢丝绳，这两根钢 丝绳的其中一端分别固定在滋筒上，另一端分别与抽油杆和平衡重相 连，通过滚筒的正反转带动完成抽油机悬点的上下往复运动，该机采 纳了机械平衡方式.此外，在该机制液压系统中设置了安全爱护装置可以保证不出大 的事故.实验说明，该机具有冲程长，重量轻，冲程长度和速度可无级 调整， 井口占地面积很小， 整机运行平稳， 节能和换向冲击小等长处， 是一种很有进展前途的新机型.功率回收型液压抽油机，该液压抽油机是针对遭受抽油机中下 冲程作业动力机付出的能量，抽油杆下落及

12、换向制动的释放能不能全 部回收和平衡效果不完善等缺点而设计的， 该液压抽油机中利用了变 量泵 马达这关键性元件，它既可作泵也可作为马达，它的设计原 理是将平衡问题归人功率回收问题来考虑，通过能量的储存与转换使 功率回收最完全，平衡最完善 .该机具有结构紧凑，体积小，重量轻，7耗能少， 本钱低， 可完成长冲程， 低冲次， 大载荷的特点； 此外该机还 具有安全爱护功能.此外，近几年我国石油科技工作者还提出了很多很具特点的新型 液压抽油机结构方案，如齿轮齿条长冲程液压抽油机等等.3，存在问题分析(1)减速器的质量和寿命问题由于钢材价格上涨，为了降低本钱，抽油机用的减速器材质由铸 钢变为铸铁， 质量严

13、峻下降， 易显现打齿， 减速器故障造成采油停止的 经济损失巨大.(2)传统抽油机采纳重量平衡，天长日久，无用耗能巨大. 4，需求分析伴着油田抽油装备研讨水平的提高，抽油机采油井的数量呈现逐 年上升的趋势.据介绍，全国目前有 7.5 万多口机械采油井，年耗电量 高达 105 亿千瓦时，同时全国每年新增机械采油井大约 5000 口以上， 每年需新增和更换抽油机 70008000 台，需新增和补充抽油杆几百万 米和抽油泵上万台套.据不完全统计，大庆油田有约 3 万台传统抽油机工作，辽河油田 大约有 70008000 台传统抽油机工作，大港油田有 50007000 台传 统抽油机在工作，这些抽油机每年

14、需要按肯定比例进行更新.8中国制造的传统型抽油机在世界具有良好的名誉，每年有上万台 抽油机出口需求.辽河油田总机厂抽油机 20XX 年产量为 800 台， 20XX 年估计 XXX0 台.大港油田总机厂抽油机 20XX 年产量为 XXX0 台， 20XX 年 估计 1200 台，并且供不应求.无论是自产液压抽油机， 还是为石油机械企业配套液压驱动部分， 都有广阔的市场.5，工作根底和共建部门的资源优势(1)天津高校机械工程学院机械工程系简介机械工程学科是国家一级博士点学科， 涵盖机械制造及其自动化， 机械电子工程，机械设计及理论 3 个二级博士点学科，车辆工程和工 业设计硕士点， 博士后流淌站

15、， 机械工程领域硕士点， 以及机械设计制 造及其自动化和工业设计两个本科专业； 国家工科机械根底教学基地； 教育部先进陶瓷及加工技术重点试验室，天津市先进制造技术与装备 重点试验室也设在本学科 .学科现有一个教学中心和七个各具特色的 研讨所.本学科现有国家杰出青年 1 名， 2 名，教授 19 名，副教授和讲 师名，工程技术人员 80 余名.近五年来担当国家杰出青年基金，国家 863，国家自然科学基金重大国际合作，以及国家，部委和企业托付课 题百余项， 获国家教学成果二等奖 1 项，天津市教学成果一等奖 2 项， 以及各种部委科技和人才嘉奖多项.9数控与液压技术研讨所隶属于机械电子工程二级学科

16、，主要从事 机，电，液一体化方面的教学与研讨.所内拥有教授 2 人(博士生导师 1 人)，副教授5 人(硕士生导师 3 人) .在校博士及硕士研讨生 30 余 人.为本科生及研讨生开设的课程有：机器人动力学，数控技术，传感 器技术，液压传动与气压传动，工控机等.近年来先后担当国家 863 高 技术 (5 项) ，国家自然科学基金 (1 项) ，教育部博士点基金 (1 项) ， 天津市自然科学基金(2 项)，及各大企业科研工程.40 余篇，其中被 SCI/EI/ISTP 收录 10 余篇，获得省部级嘉奖 5 项.天津高校机械工程学院主要研讨成果介绍并联构型装备完成人：黄田等人.20XX 年在国内

17、领先开展并联构型装备(ParallelKinematicMachines) 设计理论，关键技术和样机建筑工作.担当国际合作，国家，部委和横 向课题多项，研制胜利多种机床和机器人，并完成小批试制.在并联机 构创新设计， 工作空间分析与综合， 精度设计与运动学标定， 静，动态 分析与设计， 轨迹规划， 开放式数控系统建筑， 以及装备的可重构布局 等方面取得一批成果.获部委科技嘉奖 2 项，在 ASME，IEEE，CIRP， MMT 等学术刊物上 XXX 余篇，被 SCI/EI 收录 60 余篇次，申请或授 权国际和国家专利 11 项，在国际上有肯定的学术名誉.nA，三自由度并联机床103-HSS

18、是在天津市科技攻关和天津高校 211 工程工程资助下研制 胜利的我国首台商品化三自由度并联机床，后得到天津市重点和重大 科技攻关工程支持，开发出卧式 5 坐标加工中心.nnB，Diamond 机构Diamond 机构是天津高校创造的 2 平动自由度并联机构，得到国 家863 ，国家自然科学基金， 英国皇家学会英中国际合作工程资助.该 机构是闻名的 Delta 机构的一种 2 维形式， 适于电子， 轻工， 食品和医 药行业中的高速抓取操作.开发样机出口英国，创我国机器人整机出口 首例，并在工业界得到应用.C，TriVariant 机械手TriVariant 是天津高校创造的 5 坐标混联机械手，

19、 得到海外青年学 者合作研讨基金，国家自然基金重大国际合作，天津市制造业现代化 专项和工业界资助.该机械手突破了闻名 Tricept 机械手的学问产权， 可 广泛用于汽车， 航空， 建筑等行业的焊接， 切割， 喷涂， 高速加工和装 配操作.基于网络和状态监控的嵌入式层次化开放结构数控系统与装备 完成人：王太勇等人11该工程受国家自然基金工程，天津市重点攻关工程，天津市重点 基金工程核心技术成果：嵌入式开放结构数控系统 (具备网络功能， 状态监控， 故障诊断， 层次化结构和二次开发平台)网络化制造： 远程数据传输， 异地加工， 车间群控网络， 企业网络嵌入式平台： 32 位 MCU+DSP+实时

20、操作系统=高精度高牢靠性高 性价比层次化结构：经济型，中档型和高档型数控系统功能结构和系列 化产品行局智能化开放结构：第三方软硬件模块的兼容与广泛集成引导型的二次开发平台：集成化的功能拓展和性能优化环境智能化系统重构技术：从底层算法到上层交互的系统配置和功能 自定义在线功能仿真和性能校验评估，保证二次开发结果的安全性与稳 定性.该工程已经在天津天大精益数控技术产业化智能机器人12水下机器人系统动力学与掌握完成人：王树新A，小型海洋监测与探测自航行器在国家 863 方案资助下， 研制胜利具有原创性， 可完成自主航行， 注水下沉，座底长期监测，别离上浮形式的小型海洋监测与探测自航 行器.B，水下滑

21、翔器研制胜利国内首台拥有自主学问产权的温差能驱动水下滑翔器， 具有工作时间长， 工作深度深， 噪声小等特点， 该系统可完成水平滑翔 与垂直升降运动，在海洋监测与军事领域都具有广阔的应用前景.以外科手术机器人，水下自航行器为典型对象，开展智能机器人 设计理论，掌握与导航技术研讨，以及样机建筑与工程应用等.担当完 成国家 863 方案，中法国际合作工程，国家自然科学基金工程和天津 市科技攻关工程等课题，研制胜利 妙手外科手术机器人系统等多种 样机和产品，获省部级科技嘉奖 6 项，在高水平学术刊物与会议上发 表学术论文 50 余篇，申请或授权创造专利 12 项.C，妙手显微外科手术机器人系统妙手系统

22、采纳主从遥控操作方式， 包括主操作手(左手和右手)， 从操作手 (左手和右手) ，图象系统， 掌握系统， 各种手术器械和其他13辅助器械， 从操作臂 (从手) 具有力检测功能， 主操作臂 (主手) 具有 力感觉功能.系统可完成切割，夹持，缝合与打结，特别是微细血管缝 合等冗杂手术操作.陶瓷精密加工完成人：任成祖以先进陶瓷，单晶硅，人工晶体为代表的硬脆材料在现代人类生 活中正发挥着越来越重要的作用.本方向从 20 世纪 80 年月开头从事陶 瓷发动机研制工作，先后担当国家级研讨课题 12 项，省部级课题 15 项，在硬脆材料加工理论， 磨削理论， 硬脆材料高效率加工技术， 精密 及超精密加工技术

23、，硬脆材料制品开发应用中的关键技术等方面形成 研讨特色.获部委级科技嘉奖 4 项， 200 余篇，被 SCI/EI 收录 50 余篇 次.陶瓷球生产工艺已具备产业化力量.(2)朝阳弘源重型装备制造技术力量简介朝阳弘源重型装备制造始建于 20XX 年 11 月份， 座落于朝阳市友 情大街 1 段 59 号，注册资金 50 万元，总资产 XXX0 万元，占地面积 4002 ，建筑面积 1700 .公司现有高级职称人员 3 人，中级职称人员 7 人，初级职称人员 5 人，技师 5 人.其中：韩景宽高级工程师是从中国石油部聘请的，该 同志 70 年月，80 年月先后从事过 322 型军用雷达中的六种装

24、置设计； 数控机床，钻床，镗铣床，加工中心，千吨油压机的设计， 90 年月从14事专利研发工作， 曾设计出： 农用五联机， 农家六用机， 微型烟尘净化 四等产品，目前正在研发高节能节油装备和农用多联机等.该同志既有 理论根底又有充足实践经验，对我企业的技术工作起到了保驾护航的 作用.(三)工程内容1，目标(1)总目标工程在 20XX 年形成的年产 20XX 台 HY 系列液压抽油机液压系 统的生产力量.(2)阶段目标在 20XX 年 8 月 31 日前完成技术方案可行性分析和技术方案仿真.在 20XX 年 12 月 31 日前完成 3 台样机试制.在 20XX 年内完成 500 台 HY 系列

25、液压抽油机液压系统的批量 生产.在 20XX 年形成 20XX 台 HY 系列液压抽油机液压系统的生产 力量.2，主要工作任务分工和技术方案(1)关键技术研发15工程的关键技术研发主要是托付天津高校机械工程学院机械工程 系对 HY 系列液压抽油机液压部分进行研发设计.进度布置20XX 年 5 月 15 日20XX 年 6 月 30 日技术方案的可行性分析.20XX 年 7 月 1 日20XX 年 8 月 31 日技术方案的仿真.20XX 年 9 月 1 日20XX 年 10 月 31 日在样机设计与制造过程中提供对液压抽油机液压部分技术询问效劳.20XX 年 11 月 1 日20XX 年 12

26、 月 31 日样机现场实验过程中 对液压抽油机液压部分进行技术询问.(2)新产品试制朝阳弘源重型装备制造在天津高校机械工程学院机械工程系专家 的指导下，于 20XX 年 9 月20XX 年 12 月进行 HY 系列液压抽油机 液压系统 3 台样机试制.(3)技术方案液压抽油机工作原理液压抽油机主要由电动机，液压泵和蓄能器，液压缸和掌握器等 组成.液压抽油机的工作过程如下：首次开机或长时间停机后开机起动时，掌握器发出指令液压泵启 动.16系统的周性工作过程：上冲程：电动机带动同轴的液压泵工作，输出的油液进入液压缸 推动缸杆向下运动，拉动抽油杆上冲程.其运动速度可以通过液压泵的 排量来完成.下冲程

27、：当液压缸向下运动遇到行程开关 7 时，液压缸在抽油杆 和地下泵重力势能的作用下向下运动，使液压缸中的油液向油箱排出. 下降过程中抽油杆的速度，能依据抽油杆上的负载和油液的粘度来调 整优化，可以确保地下泵能在最正确工况下工作.速度调整是通过液压 缸卸载的排量来完成.液压抽油机的工作特点这种液压抽油机具有节能效果显著，生产效率高，安全性好的特 点.在技术性能上与机械式抽油机比拟具有以下优势：A，这种抽油机对下降势能 (位能) 可充足地进行功率回收. 因此， 电动机的驱动功率可大幅度削减，与同等机械式抽油机比拟，电动机 的功率是机械式抽油机电动机功率的一半. 同时，抽油机电动机一直处 于最正确的运

28、行状态.B，与机械式抽油机相比具有优良的工况顺应性， 使原油泵具有较 高的填充率，防止井下原油泵显现吸空现象.17C，在井下发生卡泵现象时， 能自动地对井上及井下采油装备给以 安全爱护.当液压缸未能在规定时间到达时，掌握器发出讯号，停止泵 的工作，使系统关闭.D，本方案的抽油机可在-50 50环境温度下正常运行. E，调整便利，过渡平滑.工程产品的先进性，成熟性，节能性，环保性国内外对液压抽油机的研讨和生产厂家许多，但我们可以看到液 压抽油机在我国还没有广泛采纳.原因是有的抽油机设计太冗杂，油路 太冗杂，工作中，液压件易出故障，难修理，价格高.提出的 HY 系列液压抽油机立足结构简洁，适用耐用

29、，本钱低， 易修理，节能性好等特点.所采纳的液压设计方法，制造工艺都是很成熟的工艺，该公司与 天津高校机械工程学院正在做 HY 系列液压抽油机量产工艺研讨.由于替代传统抽油机中的驱动系统，节能是肯定的，如今估量约 节能 40%.设计，制造和运用过程不会对环境造成任何坏的影响.今后研发的液压抽油机除具有现有抽油机所具有的大部分长处 外，还应具有以下几方面的特点：18A，高的牢靠性. 由于抽油机的工作环境条件相当严酷，而且在大 多数时间是在无人管理的状态下工作的，这样就要求抽油机必需具有 相当的牢靠性， 其易损件要少， 且便于修理， 以降低采油本钱， 提高油 井的采油时率和采油经济性.B，高的顺应

30、性.伴着油田的不断开发， 石油开采条件日益冗杂化， 这样就要求新型液压抽油机能够顺应井况的不断改变，且具有较大的 运用范围顺应油田不同井况的采油要求在现代技术条件下，应尽可能 地采纳先进的机电液一体技术和智能化技术，使抽油机能够自动监测 井况，并能依据油井开采条件的改变自动调整其工作参数.C，相当的先进性.在现代技术条件下， 在进行新型液压抽油机的研 发过程中应采纳先进的现代设计方法和制造方法，在爱护装备牢靠性 的前提下应尽可能地扩展装备的功能，如冲程长度和冲程次数的自顺 应调整，平衡系统参数的自顺应调整，修井时的让开井口甚至代替修 井机或通井机进行油井的小修及检泵作业，自诊断和监测功能，安全 爱护等.产品工艺流程A，缸体活塞半成品加工B，系统装配主要装备选型A，数控铣削加工中心19B，内圆磨床C，外圆磨床D，液压件测试装备3，人才队伍建设方案(1)工程负责人及参与工程主要人员情况朝阳弘源重型装备制造和天津高校机械工程学院机械工程系组成 产学合作技术联盟，组建工程建设领导小组，成员如下：组长：朝阳弘源重型装备制造总经理吕广久副组长：天津高校机械工程学院机械工程系教授秦旭达 成员：朝阳弘源重型装备制造高级工程师吕广海朝阳弘源重型装备制造高级工程师韩景宽天津高校机械工程学院机械工程系讲师杜玉红天津高校机械工程学院机械工程系教授李修仁天津高校机械工程学