偏心柔性抽油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、有桿泵抽油技術(shù)在人工舉升工藝中占據(jù)主導地位,游梁式抽油機經(jīng)過多年發(fā)展仍未解決由于結(jié)構(gòu)不合理導致的各種問題,不能滿足國家提出的節(jié)能降耗、合理利用資源的要求。本文針對游梁式抽油機存在的問題,從如何實現(xiàn)抽油機正扭矩的角度出發(fā),在柱塞泵柔性抽油系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上,利用偏心平衡原理,研制完成了偏心柔性抽油機,有效提高了抽油系統(tǒng)效率,滿足了采油工藝對安全環(huán)保、節(jié)能降耗的要求,對推動有桿泵抽油技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
　　 在分析現(xiàn)有抽油機技術(shù)

2、特點的基礎(chǔ)上,開展了新型節(jié)能抽油機相關(guān)技術(shù)研究。建立了常規(guī)型游梁抽油機、雙驢頭抽油機、鏈條式抽油機及多井抽油中心的運動學模型和動力學模型,為實現(xiàn)對有桿泵抽油系統(tǒng)的仿真研究奠定了基礎(chǔ)。對新型抽油機的節(jié)能原理進行了深入研究,將其節(jié)能效果與常規(guī)型抽油機進行了對比分析,評價了節(jié)能型抽油機的適用范圍及優(yōu)缺點,為繼承現(xiàn)有抽油機的優(yōu)勢并克服其不足,研發(fā)新型節(jié)能抽油機提供理論依據(jù)。
　　 開展了抽油機平衡分析,提出偏心平衡結(jié)構(gòu),研發(fā)了偏心柔性抽

3、油機,根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點,建立了基于懸點位移、速度、加速度、扭矩及功率的計算模型,分析了懸點運動規(guī)律和抽油機動力學特性,實現(xiàn)了凈扭矩交變幅度均勻化且保持在正值范圍,所需減速器扭矩和電機功率變小,由此解決了現(xiàn)有抽油機減速箱扭矩載荷負值、波動大、工況差和電機利用率低等問題。
　　 利用Solidworks軟件對偏心柔性抽油機承載關(guān)鍵部件建立有限元計算模型,在設(shè)計條件最大載荷工況下對其進行有限元靜力學分析,分析了應(yīng)力、位移及應(yīng)變等值云圖,

4、并進行了強度校核,其安全系數(shù)符合工程要求,保證抽油機能夠安全穩(wěn)定運行。
　　 使用Microsoft VC6.0編制了偏心柔性抽油機優(yōu)化設(shè)計軟件,實現(xiàn)了隨機方向優(yōu)化算法,建立了抽油機參數(shù)與油井參數(shù)數(shù)據(jù)庫,能夠針對不同油井工況條件,對偏心柔性抽油機機構(gòu)尺寸進行優(yōu)化計算。對優(yōu)化前后結(jié)果進行了對比分析,優(yōu)化后懸點最大加速度降低了15.6％,扭矩峰值降低了15.7％,均方根扭矩降低了18.5％,動力學性能更加優(yōu)越,使得抽油機更為節(jié)能。<

5、br>　　 開展了有桿泵抽油系統(tǒng)的系統(tǒng)效率研究,通過分析系統(tǒng)效率組成,建立了有桿抽油泵系統(tǒng)各子系統(tǒng)的效率計算模型。分析了影響系統(tǒng)效率的因素,包括地面效率影響因素和井下效率影響因素。開展了偏心柔性抽油系統(tǒng)配套技術(shù)研究,包括液壓反饋自封柱塞泵、鋼絲繩連續(xù)抽油桿和液壓自封彈性井口密封裝置,通過改善偏心柔性抽油系統(tǒng)中低效環(huán)節(jié),提高系統(tǒng)效率。
　　 在理論研究的基礎(chǔ)上制造出樣機,通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)來驗證偏心平衡理論的正確性與可靠性。