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1、抽油機(jī)開題報(bào)告 　　抽油機(jī)是開采石油的一種機(jī)器設(shè)備，俗稱"磕頭機(jī)";，通過加壓的辦法使石油出井，常見抽油機(jī)即游梁式抽油機(jī)是油田廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)抽油設(shè)備，通常由普通交流異步電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)。 　　1.課題的意義 　　抽油機(jī)的產(chǎn)生和使用由來已久，迄今已有百年歷史。應(yīng)用最早，普及最廣的屬常規(guī)型游梁式抽油機(jī)，早在140年前就誕生了，至今在世界各產(chǎn)油國中仍占絕對優(yōu)勢。其結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用、易損件少、操作簡單、維修方便、維護(hù)費(fèi)用低，使其經(jīng)久不衰。然而，隨著油田的不斷開發(fā)，要求抽油機(jī)具有長沖程、大負(fù)載、能耗低、體積小、重量輕等性能特點(diǎn)來滿足日益發(fā)展的油田開發(fā)的需要

2、。 　　游梁式抽油機(jī)井?dāng)?shù)量多，其工作性能，特別是節(jié)能性能直接影響采油成本。在采油成本中，抽油機(jī)電費(fèi)占30%左右，年耗電量占油田總耗電量的20%~30%，為油田電耗的第2位，僅次于注水。游梁式抽油機(jī)抽油系統(tǒng)的總效率在國內(nèi)一般地區(qū)平均只有12%~23%，先進(jìn)地區(qū)至今也不到30%，可見降低抽油系統(tǒng)高能耗的迫切程度與難度。自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其節(jié)能特性，具有平衡效果好、光桿最大載荷減小、節(jié)能效果好等特點(diǎn)。與同級常規(guī)抽油機(jī)相比，所配備電動(dòng)機(jī)功率可小20%;以相同掛泵深度條件下油井每度電的出油量相比，比常規(guī)抽油機(jī)節(jié)約能耗35%左右。美國前置型抽油機(jī)比常規(guī)型抽油機(jī)節(jié)能31.9%~3

3、9.60%，我國該型機(jī)比常規(guī)型抽油機(jī)節(jié)能34.9%。因此，完善和發(fā)展游梁式抽油機(jī)設(shè)計(jì)理論，研制節(jié)能效果顯著的節(jié)能型游梁式抽油機(jī)對于抽油機(jī)井節(jié)能降耗、提高舉升系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和我國石油工業(yè)發(fā)展具有重要的實(shí)際意義和極大的深遠(yuǎn)影響。 　　2.國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及方向 　　在世界范圍內(nèi)，研究與應(yīng)用抽油機(jī)已有100多年歷史。在百余年的采油實(shí)踐中，抽油機(jī)發(fā)生了很大變化。特別是近20年來，世界抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展較快，先后研發(fā)了多種新型抽油機(jī)。抽油機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了有史以來的最高水平。目前，世界上生產(chǎn)抽油機(jī)的國家主要有美國、俄羅斯、法國、加拿大和羅馬尼亞等。美國石油學(xué)會(huì)APISpec11E《

4、抽油機(jī)規(guī)范》中規(guī)定，抽油機(jī)共有77中規(guī)格。美國Lufkin公司生產(chǎn)B，C，M，A等四種系列抽油機(jī)：B系列游梁平衡抽油機(jī)8種規(guī)格;C系列曲柄平衡抽油機(jī)64種規(guī)格;M系列前置式抽油機(jī)46種規(guī)格;A系列前置式氣動(dòng)平衡抽油機(jī)26種規(guī)格。俄羅斯生產(chǎn)13種規(guī)格游梁抽油機(jī)。法國Mape公司生產(chǎn)12種規(guī)格曲柄平衡游梁抽油機(jī)以及立式斜井抽油機(jī)和液缸型抽油機(jī)。加拿大生產(chǎn)液、電、氣組合一體式HEP抽油機(jī)。羅馬尼亞按美國API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)51種規(guī)格的游梁抽油機(jī)，35種規(guī)格的前置式抽油機(jī)及前置式氣動(dòng)平衡抽油機(jī)。目前，世界上抽油機(jī)最大下泵深度為4530m.，在美國Reno油田使用。俄羅斯抽油機(jī)最大下泵深度為4000m。全世界

5、生產(chǎn)抽油裝置的公司有300多家，其中生產(chǎn)抽油機(jī)的有150多家。 　　國內(nèi)在抽油機(jī)先進(jìn)技術(shù)研究方面，新油田基本與國際接軌;在先進(jìn)技術(shù)推廣、大面積 　　使用方面，國內(nèi)則比國外發(fā)達(dá)國家落后。尤其是老油田使用的常規(guī)游梁式抽油機(jī)若用技術(shù)先進(jìn)的抽油機(jī)代替，投入成本太高，回收成本周期過長，從而影響力新式抽油機(jī)的推廣使用，因此各油田還是以游梁式抽油機(jī)為主。為了節(jié)能增效，各油田及研究單位采取了各種不同的方法對常規(guī)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，取得了一定效果。目前，國內(nèi)外各油田使用的抽油機(jī)有很多種，總體上可分為：游梁式、無梁式。 　　1.游梁式抽油機(jī) 　　(1)常規(guī)游梁式抽油機(jī)

6、是油田使用歷史最悠久，使用數(shù)量最多的一種抽油機(jī)。該機(jī)采用具有對稱循環(huán)四桿機(jī)構(gòu)或近似對稱循環(huán)四桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，操作維護(hù)方便，但長沖程時(shí)平衡效果差，效率低，能耗大，不符合節(jié)能要求基本停止了生產(chǎn)。 　　(2)異相型游梁抽油機(jī)是近30余年來改造成功的一種性能較好的抽油機(jī)。與常規(guī)游梁抽油機(jī)相比有兩點(diǎn)改進(jìn)：其一是將減速箱背離支架后移，增大了減速箱輸出軸中心和游梁擺動(dòng)中心之間水平距離，形成較大極位夾角;其二是平衡塊重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷中心與曲柄軸中心連線之間構(gòu)成夾角。其所需電動(dòng)機(jī)功率小，在一定條件下有節(jié)能效果。 　　(3)前置型游梁抽油機(jī)其懸點(diǎn)載荷較低，抽油機(jī)承載狀況

7、較合理，運(yùn)行平穩(wěn)，減速箱齒輪基本無反向負(fù)荷，連桿、游梁不易疲勞損壞，機(jī)械磨損小，噪聲比常規(guī)式抽油機(jī)低，整機(jī)壽命長。前置式抽油機(jī)可配置較小功率的電動(dòng)機(jī)，節(jié)能效果顯著。與常規(guī)式抽油機(jī)相比，具有體積小、重量輕、節(jié)省鋼材的優(yōu)點(diǎn)。 　　(4)氣動(dòng)平衡游梁抽油機(jī)，這種抽油機(jī)實(shí)際上是前置式抽油機(jī)的變型。其不同之處是不用平衡重來實(shí)現(xiàn)平衡而是利用氣缸內(nèi)氣體壓力產(chǎn)生的推力來實(shí)現(xiàn)平衡。優(yōu)點(diǎn)是無笨重的平衡塊，總機(jī)重量減輕約1∕3，用調(diào)整氣包內(nèi)壓力實(shí)現(xiàn)平衡的調(diào)節(jié)工作，調(diào)整平衡時(shí)不用停機(jī)，操作十分方便，而且有利于減小減速箱的負(fù)扭矩平衡效果好。缺點(diǎn)是氣缸加工費(fèi)用高。 　　(5)斜直井游梁抽油機(jī)，一般采用

8、常規(guī)型或前置型游梁抽油機(jī)的基本零部件，為了滿足井眼中心線傾斜的需要，對部分零部件進(jìn)行改造。當(dāng)井斜不大于10°時(shí)，可直接將常規(guī)游梁式抽油機(jī)底盤傾斜安裝或?qū)⒅Ъ芎蟠笸燃娱L，以保證驢頭切點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與井眼中心線重合。當(dāng)井斜大于10°~45°時(shí)，則采用前置式游梁抽油機(jī)基本部件，加大驢頭弧面長度，連桿改為可調(diào)式，根據(jù)井斜大小調(diào)整連桿長度，使驢頭切點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與井眼中心線重合。 　　此外，還有很多新型游梁式抽油機(jī)，例如兩級平衡游梁抽油機(jī)、異型游梁式抽油機(jī)、調(diào)徑變矩游梁平衡抽油機(jī)、懸掛偏置游梁平衡抽油機(jī)、活動(dòng)式抽油機(jī)、低矮型游梁抽油機(jī)、雙驢頭節(jié)能型抽油機(jī)、雙井大塔輪游梁式抽油機(jī)

9、、游梁式鏈輪抽油機(jī)、拖車式抽油機(jī)、雙游梁式抽油機(jī)、Lufkin斜井抽油機(jī)、橢圓齒輪減速器抽油機(jī)等。 　　2.無梁式抽油機(jī)式抽油機(jī)式抽油機(jī)式抽油機(jī) 　　(1)鏈條抽油機(jī)是我國自行研制的一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的無游梁抽油機(jī)。具有慣性載荷小、沖程長度大、重量輕、節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)，已在許多油田使用。工作時(shí)電動(dòng)機(jī)通過三角皮帶和減速箱驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，使垂直布置的環(huán)形軌跡鏈條在主被動(dòng)鏈輪間運(yùn)轉(zhuǎn);軌跡鏈條則通過特殊鏈節(jié)上主軸銷和滑塊帶動(dòng)往返架順著機(jī)架上的軌道作往復(fù)勻速直線運(yùn)動(dòng)。鏈條抽油機(jī)采用氣動(dòng)平衡法，抽油機(jī)在作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載就比較均勻。 　　(2)皮帶抽油機(jī)，近年來，在鏈條抽油

10、機(jī)的基礎(chǔ)上，勝利油田與美國EVI—高原泵公司合作，改進(jìn)設(shè)計(jì)成功ROTAFLEX抽油機(jī)。它主要是用高強(qiáng)度皮帶代替鋼絲繩。它克服了鏈條抽油機(jī)大部分的不足，運(yùn)行平穩(wěn)，使用壽命長，性能好。 　　(3)液壓抽油機(jī)的研制，美、蘇等國始于40年代，50年代末期我國也曾進(jìn)行過研制和實(shí)驗(yàn)，但由于制作工藝較復(fù)雜，液壓元件可靠性差和效率不高等原因，發(fā)展較緩慢。近年來，由于制作工藝及液壓元件質(zhì)量不斷提高，特別是采油工藝的需要，又引起人們的重視。它具有無級調(diào)節(jié)沖程長度、沖次，懸點(diǎn)振動(dòng)載荷小，控制靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)，可以適應(yīng)不同的油井狀態(tài)。主要由液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)等組成。 　　(4)直線

11、電動(dòng)機(jī)抽油機(jī)是國內(nèi)20世紀(jì)末開始研制，21世紀(jì)初試驗(yàn)成功的一種全新抽油機(jī)。它打破了抽油機(jī)利用電能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)過機(jī)械轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的模式，而是將電能直接轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，簡化了機(jī)械傳動(dòng)過程，有效提高了效率。采用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)整沖數(shù)，利用無觸點(diǎn)限位控制器實(shí)現(xiàn)無級調(diào)整沖程，使得抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律能夠滿足采油工藝的要求。由于不使用四連桿機(jī)構(gòu)，克服了游梁抽油機(jī)加大沖程，減速箱扭矩增加，四連桿尺寸加大，引起抽油機(jī)外形尺寸和總機(jī)重量都迅速增加，直線電動(dòng)機(jī)抽油機(jī)加大沖程只需加高機(jī)架，抽油機(jī)外形尺寸和總機(jī)重量都增加的很少。采用天平式平衡，平衡效果好，每個(gè)沖程絕大部分時(shí)間是勻速運(yùn)動(dòng)，加速度小，慣性載

12、荷小又可以進(jìn)一步節(jié)能。初步測試結(jié)果節(jié)能可達(dá)50%左右。由此可見，這種抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)機(jī)理上在某種意義上可以說是一種革命，抽油機(jī)性能方面有其獨(dú)到之處。節(jié)能效果顯著，由于結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，選用了變頻技術(shù)，整機(jī)造價(jià)也不超過常規(guī)游梁抽油機(jī)。功能獨(dú)特，能適應(yīng)惡劣環(huán)境，全天候連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)整沖程、沖數(shù)，為智能控制提供了很好的條件。因此，是一種很有發(fā)展前景的抽油機(jī)。 　　此外，還有許多其他類型的抽油機(jī)，典型的如曲柄連桿式無游梁抽油機(jī)、氣驅(qū)動(dòng)平衡抽油機(jī)、柔性桿傳動(dòng)抽油機(jī)、滾筒式長沖程抽油機(jī)、滾筒式無連桿抽油機(jī)、天車平衡抽油機(jī)、數(shù)控式抽油機(jī)、內(nèi)燃式抽油機(jī)、臥式無游梁抽油機(jī)、擺動(dòng)平衡抽油機(jī)、雙

13、泵無游梁式抽油機(jī)、雙井游動(dòng)滑車式抽油機(jī)等。 　　迄今為止，常規(guī)游梁式抽油機(jī)仍然是油田采油作業(yè)的主要裝置，其數(shù)量占抽油機(jī)總數(shù)的1/2以上,但油井長期開發(fā)導(dǎo)致地層發(fā)生變化，是原來處于平衡轉(zhuǎn)臺(tái)的抽油機(jī)處于非平衡裝狀態(tài)下，國內(nèi)抽油機(jī)調(diào)節(jié)平衡主要由兩種方法：一是由人力來調(diào)節(jié)抽油機(jī)自身的游梁平衡重或者移動(dòng)曲柄滑塊二是當(dāng)抽油機(jī)自身的平衡配重也不能夠繼續(xù)調(diào)節(jié)抽油機(jī)平衡時(shí)，二是當(dāng)抽油機(jī)自身的平衡配重也不能夠繼續(xù)調(diào)節(jié)抽油機(jī)平衡時(shí)，通過在抽油機(jī)上安裝平衡調(diào)節(jié)裝置來繼續(xù)調(diào)節(jié)，而經(jīng)調(diào)研分析，目前大部分平衡調(diào)節(jié)裝置都僅僅是在抽油機(jī)上安裝機(jī)械部件來實(shí)現(xiàn)的。 　　(論文)主要內(nèi)容3.畢業(yè)設(shè)計(jì)畢

14、業(yè)設(shè)計(jì)(論文)主要內(nèi)容 　　本次設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)可自動(dòng)調(diào)劑平衡的常規(guī)游梁式抽油機(jī)，使其結(jié)構(gòu)合理，節(jié)能高效。主要內(nèi)容包括： 　　(1)原理方案設(shè)計(jì)(總體尺寸，四桿機(jī)構(gòu)); 　　(2)運(yùn)動(dòng)分析(計(jì)算位移、速度、加速度); 　　(3)動(dòng)力分析及平衡計(jì)算; 　　(4)主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算; 　　(5)比較其優(yōu)缺點(diǎn); 　　(6)繪制裝配圖和主要零件圖，計(jì)3張0#圖; 　　(7)完成外文翻譯一份(15000外文字符) 　　4.所采用的方法手段以及步驟 　　本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為常規(guī)游梁式抽油機(jī)(可自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡)，

15、(1)認(rèn)真查閱、收集資料，做到深刻的理解本次論文所要設(shè)計(jì)的內(nèi)容; 　　(2)首先了解游梁式抽油機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析目前常規(guī)游梁式抽油機(jī)的缺點(diǎn)，提出自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡的方案。 　　(3)對抽油機(jī)設(shè)計(jì)做出整體安排 　　(4)使用的方法是平衡判斷方法，主要有電流法，扭矩法，功率法。 　　(5)進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　(6)進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　5階段進(jìn)度計(jì)劃 　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間為2013年2月28日至2013年6月6日，結(jié)合導(dǎo)師的要求和自身的實(shí)際情況，決定以下設(shè)計(jì)進(jìn)度： 　　第一階段：1周-3周熟悉論文題目，查找

16、資料，完成開題報(bào)告和英文翻譯; 　　第二階段：4周-10周推導(dǎo)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、抽油機(jī)結(jié)構(gòu)各零部件結(jié)構(gòu)及研究連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化方案; 　　第三階段：11周-14周繪制圖紙，撰寫論文; 　　第四階段：15周-16周準(zhǔn)備答辯. 　　參考文獻(xiàn) 　　[1]張學(xué)魯.游梁式抽油機(jī)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001. 　　[2]黃世清，周傳喜.豎游梁塔架式抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析[J].石油天然氣學(xué)報(bào).2009， 　　(1)：155-157. 　　[3]孫恒，陳作模.，葛文杰.機(jī)械原理[M].7版.北京：高等教育出

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