抽油机悬点载荷直接平衡理论及应用效果分析

为了降低悬点动载荷对抽油机系统的不利影响,依据悬点平衡原理,确定抽油机悬点直接平衡设计方案,以CYJ10-3-37HB抽油机为研究对象,建立常规抽油机经悬点直接平衡前和平衡后的虚拟样机仿真分析模型,通过仿真结果对比分析,确定抽油机经悬点直接平衡后的降载节能效果。仿真结果表明:仿真结果表明抽油机悬点最大载荷降低率29.4%,说明悬点直接平衡的降载节能效果明显,为悬点直接平衡装置在工程实际中的应用奠定了理论基础。     

CYJ5-1.8-18HY型整体弯游梁式抽油机的设计和应用

CYJ5-1.8-18HY型整体弯游梁式抽油机采用游梁平衡方式,优化了抽油机的结构参数,提高了最大冲程工况的悬点承载能力.该机型的平衡调整通过加减配重质量,可针对悬点载荷峰值精确调整,有效削减减速器峰值扭矩,平衡率高而且易于调整和保持,节能并保护抽油机.现场测试表明,该抽油机在进行调参作业时节省人力,在恶劣工况下的平衡率仍可达到85%以上,节电效果显著,性能价格比高.     

复合天轮式长冲程抽油机悬点运动分析

LCYJ10-8-105HB型复合天轮式长冲程抽油机与φ57mn、φ70mm抽油泵配合使用,不仅排量大,而且可进行环空测试,以录取井下资料和进行油井动态分析。对这种抽油机进行结构分析及悬点位移、速度和加速度的计算结果表明,与常规游梁抽油机相比,在冲程与冲次乘积相同的情况下,其最大悬点加速度要低得多,因而可显著地降低悬点动载荷,明显改善机、杆、泵的工作条件。     

偏轮游梁抽油机节能效果研究

从抽油机相同工况下的光杆示功图（悬点载荷）,曲柄轴净扭矩,均方根功率,周期负载率和整机地面效率等节能指标的计算出发,对常规游梁抽油机,异相型抽油机和偏轮游梁抽油机进行了节能效果比较分析,结果表明偏轮游染抽油机具有明显的节能效果。     

调径变矩抽油机悬点载荷计算

为了计算调径变矩抽油机的惯性载荷和摩擦载荷,研究了该抽油机的悬点运动规律,得到了悬点运动速度、加速度和曲柄转角的关系式,推导出悬点惯性载荷计算式和抽油杆柱摩擦载荷计算式。以CYJ83—26HY型抽油机为例,把相关计算式编写入计算程序并运行,绘制出悬点惯性载荷、摩擦载荷和总载荷与曲柄转角的关系曲线。为进一步研究此类新型抽油机提供理论支持。     

游梁式抽油机变速拖动载荷与平衡分析

为分析游梁式抽油机在电动机变速拖动下的悬点载荷变化特征与平衡效果,建立了游梁式抽油机在变速拖动下的动力学计算方法。通过初始设定游梁式抽油机悬点的常规、梯形、三角形3种速度运动规律,分别研究了在不同运动规律下,抽油机悬点动力示功图的变化特性及抽油机经曲柄平衡后的平衡效果。结果表明:悬点速度曲线为梯形曲线时,悬点交变载荷降低率为13.38%,平衡后负转矩明显减少,具有一定的节能效果。     

抽油机扭矩曲线的计算及节能效果评价

以往抽油机节能效果的评价,都是从控制箱电源部分测量瞬时或总能耗来完成的。本文从理论上研究游梁式抽油机的运动特性,根据悬点载荷的变化规律,通过计算模型,绘制运动特性、悬点载荷以及曲柄扭矩曲线,实现根据曲线对比、分析来评价节能效果,为实施节能措施提供了依据。     

变速驱动抽油机井运行参数变化规律研究

利用变频调速智能控制技术对游梁式抽油机冲次进行无级调节,可以改变1个冲程周期内的悬点速度与加速度;建立了抽油机变速运行的数学仿真模型,模拟出悬点示功图和减速箱输出轴扭矩的变化规律。计算结果表明,变速后减小了悬点载荷中的最大惯性载荷,增大了最小载荷,从而降低抽油机载荷的波动程度;曲柄扭矩峰值降低,可以选用小额定功率电机,使其在较高负荷下运行,达到一定的节能效果。现场试验测试结果也证明了变频调速智能控制技术数学模型的可靠性。     

一种变径式新型节能抽油机

分析了常规游梁抽油机能耗大的主要原因，阐述 了新型节能抽油机的主要技术参数、节能原理、结构特点，给出了该机与与CYJ10－3－53HB常规游梁抽油机的节能对比及工业现场试验的能耗对比测试结果。该机采用柔性传动，通过变径天轮，降低了扭矩峰值及波动，大大缓解了冲击载荷，节电效果提高，提高了整机的使用寿命。同时，实现了修井作业悬点不让井口，降低了作业成本；由于采用通用10型游梁机的基础，便于大面积推广。     

抽油机游梁平衡自动调节机构设计

由于悬点载荷的波动,使得抽油机必须加载平衡重才能实现抽油机的平衡。平衡重位置固定时,只有停机才能对平衡转矩进行调节,无法满足井况变化时悬点载荷的动态变化需求。为实现井况变化时抽油机不停机自动调节平衡转矩,设计的抽油机游梁平衡自动调节装置实现了抽油机的节能降耗,为数字化抽油机的研究提供了很好的设计方案,并针对设计方案建立了传动机构的动力学模型,对理论载荷工况下动力性能进行了对比分析。     

16型异相游梁异相曲柄复合平衡抽油机

为了满足深井油区中后期开发的需要 ,研制成功CYJY16— 5 4— 89HF/B型异相游梁异相曲柄复合平衡抽油机。抽油机结构设计采用异相曲柄平衡和异相游梁平衡 ;游梁平衡重重心到游梁旋转中心连线与游梁后臂的夹角λ =2 2° ,游梁平衡重质量 6 5 0 0kg ,游梁平衡重最大平衡力臂 4 2 15mm ,最小平衡力臂 2 6 6 6mm ;曲柄偏置角τ =- 7° ,曲柄平衡重最大平衡扭矩 2 0 3kN·m ,游梁平衡重的平衡效应占总平衡效应 (曲柄水平时 )的 37%。     

16型异相游梁复合平衡抽油机性能测试

根据我国油田的开发现状及抽油机的应用情况 ,提出了 16型抽油机改进设计方法 ,并对改进后的CYJY16— 5 4— 89HF B型异相游梁复合平衡抽油机进行了整机性能测试 ,测试结果表明 ,该型抽油机的各项性能指标均符合SY T5 0 4 4— 93《游梁式抽油机》及SY T5 2 12— 97《游梁式抽油机质量分等》标准之要求。现场应用表明 ,该 16型抽油机与常规抽油机相比 ,减速器峰值扭矩下降 4 2 %以上 ,节能 30 %以上 ,并且结构简单、承载能力大、可靠性高。     

CYJL3-2．1-6．5F型六连杆

CYJL3-2．1-6.5F型六连杆复合平衡抽油机是将六连杆游梁抽油机与偏置游梁平衡有机结合的新型节能抽油机。六连杆的使用能达到长冲程低冲次的有杆抽汲作业目的，偏置游梁平衡的采用是对抽油机进行了二次平衡，不仅改善了抽油机各构件的受力，还与曲柄平衡形成复合平衡，有效地减少减速器的峰值。     

CYJL3-2.1-6.5F型六连杆复合平衡抽油机研制与应用

CYJL3- 2 .1- 6 .5F型六连杆复合平衡抽油机是将六连杆游梁抽油机与偏置游梁平衡有机结合的新型节能抽油机。六连杆的使用能达到长冲程低冲次的有杆抽汲作业目的,偏置游梁平衡的采用是对抽油机进行了二次平衡,不仅改善了抽油机各构件的受力,还与曲柄平衡形成复合平衡,有效地减少减速器的峰值。     

常规游梁式抽油机改造成异相型抽油机的实践

在对比分析常规游梁式抽油机与异相型抽油机结构参数的基础上，提出将CYJ12－4．2－73HB型常规游梁式抽油机改造成异相型抽油机的具体方案：将常规机的曲柄、曲柄销和连杆，用12型异相抽油机的曲柄、曲柄销和连杆替代，并将横梁与游梁连接的轴承座前移。这样改造既解决了在用常规机配件供应匮乏的问题，又可节约可观的设备购置资金。现场使用情况表明，改造成的异相型机运行平稳可靠，冲程增加7％，相应提高了油井产液量和采油时率，并具有一定的节能效果。     

抽油机游梁的优化设计

在满足抽油机工作能力条件下， 以耗材最少为目标， 对游梁进行优化设计是降低抽油机成本的一个重要方面。以ＣＹＪＹ１０ —３ —５３Ｂ型游梁抽油机为例， 在游梁杆件长度已定的条件下，以等截面游梁横截面积为目标函数， 在强度约束条件下， 选取游梁上下板厚度、腹板厚度、截面宽度和截面高度四个独立参数为设计变量， 分别建立了箱形等截面游梁和工字形等截面游梁的优化设计模型。通过优化计算， 确定了箱形等截面游梁和工字形等截面游梁的截面尺寸参数。在同样满足抽油机工作能力条件下， 采用工字形等截面游梁比箱形等截面游梁节省钢材１３ ％ 。     

川中油田抽油机节能技术应用及评价

历经40余年开发,川中油田以占采油井10%的机抽井年采油量占总产量的15.9%,形成了一系列适应川中油田实际的机抽采油配套技术.围绕机抽井节能降耗、效益开发的思路,开展了双驴头节能抽油机的引进、常规游梁抽油机的节能改造,引进监测抽油机平衡的诊断技术和自动调抽仪适时调整机抽制度适应油井供排关系,对于降低能耗提高机抽系统效率和产量具有重要意义且已初见成效.     

常规10型抽油机改造及推广使用效果

针对常规10型抽油机不能满足供液不足油井采油工况需要的问题，将该型抽油机改造成旋转驴头抽油机。主要改造内容是将固定式驴头改为旋转驴头，后者通过与增设的前连杆一端的铰接，可在游梁运动的同时实现自转。驴头公转和自转的冲程迭加，便达到增加冲程的目的。同时增添了曲柄副平衡块，以提高平衡扭矩。使用情况表明，由于冲程增加40％，冲次降低50％，整机运转更加平稳，噪音降低，而且减少了光杆断脱，提高了泵效。同时还收到了节省投资和降低电力消耗的良好效果。     

配置弹簧的游梁式抽油机节能分析

对ＣＹＪ—１０型抽油机配置弹簧（包括前置游梁弹簧,后置游梁弹簧和井口弹簧）后的节能情况进行了计算分析。推导出考虑弹簧弹性力时抽油机所需的装机功率和实耗功率的计算公式。通过实际抽油机井的计算可知,装有弹簧的抽油机比原抽油机是否节能必须在平衡度相同的条件下进行比较。若配置弹簧前后的平衡度不变,则配有弹簧平衡的抽油机与曲柄平衡的抽油机相比,均方根扭矩Ｍ０和实耗功率Ｎ０均有所下降。根据计算,配置弹簧的抽油机井比不配置弹簧的抽油机井,所需的装机功率下降２０％～３０％,实耗功率下降３％～５％,具有一定的节能效果。     

YCYJ10—3—37HB摇杆游梁式抽油机

采用与现有节能游梁式抽油机完全不同的工作原理 ,研制成YCYJ10— 3— 37HB摇杆游梁式抽油机 ,其悬点最大载荷 10 0kN ;冲程 3,2 5 ,2 1m ;冲次 4 ,5 5 ,7min- 1;减速器扭矩 37kN·m ;电动机功率 2 2kW。设计时改变游梁尾部结构 ,增设摇杆和从动连杆 ,将原来游梁尾部的圆周运动改变为抛物线运动 ,从而改变抽油机工作时的受力状态 ,分散峰值扭矩 ,达到减小扭矩最大峰值和抽油机各部件受力之目的。经测试 ,摇杆游梁式抽油机的示功图面积比常规游梁式抽油机的小 ,节能 30 % ,悬点速度和加速度均降低 ,运动更平稳 ,综合性能更好。