新型斜直井抽油机设计与性能分析

发布时间：2021-03-10 00:07

　　针对大庆油田和河南油田原油“浅、稠、斜”的特点,即对应的油井主要为浅井,原油密度大,井斜角范围以15°-42°为主。对抽油机的方案进行了对比分析,确定了新型斜直井抽油机为曲柄滑块换向机构并且将磁流体平衡作为抽油机的平衡方式。曲柄滑块换向机构与磁流体平衡方式能够有效的提高平衡度,并且取代了曲柄平衡重。对抽油机的载荷进行了计算,并且对抽油机的平衡机构进行了设计计算,主要是对磁流体平衡理论计算以及磁路设计计算,通过正交实验对抽油机连杆进行了尺寸计算。建立了抽油机换向机构数学模型,对电源控制系统进行了设计。其中磁流体平衡matlab建模分析,在原有的磁流体磁场强度与剪切力与磁感应强度基础上,通过matlab拟合函数,得到了磁感应强度与磁力之间的函数关系及函数图像,通过matlab对抽油机进行了运动学和动力学分析。用solidworks软件对新型斜直井抽油机的三维模型进行建立,并用ansys软件对磁路进行了仿真计算,得到了阻尼部分磁场强度与理论计算值基本一致。对曲柄滑块机构进行了动力学和静力学分析,对曲柄、连杆以及滑块导轨结构进行了优化设计,对不同的井架结构进行ansys仿真,并选择合理的井架结... 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１?偏置曲柄滑块机构抽油机??１－天轮；２－移位装置；３－滑块；４－皮带轮；５－制动轮；??６－电机；７－支架；８－减速箱；９－连杆；１０－曲柄；１１－底座??

?西安石油大学硕士学位论文???与套管间磨损加剧，极易使抽油杆损坏。因此，选用偏置曲柄滑块机构，引入上、下行??程速度比常系数，选择合理的速度比。??，ｍＴ??图２－１?偏置曲柄滑块机构抽油机??１－天轮；２－移位装置；３－滑块；４－皮带轮；５－制动轮；??６－电机；７－支架；８－减速箱；９－连杆；１０－曲柄；１１－底座??若抽油机设计冲程为Ｓ，若采用对心曲柄滑块机构则对应的曲柄半径：??Ｒ＝Ｓ／２?????ｈ?ｒ??Ｚ??Ｉ?Ｘ??图２－２偏置曲柄滑块机构运动简图??ｈ—电机支架高度，ｍ；??ｒ—不同冲程对应的曲柄半径，ｍ；??１一连杆长度，ｍ；??ｅ—偏心距，ｍ；??０一滑块轨道与ｘ轴夹角；??ａ，?（３分别为曲柄、连杆与轨道的夹角，°?；（与斜面平行时为〇度，逆时针方向为正）．??１０??

?西安石油大学硕士学位论文???■?ｓ????＼＼＼＾＼＼＼＼＼＼＼＞＼＼＼?ｒ＾ｊ＿??图２－３对心曲柄滑块机构运动简图??ｒ－曲柄长度，ｍ；丨－连杆长度，ｍ；?ｓ－滑块位移，ｍ；??ａ，Ｐ分别为曲柄、连杆与轨道的夹角（与ｙ轴正方向夹角为〇度，逆时针方向为正）??ｒ?＋一１?＝?ｓ?（２－１１）??即??ｒｅｉｅ?＋ｌｅｉｑ＞?＝ｓ?（２－１２）??２．２．３方案三??电机－皮带轮－两级圆柱齿轮减速箱－对心曲柄磁流体滑块机构。平衡方式为磁流体滑??块平衡，选用对心曲柄滑块机构作为抽油机的换向机构。其运动简图与方案二相类似。??主要是对力学模型进行初步分析。??磁流体滑块力学建模??Ｆ?＿?Ｍｒ?ｓｉｎ?ｔｐ??ｘ?ｒｓｉｎ（＾?＋?＜？？）??二?（２－１３）??ｐ?＿?Ｍｒ?ＣＯＳ?（ｐ??ｙ?ｒｓｉｎ（＜９?＋?ｐ）??则所需的磁力??Ｆｃ?＝?Ｆｇ＋Ｆ，?（２－１４）??Ｆ，＝＾Ｆｘ２?＋?Ｆ；?（２－１５）??其中Ｆｃ为磁流体磁力；Ｆｇ为抽油杆柱拉力；ＦＩ为滑块受到曲柄连杆拉力。建立磁流体??磁力力学模型是磁流体平衡计算的理论基础，也是新型斜直井抽油机设计的重中之重。??斜直井抽油机平衡机构利用磁流体的剪切模式，参照飞机起落架阻尼器结构进行设计［３７＿??３９］，磁流体流经滑块中阻尼通道时，会在通电情况下产生磁力，其阻尼通道产生的磁力??１２??


本文编号：3073710