第三章有杆泵采油1-2011.5.ppt

* 主要假设条件 (1) 普通游梁式抽油机 (2) 低滑差，即转数随负载变化很小的硬特性电动机 (3) 模拟的是上粗下细的级次杆 (4) 泵完全充满（没有气体影响） (5) 井下摩擦正常 (6) 假定油管是锚定的 (7) 抽油机完全平衡，传动效率为100% (8) 未考虑具体抽油机的几何特性 (9) 计算最大扭矩时，认为最大最小载荷分别发生在曲柄位于75 °和285°处。 2.美国API方法 (3-51) (3-53) (3-52) (3-50) (3-49) 在实际应用时，应注意将其预测结果与实测值进行评价，选用符合具体油田情况的计算方法，并对其进行必要的修正。 N/No * 悬点最大载荷F1/SKr~N/No曲线 N/No * 悬点最小载荷F2/SKr~N/No曲线 N/No * 若0r/l1/4，B点绕游梁支点的弧线运动近似看作直线运动，则抽油机的运动可简化为曲柄滑块机构的运动。令λ=r/l，悬点的运动规律为 XB 2r B’ B D O’ θ ψ l r B” C 2、曲柄滑块机构模型 * B点位移： XB 2r B’ B D O’ φ ψ l r B” C * 在θ=0°和θ=180°（下、上死点）处悬点的最大加速度: 下死点 上死点 * 3、精确分析 T为机型指数，常规型取1，前置型取－1。 曲柄 初相角 * D为曲柄旋转方向指数（规定以悬点处于下死处，曲柄背向支架旋转取1，曲柄指向支架旋转取－1。 * 悬点位移对曲柄转角θ变化率dsA/dθ是抽油机减速器曲柄轴扭矩计算的重要特性参数，即扭矩因数(Torque Factor) 运动分析 * 运动分析二 瞬心 两构件上的瞬时等速重合点。 O F B D E α β R C θ 在OBF三角形内，正弦定理得 在ODE三角形内，正弦定理得 G A * 悬点速度为 扭矩因数为 O F B D E α β R C θ G A β * 三种模型比较 曲柄滑块机构模型是常用的模型，可用于一般的计算和分析。而简谐运动模型只能用于粗略估算和简单分析。 * 常规型抽油机悬点运动规律 * 前置型抽油机悬点运动规律 * 第三节 抽油机悬点载荷 一、悬点静载荷及其理论示功图 1. 上冲程悬点静载荷 在上冲程中，游动阀关闭，柱塞上下流体不连通。产生悬点静载荷的力包括抽油杆柱重力和柱塞上、下流体压力。 * 1) 抽油杆柱重力（抽油杆柱在空气中的重力) 2) 作用于柱塞上部环形面积上的流体压力（泵排出压力） 3) 作用于柱塞底部的流体压力（泵吸入压力） * 上冲程悬点静载荷 令 上冲程悬点静载荷可简化为 忽略 抽油杆柱在井液中的重力，kN； 动液面深度全柱塞面积上的液柱载荷，kN。 * 2.下冲程悬点静载荷 下冲程游动阀打开，柱塞上下液体连通；固定阀关闭，液柱载荷作用在油管上。故下冲程悬点静载荷为抽油杆在液体中的重力。 忽略井口回压造成的悬点载荷 * 3. 多级抽油杆柱的重力 抽油杆柱在空气中的重力为： qr为每米抽油杆柱在空气中的重力。对于组合杆柱，采用平均值计算 抽油杆柱在液体中的重力为： m——组合杆柱的总级数； qri——第i级抽油杆柱每米自重，kN/m； εi——第i级杆柱长度与杆柱总长度之比值。 * 杆柱伸或缩变形量（胡克定律）: 4.静载荷作用下的理论示功图 组合杆柱 油管柱变形量 * 总静载变形量λ 抽油杆柱与油管柱两部分静载变形之和。 对于m 级组合抽油杆柱 Et为油管弹性常数=(EAt)-1，kN-1 λ为静载冲程损失，指静载荷作用下抽油泵柱塞的冲程长度SP较抽油机悬点的冲程长度S减少量。 * 加 载 线 吸入过程(固定阀开) 卸 载 线 排液过程(游动阀开) 静载荷作用下的理论示功图 ABC为上冲程静载变化线，CDA为下冲程静载变化线 AB为加载线，CD为卸载线；加载和卸载过程中游、固阀均关闭 * 二、悬点动载荷 1. 惯性载荷 抽油杆柱惯性载荷： 液柱惯性载荷： 下冲程无 * 悬点加速度在上、下冲程中大小和方向是变化的。 上冲程 前半程加速度为正，即加速度向上，则惯性力向下，从而增加悬点载荷；后半程中加速度为负，即加速度向下，则惯性力向上，从而减小悬点载荷 下冲程 由于游动阀打开，液柱载荷作用在油管上，对悬点无影响，抽油杆的惯性力与上冲程相反，前半冲程惯性力向上，减小悬点载荷；后半冲程惯性力向下，将增大悬点载荷。 * 对于简化为曲柄滑块机构运动的悬点运动，其最大加速度发生在上下死点为： 上冲程