毕业论文《双驴头游梁式双井抽油机的设计与研究》.doc

1 绪论 1.1国内外采油工业的现状 目前，采油方法有自喷采油法和机械采油法两种[1]。自喷采油法的特点是利用地层本身的能量来举升原油。随着油田的不断开发，地层能量逐渐消耗，即使在注水开发的油田，它的中、后期也出现了水淹和强水淹的现象。为保证原油稳产、高产，这些油井就不能继续用自喷法开采。同时，由于油层的地质特点，有些油井一开始就不能自喷。对于上述这些不能自喷的油井，就必须用机械采油法进行开采。机械采油法是由于地层本身的能量不足，而人为地利用机械设备给井内液体补充能量的开采方法，也称为人工举升法，可分为气举法和抽油法两种。气举法的特点是利用压缩气体的能量，把原油提升到地面；而抽油法的特点是将各种结构的泵放到井下进行抽油，所以，抽油法又叫泵法。从油田的发展趋势来看，采用机械采油法，特别是抽油法的井数和产量都在增长，在一些老油田几乎全用抽油法采油。常用的机械采油法可用表1-1表示如下： 表1-1 机械采油法 Table 1-1 Mechanical extraction method 泵法抽油 利用抽油杆柱传递能量 抽油杆柱往复运动驱动柱塞式抽油泵 抽油杆柱旋转运动驱动螺杆泵 利用液体传递能量 水力活塞泵 射流泵 涡轮泵 利用电缆传递能量 电动潜油离心泵 电动潜油螺杆泵 气举法抽油（包括柱塞气举） 其他方法 一百多年来，随着采油设备技术研究的深入，设计和制造水平的提高，抽油机在最初的雏形上得到了长足的发展，其技术发明有数百种。从采油方式上可分为两种[2]：有杆抽油设备和无杆抽油设备，其中凡是不利用抽油杆柱传递能量的抽油设备统称无杆抽油设备，凡是利用抽油杆柱上下往复运动进行驱动的抽油设备统称有杆抽油设备。有杆抽油设备又可分为抽油杆往复运动类（如国内外大量使用的游梁式和无游梁式抽油机）和旋转运动类（如电动潜油螺杆泵）；无杆抽油设备也可分为电动潜油离心泵、液压驱动类（水力活塞泵）和气举采油设备。 在机械采油法中，有杆抽油的方法是应用最早，也最为广泛的采油方法。早在石油工业问世时，就开始采用这一方法进行采油。据统计[3]，在各种机械采油法中，有杆抽油仍居首位。以1989年底的统计为例，有杆抽油方法在机械采油法中所占的比例，我国为91%，美国为85%，原苏联为75%左右。近几年来，虽然无杆抽油方法发展较快，应用范围也在不断扩大，但有杆抽油方法仍是最广泛的抽油方法。 最近几年我国石油装备水平有了很大提高，特别是在采油工业中，90%以上的油井利用机械采油法，其中有杆抽油方法占采油井的80%以上，占机械采油井的90%以上；从产量上看，我国各油田产液量的60%，产油量的75%是靠有杆抽油机采出的。有杆抽油设备能量的消耗已占油田总能耗的三分之一左右。由于我国各油田每年要有几千口新油井投入生产，连同已有装备的更新，每年需要新增几千台抽油机，上万台抽油泵，上千万米抽油杆和相应的辅助工具。因此，有杆抽油技术在我国石油开采中占有十分重要的地位。 随着油田的不断开发，地层压力逐渐降低，开采石油的方法由自喷采油法转入机械采油法是必然的规律。由于有杆抽油方法在机械采油法中占有相当大的比重，因此，各国都在有杆抽油设备的研究和开发上投入了大量的人力和物力，使有杆抽油设备得到了较快的发展。 有杆抽油设备[4]一般有三部分组成：一是地面驱动设备，即抽油机；二是井下的抽油泵，它是挂在油管的下端；三是抽油杆柱，它把地面设备的运动和动力传给井下抽油泵。此外，还包括用于悬挂抽油泵并作为液体通道的油管柱、油套管环形空间以及井口装置等。图1-1为最典型的一种有杆抽油设备简图，游梁式抽油机-抽油泵装置简图。 近三十年来，有杆抽油设备与技术取得了长足的发展与进步。在抽油机方面：1）除常规型游梁式抽油机、前置型游梁式抽油机和气平衡游梁式抽油机外，又出现了异相型游梁式抽油机，这种游梁式抽油机综合了常规型与前置型游梁式抽油机的优点；2）为取得较好的平衡效果、减少能耗，在游梁式抽油机平衡方式上出现了“随动平衡”这一新的平衡方式，它可以随着抽油机悬点载荷的变化，自动调整游梁平衡重的位置；3）另外超高转差率电动机的应用，通过电动机转速的变化，使某些旋转零件的惯性动能均衡作用，使峰值扭矩降低；4）多种新型的无游梁式抽油机的出现，实现了冲程长、重量轻、能耗低等特点。同时，在抽油泵和抽油杆方面也取得了很大进步与发展，还在有杆抽油井的诊断技术、自动控制系统等方面的研究和开发上取得了较大进展，并已在油田上推广，取得了较好的效果。 图1-1 游梁式抽油机-抽油泵装置简图 Fig. 1-1 Beam pumping unit - pump device diagram 1.2抽油机 1.2.1抽油机的研究现状 抽油机是有杆抽油设备的主要部件，其基本功能是为井下抽油泵提供运动和动力，实现从一定的井深