新型傳動(dòng)抽油機(jī)設(shè)計(jì)與研究

【摘要】抽油機(jī)是油田用量最大的耗能設(shè)備。本文通過對(duì)新型傳動(dòng)抽油機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，使得該機(jī)構(gòu)能夠大大降低運(yùn)動(dòng)能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

【關(guān)鍵詞】：新型傳動(dòng)抽油機(jī)；節(jié)能

1.新型傳動(dòng)抽油機(jī)研究的背景

在油田開采中，抽油機(jī)使用量大，市場(chǎng)前景廣闊。但抽油機(jī)是油田最大的耗能設(shè)備，能源浪費(fèi)問題嚴(yán)重。因此，對(duì)抽油機(jī)提出了更高的要求。抽油機(jī)是有桿抽油系統(tǒng)的地面動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)備，是構(gòu)成“三抽系統(tǒng)”的主要組成部分。抽油機(jī)的產(chǎn)生和使用己經(jīng)有了一百多年的歷史[1]。發(fā)展至今，抽油機(jī)的種類主要分為游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī)兩大類。就目前國內(nèi)油田而言，在機(jī)械采油井中，游梁抽油機(jī)仍為主要機(jī)型，它以結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、可靠性高、耐久性好、維修方便、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工況等優(yōu)點(diǎn)，在采油機(jī)械中占有舉足輕重的地位。但是，它的主要問題是能耗大，效率低。

通過改變結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)新型抽油機(jī)來提高其效率，可達(dá)到節(jié)能目的具有遠(yuǎn)大發(fā)展前景[2]。本課題研究的新型傳動(dòng)抽油機(jī)，主要是利用齒輪齒條傳動(dòng)取代了原來游梁抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)。這種傳動(dòng)方案不但簡化了機(jī)械傳動(dòng)過程，也能有效地提高效率，而且加大沖程時(shí)整機(jī)外形尺寸和重量都增加得很少，特別是抽汲參數(shù)可無級(jí)調(diào)整，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及滿足采油工藝要求提供了條件，是一種有發(fā)展前途的新型抽油機(jī)。

1.1.本課題具體研究內(nèi)容

近幾年來，抽油機(jī)節(jié)能問題已日益引起人們的重視，國內(nèi)的許多生產(chǎn)廠家正在不斷地應(yīng)用新技術(shù)，通過進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)平衡方式等，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)節(jié)能的目的，減小能源消耗，降低采油成本，己經(jīng)有一大批新型的抽油機(jī)相繼投入油田開采。新型傳動(dòng)抽油機(jī)取締了常規(guī)游梁式抽油機(jī)的四連桿結(jié)構(gòu)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)可以獨(dú)立完成傳動(dòng)和換向功能。

本論文具體研究內(nèi)容：

1.1.1.新型傳動(dòng)抽油機(jī)方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，及抽油機(jī)工作原理；

1.1.2.新型傳動(dòng)抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析；

1.1.3.新型傳動(dòng)抽油機(jī)動(dòng)力評(píng)價(jià)。

2.新型傳動(dòng)抽油機(jī)總體方案

長期以來，我國油田開發(fā)主要采用的游梁式抽油機(jī)。盡管游梁式抽油機(jī)可靠耐用，但其運(yùn)行效率低、能耗大，使得原油開發(fā)成本高，不能適應(yīng)“節(jié)能降耗”發(fā)展的需求，而且常規(guī)型抽油機(jī)難以實(shí)現(xiàn)長沖程和大負(fù)荷。因此各種新型的無游梁式抽油機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，相繼問世，本文將介紹一種以齒輪齒條機(jī)構(gòu)為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的抽油機(jī)，該抽油機(jī)具有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，效率高，系統(tǒng)可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，并可以實(shí)現(xiàn)沖程、沖次、上下沖程時(shí)間在額定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的抽油機(jī)的設(shè)計(jì)。

2.1.新型傳動(dòng)抽油機(jī)結(jié)構(gòu)方案

2.2.新型傳動(dòng)抽油機(jī)的工作原理

新型新型傳動(dòng)抽油機(jī)直接安裝到井口上，抽油桿桿貫穿齒條內(nèi)通道，在齒條頂部通過抽油桿夾持器與齒條固定，抽油桿在齒條內(nèi)部沒有滑動(dòng)。電機(jī)通過減速箱驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪，從而帶動(dòng)齒條與抽油桿上下循環(huán)的做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)沖程中，齒條通過沒入到充滿潤滑油的油池里進(jìn)行潤滑。

2.3.新型傳動(dòng)抽油機(jī)方案的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.3.1.新型傳動(dòng)抽油機(jī)利用齒輪齒條傳動(dòng)取代了原來游梁抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)，縮短了抽油機(jī)的傳動(dòng)鏈，提高了傳動(dòng)效率。與鏈條換向式抽油機(jī)相比，鏈條式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，換向機(jī)構(gòu)壽命極短，沖程、沖次調(diào)節(jié)困難。與直線電機(jī)抽油機(jī)比較，直線電機(jī)抽油機(jī)盡管功能獨(dú)特，智能化程度高，但是它的制造、使用成本太高，是常規(guī)抽油機(jī)的六到七倍，新型傳動(dòng)抽油機(jī)在可以實(shí)現(xiàn)沖程、沖數(shù)無級(jí)調(diào)整，上下沖程勻速運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，制造使用成本小于常規(guī)抽油機(jī)的成本。

2.3.2.出于抽油機(jī)節(jié)能考慮，可以對(duì)抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。為了克服慣性損失，抽油機(jī)需要配置較大的功率。

2.3.3.傳統(tǒng)的抽油機(jī)平衡依據(jù)的原理均是使電機(jī)上下沖程做功相同，或使抽油機(jī)減速箱曲柄軸上下沖程輸出最大扭矩相同。而本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的抽油機(jī)的平衡系統(tǒng)采用了一種超級(jí)電容功率平衡方式對(duì)抽油機(jī)工作進(jìn)行平衡。其原理是在通用抽油機(jī)電路中增設(shè)了超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊與充放電控制單元，將抽油機(jī)下沖程產(chǎn)生的重力能量以電能的形式存儲(chǔ)，并在抽油機(jī)上沖程釋放、做功。

2.3.4.由于新型傳動(dòng)抽油機(jī)采用了齒輪齒條機(jī)構(gòu)，不需要外部的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所以機(jī)架設(shè)計(jì)成一種一體式結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，理論排量適應(yīng)范圍寬，便于控制，具有較好的適應(yīng)性，能適應(yīng)多種自然地理?xiàng)l件抽油的需要。

3.結(jié)論

本文提出了齒輪齒條傳動(dòng)抽油機(jī)的設(shè)計(jì)方案，研制了新的抽油機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)效率，使抽油機(jī)的工作性能和節(jié)能指標(biāo)都有了很大的提高。

結(jié)束語

近年來國、內(nèi)外有關(guān)專家研制了許多新型抽油機(jī)。但抽油機(jī)以后的發(fā)展趨勢(shì)主要向高適應(yīng)性、低能耗、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。希望我的研究能帶給這個(gè)這個(gè)行業(yè)更多效益、更多便捷。

參考文獻(xiàn)

【1】萬仁博. 采油技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1993. 57～89.

【2】楊敬源，張曉光. 抽油機(jī)節(jié)能發(fā)展趨勢(shì)探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，（27）：110-112.