游梁式抽油机二次平衡理论与试验研究

论文摘要

游梁式抽油机因结构简单、可靠耐用等优点,一直处于机械采油设备的主导地位,但其效率低,能耗高。据统计油田生产成本中约有三分之一为电能消耗,其中游梁式抽油机消耗的电能约占总电能消耗的80%。游梁式抽油机减速箱净扭矩波动剧烈致使电动机平均工作效率低下及装机功率过高是产生这种电能高耗的主要原因。因此降低抽油机井减速箱输出扭矩的波动对油田生产的节能降耗具有重要意义。根据游梁式抽油机基本结构建立抽油机运动及动力学分析模型,分析抽油机悬点运动规律、减速箱输出轴扭矩及电动机工作特性,并找出电动机工作效率低下的主要原因。基于傅里叶级数原理建立抽油机精确平衡理论,提出抽油机二次平衡的设计思想,包括装置的方案确定及结构设计、结构参数的设定分析,编制抽油机二次平衡计算程序,对不同类型游梁式抽油机二次平衡相关参数的优化设计。在三口抽油机井上安装了二次平衡装置,利用理论计算结果确定二次平衡参数,并进行现场试验及测试。结果表明二次平衡装置可以有效的降低减速箱输出扭矩波动,提高电动机工作效率,其中均方根扭矩降低率可达23.8%,电动机平均工作效率提升率可达29.8%。同时现场测试数据与理论计算结果基本吻合,表明二次平衡理论计算的准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 本课题研究目的和意义
• 1.3 游梁式抽油机节能技术研究现状
• 1.3.1 抽油机结构参数及系统优化与节能
• 1.3.2 抽油机节能元器件研究
• 1.3.3 抽油机改造
• 1.3.4 新型抽油机
• 1.3.5 抽油机平衡与节能
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 游梁式抽油机二次平衡研究理论基础
• 2.1 游梁式抽油机运动及动力特性
• 2.1.1 游梁式抽油机运动分析
• 2.1.2 游梁式抽油机悬点运动规律
• 2.1.3 游梁式抽油机悬点载荷分析
• 2.1.4 游梁式抽油机减速箱曲柄轴扭矩计算
• 2.1.5 游梁式抽油机电动机额定功率的确定
• 2.2 三相异步电动机特性
• 2.2.1 电动机的工作特性
• 2.2.2 电动机的机械特性
• 2.3 游梁式抽油机与电动机特性匹配分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 游梁式抽油机二次平衡理论及计算分析
• 3.1 游梁式抽油机精确平衡理论的提出
• 3.2 理想状态下的精确平衡理论研究
• 3.2.1 理想状态的定义
• 3.2.2 理想状态下抽油机精确平衡理论计算
• 3.2.3 理想状态下精确平衡理论分析
• 3.3 游梁式抽油机二次平衡装置方案设计
• 3.3.1 二次平衡装置单连杆方案
• 3.3.2 二次平衡装置双连杆方案
• 3.3.3 二次平衡装置链条传动方案
• 3.3.4 三种二次平衡方案对比
• 3.4 游梁式抽油机二次平衡装置结构参数设计
• 3.4.1 二次平衡块最大输出扭矩的确定
• 3.4.2 二次平衡曲柄结构设计
• 3.4.3 二次平衡块初始相位角的确定
• 3.5 游梁式抽油机二次平衡计算程序的编制
• 3.6 不同类型游梁式抽油机二次平衡理论研究
• 3.6.1 常规型抽油机二次平衡理论研究
• 3.6.2 偏置型抽油机二次平衡理论研究
• 3.6.3 双驴头抽油机二次平衡理论研究
• 3.7 本章小结
• 第四章 游梁式抽油机二次平衡现场试验研究
• 4.1 游梁式抽油机二次平衡装置现场试验过程
• 4.2 试验井北1-1-459 二次平衡试验数据分析
• 4.2.1 试验井北1-1-459 基础数据
• 4.2.2 试验井北1-1-459 理论计算分析
• 4.2.3 试验井北1-1-459 现场试验分析
• 4.2.4 试验井北1-1-459 理论及试验数据对比分析
• 4.3 试验井南1-2-更丙22 井二次平衡试验数据分析
• 4.3.1 试验井南1-2-更丙22 井基础数据
• 4.3.2 试验井南1-2-更丙22 井理论计算分析
• 4.3.3 试验井南1-2-更丙22 井现场试验分析
• 4.3.4 试验井南1-2-更丙22 理论及试验数据对比分析
• 4.4 试验井高155-侧斜36 井二次平衡试验数据分析
• 4.4.1 试验井高155-侧斜36 井基础数据
• 4.4.2 试验井高155-侧斜36 井理论计算分析
• 4.4.3 试验井高155-侧斜36 井现场试验分析
• 4.4.4 试验井高155-侧斜36 理论及试验数据对比分析
• 4.5 三口试验井二次平衡现场试验数据对比分析
• 4.6 二次平衡节能机理分析
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 论文摘要