新型傳動抽油機設(shè)計與研究

【摘要】抽油機是油田用量最大的耗能設(shè)備。本文通過對新型傳動抽油機進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，使得該機構(gòu)能夠大大降低運動能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

【關(guān)鍵詞】：新型傳動抽油機；節(jié)能

1.新型傳動抽油機研究的背景

在油田開采中，抽油機使用量大，市場前景廣闊。但抽油機是油田最大的耗能設(shè)備，能源浪費問題嚴(yán)重。因此，對抽油機提出了更高的要求。抽油機是有桿抽油系統(tǒng)的地面動力傳動設(shè)備，是構(gòu)成“三抽系統(tǒng)”的主要組成部分。抽油機的產(chǎn)生和使用己經(jīng)有了一百多年的歷史[1]。發(fā)展至今，抽油機的種類主要分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機兩大類。就目前國內(nèi)油田而言，在機械采油井中，游梁抽油機仍為主要機型，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)場工況等優(yōu)點，在采油機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)計新型抽油機來提高其效率，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抽油機，主要是利用齒輪齒條傳動取代了原來游梁抽油機的四連桿機構(gòu)。這種傳動方案不但簡化了機械傳動過程，也能有效地提高效率，而且加大沖程時整機外形尺寸和重量都增加得很少，特別是抽汲參數(shù)可無級調(diào)整，為實現(xiàn)自動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。

1.1.本課題具體研究內(nèi)容

近幾年來，抽油機節(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)計和改進(jìn)平衡方式等，實現(xiàn)抽油機節(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相繼投入油田開采。新型傳動抽油機取締了常規(guī)游梁式抽油機的四連桿結(jié)構(gòu)，齒輪齒條機構(gòu)可以獨立完成傳動和換向功能。

本論文具體研究內(nèi)容：

1.1.1.新型傳動抽油機方案結(jié)構(gòu)設(shè)計，及抽油機工作原理；

1.1.2.新型傳動抽油機運動分析；

1.1.3.新型傳動抽油機動力評價。

2.新型傳動抽油機總體方案

長期以來，我國油田開發(fā)主要采用的游梁式抽油機。盡管游梁式抽油機可靠耐用，但其運行效率低、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)型抽油機難以實現(xiàn)長沖程和大負(fù)荷。因此各種新型的無游梁式抽油機應(yīng)運而生，相繼問世，本文將介紹一種以齒輪齒條機構(gòu)為傳動機構(gòu)的抽油機，該抽油機具有傳動結(jié)構(gòu)簡單，效率高，系統(tǒng)可靠性高的優(yōu)點，并可以實現(xiàn)沖程、沖次、上下沖程時間在額定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的抽油機的設(shè)計。

2.1.新型傳動抽油機結(jié)構(gòu)方案

2.2.新型傳動抽油機的工作原理

新型新型傳動抽油機直接安裝到井口上，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。電機通過減速箱驅(qū)動主動齒輪，從而帶動齒條與抽油桿上下循環(huán)的做往復(fù)運動。每個沖程中，齒條通過沒入到充滿潤滑油的油池里進(jìn)行潤滑。

2.3.新型傳動抽油機方案的結(jié)構(gòu)特點

2.3.1.新型傳動抽油機利用齒輪齒條傳動取代了原來游梁抽油機的四連桿機構(gòu)，縮短了抽油機的傳動鏈，提高了傳動效率。與鏈條換向式抽油機相比，鏈條式抽油機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，換向機構(gòu)壽命極短，沖程、沖次調(diào)節(jié)困難。與直線電機抽油機比較，直線電機抽油機盡管功能獨特，智能化程度高，但是它的制造、使用成本太高，是常規(guī)抽油機的六到七倍，新型傳動抽油機在可以實現(xiàn)沖程、沖數(shù)無級調(diào)整，上下沖程勻速運動的基礎(chǔ)上，制造使用成本小于常規(guī)抽油機的成本。

2.3.2.出于抽油機節(jié)能考慮，可以對抽油機懸點運動規(guī)律進(jìn)行專門的設(shè)計。為了克服慣性損失，抽油機需要配置較大的功率。

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

2.3.4.由于新型傳動抽油機采用了齒輪齒條機構(gòu)，不需要外部的運動形式轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所以機架設(shè)計成一種一體式結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計結(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)多種自然地理條件抽油的需要。

3.結(jié)論

本文提出了齒輪齒條傳動抽油機的設(shè)計方案，研制了新的抽油機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)效率，使抽油機的工作性能和節(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。但抽油機以后的發(fā)展趨勢主要向高適應(yīng)性、低能耗、自動化和智能化方向發(fā)展。希望我的研究能帶給這個這個行業(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[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1993. 57～89.

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