维普资 http: //www.cqvip.com 第25卷第5期 石油钻采工艺 Vol.25 No.5 2003年10月 OIL DRILLNG& PRODUCTION TECHNOLOGY Oct.2003 调径变矩抽油机运动学及动力学特性分析 李明忠许建国 尚绍福吴征 刘文升 (石油大学,山东东257061)(吐哈油田公司,新疆部善838202)(华北油田公司,河北任丘062552) 摘要调径变矩抽油机是在前置式游梁抽油机上采用新型平衡方案的一种节能型抽油机,其特点是取消了曲 柄平衡,将传统的直游梁设计成3段折线的弯形游梁根据该抽油机的结构特点及运动特征,推导了其悬点速度、 加速度以及曲柄扭矩等计算方程,以CYJ8-3-26HY型抽油机为例进行了模拟计算,并与CYJ8-3-48B型抽油机 相关参数进行了对比,借以分析其运动学和动力学特性,为调径变矩抽油机一深井泵素统的生产参数合理配置提 供了理论支持。 关键词调径变矩抽油机运动学动力学特性 调径变矩抽油机是在前置式游梁抽油机上采用 新型平衡方案的一种节能型抽油机12。其显著特 点是取消了曲柄平衡,将传统的直游梁设计成3段 折线的弯形游梁。该机游梁分解为二折形的游梁体 和直线形的吊臂,吊臂后端悬挂配重箱,通过调节吊 臂与游梁后臂之间的夹角和吊臂配重可调整抽油机 的工作状态。 H 由于厂商没有给出该机的具体运动学和动力学 特性,在进行油井生产参数设计时只能借用常规游 梁式抽油机的相关规律进行,造成较大的误差。本 研究推导了该型抽油机悬点速度、加速度及曲柄扭 矩等计算方程,经模拟计算并与常规抽油机相关参 数进行对比研究了其基本特性,为有杆抽油系统生 围1调径变矩抽油机运动及结构简 产参数的合理配置提供了理论依据。 B=s-[(C2+2-2)/(2CL) 1悬点速度、加速度 于是 _sina. R. de Uesinp'K (2) 悬点速度 设游梁处于水平位置时摆角8=0°,且向上为 正,向下为负。规定:面向抽油机,井口在右,曲柄位 UA-AR. sing deTF. (3) 于6点钟位置时转角=0°,曲柄逆时针旋转为正。 若抽油机驱动电机为低转差率电动机,则曲柄 调径变矩抽油机运动及结构见图1。根据平面旋转角速度可视为常数,式(3)可简化为 运动求解规则和速度的平行四边形法则,有 n (4) sinB 悬点加速度为速度对时间的导数 _dus_d.- (5) a=2π-(p+y+1) 将(4)式代入(5)式并简化得 作者简介:李明志,1963年生。1984年毕业于华东石油学院采油工程专业,中国矿业大学北京区工程力学专业在读博士生现在石油工 程学院从事科研与教学工作,教授电话:0546-83937m第 25卷 第 5期 2003年 10月 石 油 钻 采 工 艺 O D ⅡU & PR(]iD【 0 ，I】 oGY V．01．25ND．5 Oct． 20o3 调径变矩抽油机运动学及动力学特性分析 李明忠 许建国 (石油大 学，山东东营 257061) 尚绍福 吴 征 (吐哈 油田公 司，新疆 鄙善 838202) 刘文升 (华北油 田公 司，河北任丘 062552) 摘要 调 径变矩抽 油机是在前 置式游梁抽 油机上 采用新 型平 衡方案 的一种 节能 型抽 油机 ，其特 点是 取 消 了曲 柄平衡 ，将传 统的 直游 梁设计 成 3段折 线的 弯形游梁 。根据 该抽 油机的结 构特 点及运 动特 征，推导 了其悬 点速度 、 加速度 以及 曲柄扭 矩等计 算方程，以 CY】8—3—26HY型抽油机 为例进 行 了模拟 计算，并 与 CYJ8—3—48B型抽 油机 相 关参数 进 行 了对比，借以分析 其运 动学 和动 力学特性 ，为调 径 变矩抽 油机一深 井 泵 系统 的生 产参数 合理 配置提 供 了理 论 支 持 。 关键 词 调径 变矩 抽 油机 运动学 动 力学 特性 调径变矩抽油机是在前置式游梁抽油机上采用 新型平衡方案 的一种节能型抽油机【1]。其显著特 点是取消了曲柄平衡，将传统 的直游 梁设 计成 3段 折线的弯形游梁。该机游梁分解为二折形的游梁体 和直线形的吊臂，吊臂后端悬挂配重箱，通过调节 吊 臂与游梁后臂之间的夹角和吊臂配重可调整抽油机 的工作状态。 由于厂商没有给 出该机的具体运动学和动力学 特性 ，在进行 油井生产参数设计 时只能借用常规游 梁式抽油机的相关 规律进行，造成较大 的误差 。本 研究推导了该型抽油机 悬点速 度、加速 度及 曲柄扭 矩等计算方程，经模拟计算并与常规抽 油机相关参 数进行对 比，研究了其基本特性，为有杆抽油系统生 产参数 的合理配置提供 了理论依据。 1 悬 点速度 、加速度 设游梁处 于水平 位置时摆角 =0。，且 向上为 正，向下为负。规定 ：面向抽油机，井 口在右 ，曲柄位 于 6点钟位置时转角 =0。，曲柄逆时针旋转为正 。 调径变矩抽油机运动及结构见 图 1。根据平面 运动求解规则和速度的平行 四边形法则，有 VR ·008 f、 30 ，c一口一卢)， = ·008(、 号‘- 一卢，) VR·sinf、 03，c一口一卢)， 一VL·sin、 _ 一’卢，)= (1) 口=2n一(卢+’!+ 1) 图 1 调 径 变 矩 抽 油 机 运 动 及 结 构 简 图 卢=008一[(C +L 一j2)／(2CL)] 于是 = ·R·dO (2) 悬点速度 ‘ = · · ： 一 · 一dO ’ ’一dt IF。一dt (3_j) 若抽油机驱动电机为低转 差率 电动机，则曲柄 旋转角速度可视为常数，式(3)可简化为 = 堡一C ·’s'ma·。叫：一TF·’叫 (【4)) 悬点加速度为速 度对时间的导数 口 = 口A dTF · (5))J 将 (4)式代 入 (5)式 并 简化 得 怍者简介 ：李明忠，1963年生。 1984年毕业于 华东石油学院采油 工程专生，中国矿业大 学北京校 区工程 力学专业 在读博士 生，现在 石油工 程学院从事科 研与教 学工作，教授 。电话 ：0546—8393777。 维普资讯 http://www.cqvip.com