摘要
现在油田的采油方式有两种：一种是利用地层本身的能量来举升原油，称作自喷采油法；另一类是人为的利用机械设备将原油举升到地面，称作机械采油法。自喷采油法是最经济的方法，但是随着油田的开发，地层压力的降低，地层能量的消耗，油田不能再采用自喷采油法，就需要利用机械采油法。机械采油法，有杆抽油是国内外油田最主要的，也是至今在机械采油方式中占绝对主导地位的人工举升方式。有杆抽油系统主要由抽油机、抽油杆、抽油泵三部分组成，抽油机是有杆抽油系统最主要的升举设备。根据其是否有游梁，抽油机可以划分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。而常规游梁抽油机自诞生以来，历经百年，经历了各种工况和各种地域油田生产的考验，经久不衰。目前仍在国内外普通使用。常规游梁式抽油机以其结构简单、耐用、操作简便、维护费用低等明显优势，一直占据着有杆系采油地面设备的主导地位。所以研究有杆类采油设备是非常有意义的。
本文介绍了常规抽油机工作原理与节能原理，设计过程中对抽油机运动学和动力学分析与计算，阐述了常规游梁式抽油机运动规律。游梁式抽油机驴头的悬点载荷标志抽油机的工作能力的重要参数之一，而看它是否节能，其技术指标是抽油机的电动机实耗功率的大小及减速器的工作状态。本设计全面概述了常规性抽油机的发展概况，抽油机的优化设计及其节能原理，对抽油机得几何参数，运动参数，动力学参数进行了全面的分析计算，以对常规游梁式抽油机进行优化设计。
关键词：常规游梁式抽油机；结构设计计算；优化
Abstract
Method of oilfield exploitation of crude oil is divided into two kinds: one kind is uses
thehigh energy
to lift
crude
oil, known
as
the flowing
production method; another kind is the use of mechanical equipment for the crude oil
onto
the
ground, called
the mechanical
recovery method. Flowing
production method is the mosteconomical, but with the development of oil fields, lower formation pressure,formation energy consumption, oil field can not use the
flowing
production
method,need equipment
to from
use mechanical the mode
of
recovery method. Machinery production production can
be
divided into
two kinds: rod production equipment
the
and no rod production equipment, and rod production equipment for
main part,so the energy problem rod production equipment is very meaningful.
Beam pumping unit is the main equipment for the production of rod oil extraction equipment in oil field. In some oil fields in China try to use technology to replace
theconventional
beam pumping machine
is advanced, but
because
the cost is too high, the cost recovery period is too long, so in the field or in the beam pumping unit.
This paper introduces the conventional pumping unit working principle and theprinciple of energy saving pumping unit, the analysis and calculation of the kinematics
and
dynamics
of machine design
process, the conventional
beampumping oil machine movement law. One of the important parameters of the beampumping unit horsehead of the pumping unit horsehead load mark working ability,and to see whether it is energy saving, the technical indicators are motor pumping unit of the actual power consumption and the size of the reducer working state. The
design
of a
comprehensive
overview
of
the development
of
the conventionalpumping unit, optimizing design and energy-saving principle of oil drawing machine,the geometrical parameters, pumping motion parameters, the kinetic parameterswere analyzed to calculate.
目录
常规游梁式抽油机设计与仿真
第一章 绪论
1.1游梁式抽油机技术发展
抽油机产生和使用由来已久，已有百年的历史。游梁式抽油机是应用最早，普及最广的抽油机，在120年前就诞生了，目前，在各个产油国仍在大面积地广泛应用。一百多年，游梁式抽油机的结构和原理没有实质性的变化。结构简单，易损件减少。可靠性高，耐久性好，操作维修方便，是其百年经久不衰的根本原因。
1.1.1我国抽油机的现状
目前，国内抽油机主要制造厂有十几家，产品类型已多样化, 但游梁式抽油机仍处于主导地位，约占抽油机总数的98%至99%,30多种规格，并已形成了系列，前置式抽油机，前置气平衡抽油机，配有CJT型节能拖动装置的常规型抽油机，和用窄V带传动的常规型抽油机等基本满足了陆地油田开采的需要，并取得了显著的经济效益。长冲程、低冲次的无梁式抽油机的研制也取得了也一些进展，如胜利油田设计并并与有关厂家协作生产的链条式常3冲程抽油机，已有近千台在各油田投入使用，在低冲程抽油机和抽稠油方面已初见成效。此外，桁架结构的滑轮组增拘束抽油机，滚筒式长冲程抽油机进入了实用阶段；次轮增距式长冲程抽油机的研制工作也取得了新的进展。重量轻、成本低、便于调速和调整冲程的液压抽油机，经过几年的研制和工业性试采油也积累了一定的经验，其它形式的新颖抽油机加代传动游梁式抽油机，新型遥杆抽油机，大轮式游梁抽油机，留连干游梁式抽油机也正处于开发和研制过程中。
然而，游梁式抽油机的缺点是不容易实观长冲程、低冲次的要求，因而不能满足稠油井，深油井和含气井采油作业的需求。同时长冲程、低冲次的游梁式抽油机尚待完善，（如油田正在使用的链条式抽油机还存在链条寿命短，换向冲击载荷大河钢丝绳易断，导轨刚度不足容易变形等问题）而且品格还很少，不能适用于当前石油工业的发展，液压抽油机至今还处于研制阶段。
所以我国抽油机的发展方向是：改造现有常规型游梁式抽油机，加速开发新型节能抽油机；加速开发各类长冲程抽油机；继续加紧研制液压抽油机。
1.1.2国外抽油机的现状
目前，世界上生产抽油机的国家主要有美国、俄罗斯、法国、加拿大和罗马尼亚等。
为了减少能耗, 提高采油经济效益, 近年来国外研制与应用了许多节能型抽油机。例如异相型抽油机，前臵式气平衡抽油机，节轮式抽油机，大圈式抽油机，自动平衡抽油机，低矮型抽油机，ROTAFLEX 抽油机，智能抽油机。近年来国外很重视改进和提高抽油机的平衡效果, 使抽油机更精确平衡，在采油实践中, 取得较好的使用效果。如变平衡力矩抽油机,前臵式气平衡抽油机，双井抽油机。 近年来国外研制与应用了多种类型长冲程抽油机, 其中包括增大冲程游梁抽油机、增大冲程无游梁抽油机和长冲程无游梁抽油机。
1.2常规性游梁式抽油机的工作原理及节能原理
1.2.1工作原理
游梁式抽油机的工作过程是由动力机（电动机、柴油机或天然气发动机）经传动皮
带将高速旋转运动传递给减速器，经三轴两级减速后，由曲柄连杆机构将旋转运动变为游梁的上、下摆动。挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞作上、下往复运动，将井液抽汲至地面。
当抽油杆上冲程时，抽油杆柱带动油泵活塞上行，油泵的排出阀受阀自重和油管内液柱压力的作用而关闭，并提升柱塞上部的液体。与此同时柱塞下面的泵筒空间内里的压力降低，当其压力低于套管压力时，该空间的液体将顶开油泵吸入阀而进入抽油泵活塞上冲程所让开的泵筒空间；当柱塞下行时，油泵的吸入阀靠自重下落而关闭，泵筒内的液体受到压缩，在柱塞继续下行过程中，泵内的压力不断增高，当泵内压力增至超过油管内液柱压力时，将顶开油泵的排出阀是泵筒内的液体进入油管内。由于油泵柱塞在抽油机的带动下，连续做上下往复运动，因而油泵的吸入阀和排出阀也将交替地关闭与打开，完成抽油泵的抽吸工作循环。概括地说：柱塞上行时，将柱塞之上的液体排入输油管线，将泵外的液体吸入泵内；柱塞下行时，将柱塞之下油泵内的液体吸入柱塞之上的油管内。这样周而复始地工作时，原油就源源不断地被采出。