齿轮齿条式双井抽油机研究

【摘要】：随着陆地油田的不断开发,地下原油液位不断降低,加密井越来越多,从而使井距越来越近。同时,考虑到常规型游梁式抽油机平衡问题,本文提出了一种齿轮齿条式双井抽油机。对抽油机的换向机构提出了两种方案,确定了齿轮齿条式双井抽油机的整体方案。进而对选定的抽油机方案进行设计及分析,论文主要包括以下三部分:首先,按照6型抽油机的基本参数,对抽油机的悬点静载荷、悬点动载荷和抽油机平衡进行计算;对主要部件进行选型以及设计;应用Pro/E三维制图软件对所设计的抽油机进行建模,最后将各部分装配起来,完成抽油机的设计。应用ANSYS Workbench 15.0软件对齿轮齿条进行静力学分析,得出其接触应力及位移变形量均符合要求,验证了其安全性;对齿条安装板进行模态分析,发现所设计的齿条安装板性能良好,可以安全使用。其次,建立了抽油机运动学模型,应用MATLAB分析小齿轮齿数和冲次对抽油机运动性能的影响,发现小齿轮的齿数越多或冲次越大,抽油机在换向时运动速度越大,抽油机在启动时加速度越大;建立了抽油机等效动力学模型,应用MATLAB分析悬点载荷和减速器输出轴扭矩影响因素以及小齿轮齿数和冲次对减速器输出轴净扭矩的影响,发现小齿轮的齿数越多或冲次越大,抽油机启动时减速器输出轴净扭矩越大,在换向阶段,减速器输出轴净扭矩变化越剧烈。最后,对齿轮齿条式双井抽油机与齿轮齿条式单井抽油机的平衡与能耗进行分析,发现两井在相同工况下,与两台齿轮齿条式单井抽油机耗电功率总和相比,齿轮齿条式双井抽油机耗电功率降低了33.41%,从而齿轮齿条式双井抽油机节能效果较好。根据上述研究结果,可知,所设计的齿轮齿条式双井抽油机能够较好地应用到加密井井场;同时,其节能效果良好。