调径变矩抽油机在长庆油田的应用

调径变矩抽油机是在前置式游梁抽油机的基础上采用新型平衡方案的一种节能型抽油机。根据该抽油机的结构特点和运动特征,推导出其悬点速度、加速度及曲柄扭矩等计算模型。利用该模型,对CYJ8-3—26HY型调径变矩抽油机与CYJ8—3—48B型常规游梁式抽油机在冲程3m、冲次5．5次·min^-1工况下的悬点速度、加速度及曲柄轴扭矩进行了模拟计算和对比。调径变矩抽油机与常规抽油机相比,具有速度变化平稳、悬点加速度相对较小、在相同的抽汲工况下峰值扭矩小、均方根扭矩小、且消除了负扭矩等特点,其平衡效果远好于常规抽油机,可有效地延长抽油机和驱动电机的寿命,其装配电机功率小于常规抽油机。同时介绍了调径变矩抽油机在现场采油中的应用情况。为检验调径变矩抽油机现场使用效果,对常规抽油机、复合平衡抽油机及调径变矩抽油机的使用参数进行了测试,认为该型抽油机节电效率高,具有推广使用价值。     

调径变矩型节能抽油机工作性能仿真研究

介绍新型调径变矩节能型抽油机的结构特点和工作原理，建立了该抽油机的几何学，运动学模型有工作性能仿真模型，在此基础上开发了调径变矩型抽油机的工作性能仿真软件，从而实现了对该抽油机运动规律，曲柄轴输出扭矩和抽油机平衡效果等工作性能的仿真分析计算。弄清了该抽油机的工作原理和节能机理，为进一步实现对该抽油机的结构优化，合理配置抽油机，提高抽油系统工作效率和开发新型高性能抽油机提供了理论依据和科学方法。     

调径变矩型节能抽油机工作性能仿真研究

介绍新型调径变矩节能型抽油机的结构特点和工作原理,建立了该抽油机的几何学、运动学模型及工作性能仿真模型,在此基础上开发了调径变矩型抽油机的工作性能仿真软件,从而实现了对该抽油机运动规律、曲柄轴输出扭矩和抽油机平衡效果等工作性能的仿真分析计算.弄清了该抽油机的工作原理和节能机理,为进一步实现对该抽油机的结构优化、合理配置抽油机、提高抽油系统工作效率和开发新型高性能抽油机提供了理论依据和科学方法.     

游梁抽油机动平衡精确分析

考虑抽油机光杆静载荷和惯性载荷及运动机构的重力和惯性情况下建立了抽油机系统相对曲柄的等效动力学模型,求出了曲柄轴在综合外力平衡条件下的一次和二次简谐波平衡扭矩幅值和相位精确解,绘出了具有动平衡特征的曲柄轴净扭矩典型曲线。     

正扭矩节能抽油机动力特性模型及仿真优化

在保留常规游梁抽油机优点的基础上,完全消除抽油机减速器轴负扭矩,设计了新型正扭矩节能抽油机。介绍了正扭矩抽油机的节能原理,即采用二次平衡系统对扭矩曲线进行调整,实现净扭矩为正值;应用CAD与ADAMS软件建立新型抽油机模型,进行动态仿真,从理论上证明该新型节能抽油机可以完全消除负扭矩,提高抽油机系统效率,达到了节能的目的。     

双驴头抽油机优化设计

后驴头轮廓曲线的形状是双驴头抽油机设计的关键。对后驴头轮廓曲线为偏心圆弧的双驴头抽油机运动规律作了进一步探讨，用矢量法建立了机构运动分析和动力分析的数学模型，且以上冲程扭矩因数峰值最小作为优化设计的目标函数，用优化理论中的复合形法进行优化计算，得到最优设计结果。计算实例表明，YCYJ14－5－53HB双驴头抽油机在最大冲程和最高冲次时，加速度和扭矩因数峰值比较小，减速器输出轴净扭矩波动不大，消除了负扭矩。     

精确动平衡常规抽油机动态预测

应用常规游梁抽油机－深井泵系统和精确动平衡的新理论，建立了一次简谐波平衡扭矩幅值和二次简谐波平衡扭矩幅值及相位的方程、连杆、光杆运动分析方程；又依据振动理论，确定了计算光杆振动载荷方程等，借助于微型计算机对精确动平衡常规抽油机的动力特性进行了预测，同时给出了该型机新平衡的可行方案。由计算机可绘出各种工况下连杆、游梁和光杆的运动分析曲线、光杆模拟示功图及动力特性曲线。应用预测技术可对各类抽油机进行动力特性对比、能耗分析和参数计算。     

净扭矩呈小波动形态的新型抽油机动力学研究

针对常规游梁式抽油机电动机输入功率过高导致抽油机效率低、能耗过高的问题,研制了一种基于摇块机构的游梁变矩式抽油机。该抽油机传动机构在附加平衡载荷条件下,其曲柄轴净扭矩表现出了非常小的波动形态,电动机效率被提高,从而使抽油机的能耗大大降低。对该新型抽油机传动机构的运动和动力学分析结果表明,新型游梁变矩式抽油机较常规抽油机最大净扭矩大幅降低,最小净扭矩明显提高;其载荷波动系数CLF值趋近于1.0;均方根扭矩值较小,表现了较好的节能效果和很好的长冲程运动和动力性能。     

大斜度井钻柱动态摩阻扭矩快速求解方法

中国正在逐渐加大滩海油气资源的开采力度，大斜度井是滩海油气开采的主要井型，大斜度井极限延伸钻进长度在很大程度上决定了其开采效益。钻前与钻井过程中摩阻扭矩的精准预测和准确快速计算是确保大斜度井极限延伸钻进的关键。目前基于有限元框架的动态摩阻扭矩计算方法，既能计算稳态摩阻扭矩又能计算瞬态波动量，同时与解析解相比，还可以更好地处理边界条件，有效提高摩阻扭矩的计算精度，但计算速度慢，现场使用不便。为确保动态摩阻扭矩的计算精度并提高计算速度，笔者基于大斜度井动态摩阻扭矩参数敏感性分析和相似度原理，建立了各系统参数影响摩阻扭矩的快速插值模型，并开发了一套高精度和高计算效率的摩阻扭矩计算软件，该方法和软件已在冀东油田的大斜度井中推广应用。     

调径变矩抽油机运动学及动力学特性分析

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-深井泵系统的生产参数合理配置提供了理论支持。     

游梁式抽油机连杆辅助曲柄平衡改造研究

为解决常规游梁式抽油机存在的平衡效果差、曲柄净扭矩脉动大、负扭矩和能耗大等问题,提出连杆辅助曲柄平衡的复合平衡改造方案。建立改造后的CYJY10-4.2-53HB型抽油机改造机的虚拟样机,运用ADAMS仿真软件对虚拟样机进行运动学仿真、动力学仿真和优化设计试验,计算出改造后抽油机理论节电率约30%。现场改造样机1台,并进行改造前、后对比测试。测试结果表明,抽油机有功功率下降5.436 kW,系统效率提高13.79%,百米吨液耗电下降0.16 kW.h,年节电量4.76×104kW.h,节电率23.55%。改造机消除了负扭矩,降低了峰值扭矩,从而降低了电机的装机容量,且改造方法简单,节能效果显著。     

抽油泵能量补偿装置对抽油机系统的影响

通过对复合活塞的受力分析，导出安装抽油泵能量补偿装置后抽油机悬点载荷的计算公式，进而对抽油机悬点载荷、曲柄轴净扭矩、电动机实耗功率及抽油机系统效率进行了计算和分析。结果表明，安装抽油泵能量补偿装置后可使抽油机悬点最大载荷下降、悬点最小载荷增加，曲柄轴净扭矩最大值下降、负扭矩减小，电动机实耗功率减少，系统效率提高。指出安装抽油泵能量补偿装置后应对抽油杆下部采取有效扶正措施，防止下冲程时抽油杆柱下部失稳。     

下偏杠铃复合平衡游梁式抽油机的节能效果分析

应用波动方程描述抽油杆柱的振动,建立了抽油机悬点动力示功图的仿真方法;考虑了地面各机构传动效率对复合平衡游梁式抽油机各节点功率的影响,建立了地面各单元分效率与电动机实耗功率的仿真方法。仿真结果表明,与单独的曲柄平衡游梁式抽油机相比,复合平衡游梁式抽油机的节电率随游梁平衡重质量的增加而增加,其节电的根本原因是四杆机构的平均运行效率随游梁平衡重质量的增加而增加,与传统的复合平衡游梁式抽油机相比,游梁平衡重下偏对地面各单元的分效率与节电率影响甚小。由于复合平衡游梁式抽油机（包括下偏杠铃复合平衡游梁式抽油机）不能明显减小曲柄轴扭矩波动,因此复合平衡游梁式抽油机不具有降低装机功率的特点,因此,下偏杆铃复合平衡游梁式抽油机的节电效果与传统的复合平衡游梁式抽油机基本相同。     

提高抽油机井系统效率的计算机仿真分析

应用系统动态参数的计算机仿真方法,对抽油机井悬点示功图、曲柄轴扭矩、电动机输入功率、排量系数、有效功率等动态参数的仿真计算方法进行了改进,建立了系统效率仿真分析的数学模型.根据油井产能协调关系,建立了油井抽汲参数调整后的系统效率仿真模型,开发了抽油机井系统效率仿真分析的计算机软件.通过大量仿真计算,总结出了一套提高抽油机井系统效率的有效途径.     

有杆抽油系统泵功图计算的一种快速递推法

在抽油杆柱波动方程分离变量法的基础上,将矩阵递推技术与三角级数递推技术相结合,提出了有杆抽油系统故障诊断技术中计算泵功图的一种快速算法,这种方法不仅适用于单级抽油杆采油系统,同时也适用于不同材质,不同杆径抽油杆组成的抽油系统,这种方法利用三角级数递推技术解决了用分离变量法求解过程中反复调用三角函数占用较多计算机时间的问题,把调用三角级数的次数降到了最低,节省了运算时间;利用矩阵递推技术解决了级次抽油杆不同杆材或不同杆径抽油杆联结处的力与位移的连续条件,同时简化了运算过程中大量中间参数的计算,并使整个方法的推导过程简便直观,为批量进行有杆抽油系统故障诊断的泵功图计算提供了技术途径,经“有杆泵抽油系统工况自动诊断软件”在新疆油田实际应用表明,该方法的运算速度快于目前的其他算法。     

无游梁塔架式胶带传动长冲程抽油机结构初探

无游梁塔架式胶带传动长冲程抽油机由曲柄－连杆－滑块机构、动滑轮－窄胶带－定滑轮机构和复合滚筒增程机构组成。在给出这种抽油机工作机构和传动原理的基础上，进行了运动分析和动力分析，并阐述了确定基本参数和机构尺寸的方法。实例设计和综合分析表明，这种抽油机的动力性能优于游梁式抽油机和其他无游梁抽油机，具有扭矩小、平衡效果好、重量轻、可靠性高等优点。     

论抽油机的平衡相位角与节能——从“游梁式抽油机曲柄平衡重安装方式的探讨”一文谈起

本文讨论了不同平衡准则对抽油机节能效果的影响,给出曲柄平衡重最佳相位角的计算公式,并指出,在平衡计算中,应当用均方根扭矩最小准则代替目前采用的上、下冲程峰值扭矩相等准则。作者还认为,常规式抽油机的曲柄旋转方向应规定为逆时针,并建议研制可调相位角的曲柄平衡重。