提升油田双驴头抽油机安全风险管理水平

油田双驴头抽油机在运行过程中的故障类型有抽油机异常声响、异常振动等,日常操作时存在高处坠落风险、操作工具落后、操作规程不规范等问题。从本质安全角度,针对其结构部位进行风险分析,在安全技术、人员操作、安全管理等方面提出建议,探求降低双驴头抽油机各部件风险等级的有效措施,以提升油田双驴头抽油机安全风险管理水平,从而降低设备自身风险等级,为油田企业安全生产提供保障。

后驴头为圆弧的双驴头抽油机运动与动力分析

建立了后驴头为单圆弧、3圆弧的双驴头抽油机运动、动力分析方法和解析方程 ;分析了某厂生产的双驴头抽油机的运动、动力特性及双驴头抽油机的优缺点。得到后驴头为单圆弧的双驴头抽油机运动、动力性能优于常规游梁式抽油机 ;后驴头为 3圆弧的双驴头抽油机性能优于单圆弧的双驴头抽油机 ;后驴头为 3圆弧的双驴头抽油机其后驴头弧线长度设计必须合适 ;一段圆弧向另一段圆弧过渡时由于力臂的变化 。

双驴头抽油机柔性连杆断裂机理分析

双驴头抽油机在使用过程中经常出现柔性连杆断裂的故障。以后驴头型面为阿基米德螺旋线的双驴头抽油机为例,分析后驴头型面参数与柔性杆断裂的关系。依据得到的结论提出了改进措施。分析结果表明该柔性连杆断裂的故障可以避免。研究结果已应用到双驴头抽油机的设计及实际生产中,得到了很好的效果。

旋转驴头抽油机的驴头设计

通过几何分析详细推导出了旋转驴头抽油机驴头弧面理论节线计算的极坐标公式，并给出了计算该抽油机冲程长度的两种计算方法，最后介绍了驴头侧板的两种下料方法及驴头剖分成主、副驴头的设计原理。

双驴头抽油机的运动与动力特性分析

双驴头抽油机是将常规游梁式抽油机的游梁后臂加装后驴头 ,用驱动绳来代替连杆的硬连接 ,以满足变力臂的工作要求。它的运动与动力规律不同于一般的游梁式抽油机。为了确定双驴头抽油机悬点和各构件的运动状态及运动规律 ,建立了相应的运动和动力分析的解析方程 ,并对双驴头抽油机的运动和动力规律进行了计算 ,由编制的相应计算机程序 ,确定出抽油机在一个周期内的运动参数与动力参数的变化规律 ,为合理选择电动机。

常规抽油机改造成旋转驴头抽油机的具体实践

介绍了旋转驴头抽油机的特点及将常规抽油机改造为旋转驴头抽油机的可行性，并以改造实例论述了改造的具体方法、改造前后的参数变化和经改造而成的旋转驴头抽油机的性能。实践表明：将常规抽油机改造为旋转驴头抽油机，在满足使用要求的条件下，不仅可增加产液量１２％以上，节能８％以上，而且还由于充分利用了油田现有抽油设备，大大减少了固定资产的投资。

基于应力场强法的抽油机驴头疲劳寿命预测

由于名义应力法对抽油机驴头疲劳寿命预测结果偏离实际而引入应力场强法,给出了两种方法的预测步骤。基于驴头所受循环交变载荷分析,在Ansys仿真环境下进行静态仿真,计算极限载荷下喉口处应力值;进行准静态仿真,计算喉口处应力值与局部损伤区域内应力场强随时间的变化历程,依据步骤处理仿真结果得到两种方法的疲劳寿命预测值。对驴头现场使用寿命进行统计并拟合其疲劳寿命分布来验证两种方法准确性,并分析了形成误差结果大小不同的原因,结果表明应力场强法预测精度较高,预测结果贴合现场实际。

常规抽油机改造成旋转驴头抽油机性能测试

针对我国陆地各主要油田人工开采的现状及常规采油设备存在的问题，提出了对常规抽油机进行增程改造的依据、方案及基本内容，并以CYJ10－3－53HB型常规抽油机改造成CYJ10－4．2－53HF（改）型旋转驴头抽油机为例，介绍了改造机的试制情况。按照GB11649－89《游梁式抽油机》及SY5212—87《游梁式抽油机质量分等》标准，对改造机承载时主要构件的应力、支架晃动度、悬点投影、噪音及电参数等进行了严格测试。测试结果和现场试验表明，改造机不仅具有一定承载能力，使用方便，可靠性高，而且增产、节能效果显著。与常规机相比，日产液量提高12％以上，每吨液成本降低8％以上。

双驴头抽油机变参数柔性连杆机构动态仿真系统

双驴头抽油机游梁后臂由半径可变的圆弧构成,其有效长度在运动过程中随驱动绳与后驴头的变化而改变,目前通用的动力学仿真软件无法实现该机构的动态仿真。根据双驴头抽油机变参数柔性连杆机构的传动特点,建立双驴头抽油机的运动特性方程,并提出双驴头抽油机运动特性函数的求解算法。该算法为实现双驴头抽油机的系统仿真提供有效的数学模型。针对双驴头抽油机变参数柔性连杆机构缺乏适用的动态仿真系统问题,开发双驴头抽油机动态仿真系统。该系统分为虚拟样机支持模块、CAD分析模块、数据管理模块和实体仿真模块,能够进行双驴头抽油机系统的三维动态仿真和虚拟环境下的性能分析,为抽油机设计提供有效的参考。最后通过CYJ145型双驴头抽油机的仿真试验验证该系统的可用性。

阿基米德螺线双驴头抽油机优化设计

双驴头抽油机优化设计是一个具有不等式约束多目标函数的非线性规划问题。在建立双驴头抽油机优化设计数学模型中 ,综合考虑到各项指标对抽油机总体性能的影响 ,选用“以能耗低、质量轻、综合性能指标要好”为寻优目标 ,在约束条件方面主要解决干涉问题。寻优算法运用直接求非劣解的概念 ,借用枚举和直接方法进行寻优 ,提出了根据各目标函数的重要程度及变化程度选择最优解的原则。用该优化方法对 12 - 5 - 48HB型后驴头为阿基米德螺线双驴头抽油机进行了优化设计 。

抽油机驴头设计中的载荷分析

通过对游梁抽油机驴头载荷分析,阐述了驴头现有设计中载荷选取存在的不足;鉴于有限宽度轴径油膜应力分布规律及绳轮机构受力分析方法,建立了合理的力学模型,推导出驴头和吊绳接触面载荷分布函数;运用有限元方法,分析了在两种不同分布载荷作用时驴头及相关部件设计的差异。实例计算及有限元分析表明,以余弦分布载荷计算与实际更为接近,确保了设计中的合理性。

常规抽油机改造成旋转驴头抽油机后支架的计算

从旋转驴头抽油机的特点及其在国内油田的使用情况出发，提出了常规抽油机改造为旋转驴头抽油机时主要承载部件的校核计算问题。以ＣＹＪ１０３５３ＨＢ型常规抽油机改造为ＣＹＪＺ１０４．２５３ＨＦ（Ｇ）型旋转驴头抽油机为例，运用结构分析程序（ＳＡＰ５）对改造后的支架进行了校核计算。结果表明，支架经局部加强后，其刚度、静强度、疲劳强度及稳定性均满足使用要求，从而为油田进行抽油机改造提供了理论依据。

抽油机驴头的拓扑优化设计

传统设计的CYJ8337HF型抽油机驴头在使用中出现裂纹。文章应用有限元分析软件ANSYS,采用变密度法建立拓扑优化模型,对抽油机驴头进行拓扑优化设计。优化了驴头结构,降低了应力峰值和生产成本,延长了使用寿命。

抽油机驴头销子取出器

针对游梁式抽油机井作业时经常发生因驴头销子拔不出而被迫拆游梁的问题,研制了抽油机驴头销子取出器。该取出器主要由冲击气缸、发力架、气管线、换向阀、快插接头及气源三通等部分组成。采用气压传动,以作业轮式通井机的打气泵和储气筒为动力源,介绍了其技术参数和工作原理。129井次的现场应用表明,该取出器结构简单,操作方便,性能可靠,有利于安全生产,经济效益与社会效益较好,推广应用前景广阔。

基于应力测试的双驴头抽油机游梁失效研究

双驴头抽油机是油田广泛采用的一种节能型抽油机,针对运行中产生的与后驴头连接处的游梁裂纹、断裂问题,利用电阻应变测量技术对该型抽油机游梁、后驴头等主要承载构件进行了现场静、动态应力测试。结果表明,游梁体尾部连接孔承受的载荷对游梁产生撕裂性拉应力。在对游梁进行受力分析的基础上,基于Von Miss屈服条件,引入有效应力和有效应力幅的概念对游梁疲劳强度进行评估,分析了裂纹产生的原因为受力特性和疲劳破坏,并针对已生产和新设计的抽油机分别给出了解决问题的方法。

双驴头抽油机运动特性

根据双驴头抽油机变长四连杆机构的几何关系和运动特点,提出游梁的摆角迭代计算方法,得到游梁摆角变化规律以及悬点运动的位移、速度和加速度计算公式,给出双驴头悬点运动规律的通用计算方法.实例计算表明,该方法计算简单、适用性强,适用于后驴头为圆孤曲面的双驴头抽油机,对其他曲面双驴头抽油机运动特性研究也有参考意义.

基于虚拟样机技术的双驴头抽油机CAD系统

通用的动力学仿真软件无法真正实现双驴头抽油机柔性连杆机构在虚拟环境下的运动干涉仿真、运动轨迹仿真和实时动态仿真,为此,建立了基于虚拟样机技术的双驴头抽油机CAD系统。该系统分为三维模型虚拟子系统、数据管理子系统、CAD分析子系统、动态仿真子系统。应用该CAD系统完成CYJ145型双驴头抽油机的优化设计,并实现该型抽油机系统三维动态仿真和虚拟环境下的性能分析,验证了该系统的正确性和实用性。该系统的实现有效地解决了双驴头抽油机变参数柔性连杆机构三维动态仿真的难题。

抽油机侧转式驴头改进设计

为解决抽油机驴头设计缺陷,利用高级数值模拟技术研究了驴头的变形、应力分布规律,并对驴头进行了优化设计,研究了优化设计后的驴头变形、应力分布规律。结果表明,优化后的驴头在满足经济性的同时,工作安全可靠性显著提高。

双驴头抽油机现场使用中存在问题的改进

鉴于双驴头抽油机在使用中出现的游梁断裂、减速器下箱开裂和支架晃动等问题 ,分析了其产生上述问题的原因 ,给出了解决问题的方法。指出 :认真分析主要部件的受力状况 ,重新设计后驴头与游梁的联结结构 ,采用类似与变角自让位驴头所示的结构 ,可解决游梁开裂问题。提高减速器高底座的刚度、在减速器与高底座间增加弹性垫片 ,可克服减速器下箱开裂的问题。重新设计支架拓扑 ,增加支架的刚度是解决支架晃动的有效措施。

双驴头抽油机的优化设计

阿基米德双驴头抽油机是目前油田上使用广泛、性能较好的一种抽油机 ,由于对其研究不够使它的性能没有得到充分发挥。研究了阿基米德双驴头抽油机的优化设计问题 ,建立了其优化数学模型 ,给出了相应的计算公式。对YCYJ10— 5— 37HB双驴头抽油机在保留原游梁支架和底座的条件下进行了优化计算。计算结果表明 ,其最大扭矩因素下降了 9个百分点 。