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第卷期石油机械年

斜// 直井游梁式抽油机的
优化设计及图形仿真
熊蔡华’刘卓钧
———一————一
江汉石油学院/
、抽油机的作空间等为约束
条件, 采用约束尺度法对斜直井抽油机的运动参数进行优化设计,并对抽油机的运动作
动态图形仿真,仿真发现这种优化设计的抽油机适用于。~ 。的斜直井。还画出对应于若
干井斜角的扭矩目数曲线, 并对这些曲线作对比分析。
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主题词斜直井游粱式抽渔一机优\化设计计算机仿真
/ 一
在难于建造底座的浅海、沼泽地、河流、湖泊地区,以及在城市大型建筑底部开采石油时,
若从陆上或其周围向这些地区底部钻斜直井,可免去在水中建造昂贵的人工岛和避免城市建
筑损坏与环境污染。可见在这些场合采用斜直井开采技术必将带来显著经济效益。
拿大、美国已设计生产出用于斜直井采油的斜直井抽油机,而我国斜直井抽油机的研制工作
才刚刚起步,尤其在方案优化设计方面还是空白。
为适应斜直井采油技术发展的需要,我们对
斜直井抽油机作了深入的探讨,提出了斜直井后
置式游梁抽油机的优化设计方法,并开发了一套
用于各种抽油机动态图形仿真的软件,这套软件
可以再现抽油机的运动由于它采用交互方式,因
而当发现抽油机某些地方设计不合理时,可以即
时修改,并再现修改后的结果,为抽油机的设计
与改造提供了强有力的实验手段。
斜直井抽油机的设计
圊斜直井后置式游梁抽油机运动简图
斜直井后置式游梁抽油机机构运动简图如
· 讲师,
收穑日期——
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石油机械
图所示。图中, 为曲柄半径; 为连杆有效长度;为游梁后臂长; 为游梁前臂长; 为游
梁支承中心到曲柄转动中心的高度,,为游梁支承中心到曲柄转动中心之间的水平距离,为
底座的高度;为井架的前腿长; 为曲柄轴到游梁支承中心之间的距离;,为曲柄销轴承中心
到游梁支承中心之间的距离;.为井架前腿与所夹的角为井斜角;为曲柄转角;为和
之间的夹角从开始顺时针度量; 为和之间的夹角;为和,之间的夹角; 为
,和之间的夹角; 为和日之间的夹角。所用长度单位均为“”,角度单位为⋯’。
. 各参数间的关系
斜直井抽油机在运动过程中,具有下面的关系:
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. 数学模型的建立
由于抽油机的扭矩因数,一/只与游梁式抽油机结构和曲柄转角有关,

数。当悬点载荷一定时,扭矩因数越小,曲柄轴扭矩或抽油机所需功率就越小,反之越大。
同时对于给定的机构来讲,
此,我们在进行优化设计时,选择最大的扭矩因数为目标函数,即优化的目标是使最大的扭
矩因数为最小。
斜直井游梁式抽油机与垂直井游梁式抽油机相比有其特殊性,