【摘要】： 螺桿泵采油技術(shù)具有投資少、效率高、適應(yīng)性廣和故障率低等特點(diǎn)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于油田采油生產(chǎn)中。目前螺桿泵采油系統(tǒng)采用地面電機(jī)和減速裝置通過(guò)細(xì)長(zhǎng)抽油桿驅(qū)動(dòng)井下螺桿泵，這種驅(qū)動(dòng)方式由于抽油桿旋轉(zhuǎn)時(shí)處于長(zhǎng)期循環(huán)扭曲狀態(tài)，系統(tǒng)很容易出現(xiàn)故障。因此，為保證安全和高效率采油生產(chǎn)，需要將螺桿泵由地面驅(qū)動(dòng)改為井下驅(qū)動(dòng)。本文針對(duì)螺桿泵采油生產(chǎn)中井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)需要的一種體積小、傳遞功率大的減速器為研究目標(biāo)，對(duì)井下驅(qū)動(dòng)減速器的類型選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真、制造和實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。首先根據(jù)收集到的相關(guān)資料綜合介紹國(guó)內(nèi)外機(jī)械采油技術(shù)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)目前使用的各種減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和論證，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究和設(shè)計(jì)情況，并根據(jù)井下螺桿泵的工作條件，提出封閉式功率分流行星減速器作為聯(lián)接潛油電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿泵工作的減速器的方案。完成了減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性分析，并在理論上推導(dǎo)出了減速器的傳動(dòng)比計(jì)算公式，各個(gè)行星輪受力力矩計(jì)算公式和減速器的效率計(jì)算公式。根據(jù)井下工作的實(shí)際條件和要求的減速器傳動(dòng)性能，建立了以減速器體積最小為優(yōu)化目標(biāo)的減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，確定了優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量和約束條件，通過(guò)編寫程序運(yùn)行，完成了對(duì)優(yōu)化模型的求解，得到了減速器的最佳傳動(dòng)參數(shù)。應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，用實(shí)例進(jìn)一步論證減速器的優(yōu)化參數(shù)滿足井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵減速器的傳動(dòng)比、效率、功率分流分配以及外形尺寸等要求。提出利用聯(lián)接花鍵間隙實(shí)現(xiàn)行星輪均載的原理和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了行星輪的均載。最后完成了提出的減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并利用三維建模軟件Solidworks對(duì)整個(gè)減速器進(jìn)行CAD三維參數(shù)化實(shí)體造型建模、虛擬零件、部件設(shè)計(jì)及虛擬裝配，直觀再現(xiàn)整個(gè)減速器工作狀態(tài)的真實(shí)情況，完成減速器裝配體的干涉檢查和轉(zhuǎn)動(dòng)仿真檢查。完成減速器主要零部件有限元應(yīng)力分析和變形分析，得出零件在受載情況下的應(yīng)力應(yīng)變圖和相應(yīng)零件受載應(yīng)力分布周期變化圖。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定減速器零件的制造工藝、合理結(jié)構(gòu)、使用材料和熱處理方法等，完成減速器樣機(jī)制造和裝配。安裝調(diào)試減速器，進(jìn)行減速器的性能測(cè)試試驗(yàn)，，分析所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，評(píng)估減速器的應(yīng)用性能。
【圖文】：

第一章 緒 論1 研究課題的學(xué)術(shù)背景及意義世界石油資源開(kāi)發(fā)至今 機(jī)械采油方式仍占有主導(dǎo)地位 而有桿抽油機(jī)井又械采油井的 90%以上[1]就目前國(guó)內(nèi)油田而言 在機(jī)械采油井中 游梁抽油為主要機(jī)型 它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 可靠性高 使用維護(hù)簡(jiǎn)便和宜于在全天候狀工作的特點(diǎn) 但是 隨著石油工業(yè)的發(fā)展 油井井深和開(kāi)采量的增加 開(kāi)采的復(fù)雜化和深井 叢式井 定向井及海上油井?dāng)?shù)量的增多 地面驅(qū)動(dòng)游梁式機(jī)暴露出難以克服的缺點(diǎn) 如地面驅(qū)動(dòng)裝置龐大 細(xì)長(zhǎng)抽油桿易斷 抽油含感 驅(qū)動(dòng)桿的能耗大 采油系統(tǒng)效率低等[2-3]隨著石油開(kāi)采條件的復(fù)雜化 井下采油螺桿泵越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用[4]如 所示 采油螺桿泵由轉(zhuǎn)子 即螺桿 和定子兩部分組成 工作時(shí)隨著轉(zhuǎn)子在襯套中做偏心轉(zhuǎn)動(dòng) 靠近吸入端由螺桿和襯套形成的第 1

泵采油系統(tǒng)的性能起著重要的作用在井下套管直徑小 < 140mm的情況下 采用普通齒輪外嚙合分級(jí)傳動(dòng)現(xiàn)減速的結(jié)構(gòu)是不能做到的 于是確定了兩個(gè)實(shí)現(xiàn)減速的研究方向 第一種采特殊類型的定軸傳動(dòng)裝置 第二種是采用行星齒輪傳動(dòng)2.1 減速裝置方案分析從機(jī)械傳動(dòng)理論的角度來(lái)看單螺桿減速器 一般定軸輪系 牽曳傳動(dòng) 正滾道活齒傳動(dòng) 諧波齒輪傳動(dòng) 2 K H類 NGW 型行星輪系 N 型少齒差行輪系及NN 型少齒差行星輪系都可以實(shí)現(xiàn)軸向減速傳動(dòng) 但因油井套管內(nèi)徑的制 減速器設(shè)計(jì)方案需要斟酌選擇和計(jì)算比較 找出最現(xiàn)實(shí)可行的方案 這里重分析包括單螺桿式減速器在內(nèi)的以內(nèi)嚙合傳動(dòng)為特征的減速器2. 1.1 單螺桿式減速器單螺桿減速器是通過(guò)螺桿線數(shù) ( 2 9)gz 和襯
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TH32

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本文編號(hào)：2591662