基本信息
- 项目名称：
- 后置三角摆架式长冲程抽油机
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 长冲程抽油机是抽油机的主要发展方向。后置三角摆架式长冲程抽油机是在传统的四连杆游梁式抽油机的基础上巧妙添加一个冲程增长装置而形成的一种新型长冲程抽油机。该抽油机继承了传统四连杆游梁式抽油机皮实可靠的优点，同时又能较大幅度提高抽油机的机械效率、降低能耗，延长各机件的使用寿命。此项技术既可以用来生产新机，也可以用于对在用的或已被淘汰的常规抽油机进行长冲程改造，应用后必定会产生巨大的经济效益和社会效益。目前已申报国家专利，并和一石油科技开发公司签订了专利技术许可合同书，准备共同研发产品，将该项技术推向市场。
- 详细介绍：
- 抽油机是重要的石油开采设备，其中最常见的是四连杆游梁式抽油机。但为了提高原油产量和整机的机械效率、降低能耗、延长机件的使用寿命，长冲程抽油机已成为国内外抽油机的主要发展方向。现有的长冲程抽油机主要有增大冲程式和塔架式两大类。但前者行程增长的效果不够显著且杆件受力状况会明显变坏，后者则存在换向机构可靠性不高的问题，所以目前各油田使用最广泛的仍是常规的四连杆机构抽油机。针对现有长冲程抽油机存在的不足，我们发明了一种新型长冲程抽油机--后置三角摆架式长冲程抽油机。 后置三角摆架式长冲程抽油机是在四连杆游梁式抽油机游梁后臂一侧添加了一个由顶杆和一个三角摆架构成的双杆组而形成的一种新型的抽油机。悬吊抽油杆的钢丝绳的顶端在三角摆架上的一点处铰接。当游梁摆动使驴头上升或下降时，该三角摆架同时相对游梁作同向的摆动，从而增大了抽油机的冲程。本长冲程抽油机具有如下特点：1）增大冲程的效果显著。一般增大冲程式抽油机增大冲程在35%以内，而本长冲程抽油机增大冲程可超过50%；2）附加装置在游梁后臂一侧，其重量不但不加大载荷，相反可以起到平衡作用；3）由于增大冲程效果显著和平衡效果好，其机械效率有明显提高，故节能效果更显著；4）保持了四连杆游梁式抽油机皮实可靠、维护费用低、换向性能好的优点；5）此项技术既可以用来生产新机，也可以用于对在用的或已被淘汰的常规抽油机进行长冲程改造，应用后必定会产生巨大的经济效益和社会效益。 本项目已取得如下的研究进展：1）应用木料和一些废旧零件，在几乎零投入的情况下用手工制作了一个后置三角摆架式长冲程抽油机的电动实物模型；2）通过检索查询，确认此长冲程抽油机为我们首创。现已申报国家专利，专利申请号为20090106562.9；3）对该长冲程抽油机的工作机理进行了深入研究，导出了该机运动分析、动力分析和平衡计算的一系列计算公式，并作出了相应的设计计算实例；4）制作了该机的计算机仿真动画。 目前我们已和湖北创联石油科技有限公司签订了专利技术许可合同书。准备共同研发产品，将该项技术推向市场。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、发明目的 长冲程抽油机是国内外抽油机的主要发展方向。现有的长冲程抽油机都存在一些问题。为了克服现有长冲程抽油机存在的不足，我们发明了后置三角摆架式长冲程抽油机。 二、基本思路 基于四连杆常规型游梁式抽油机的广泛应用，以及其结构简单、皮实可靠等优点，我们在常规游梁式抽油机的基础上附加一个增大冲程装置，使改进后的抽油机既能继承常规游梁式抽油机的优点又能增大抽油机的冲程。同时这种方法可以开发新型长冲程抽油机、也能用于对现有的常规游梁式抽油机进行长冲程改造。 三、创新点 1、在四连杆游梁式抽油机的基础上附加了一个增大冲程装置--双杆组而形成的一种新型的抽油机。 2、附加装置在四连杆游梁式抽油机游梁后臂，其重量对工作载荷起到部分平衡的作用，结构合理。 四、技术关键 1、附加增大冲程装置--双杆组的设计。 2、驴头的制造。 五、主要技术指标 1、该抽油机技术能在抽油机外廓尺寸较小的情况下设计出冲程4到6米的长冲程抽油机，同时该技术能使传统抽油机在尺寸不变的条件下冲程增大50%。 2、其换向性能、工作可靠性与传统抽油机接近。 3、承受循环应力的机件的使用寿命可延长一倍左右。 4、与传统抽油机相比，其整机机械效率可提高5％左右，节省能耗35％以上。
科学性、先进性
- 一、作品的科学性 1.该抽油机的增大冲程方案十分有效。抽油机实物模型试验和位移分析计算均证明该抽油机能在传统四连杆抽油机的基础上将冲程增大到50%以上。 2.通过加速度实例分析证明，该抽油机处于上冲程时悬点加速度的幅值小，且加速度曲线变化平缓，能有效降低抽油机的动载荷。 3.平衡计算实例表明，该抽油机经过良好平衡后曲柄扭矩曲线的峰值低且不出现负值，可以降低抽油机驱动电机的功率配置并可延长电机的使用寿命。 4.由于本抽油机冲程增大更显著，更有利于提高机械效率，降低能耗。 二、作品的先进性 1.各项经济技术指标（能耗、制造成本、维护成本、使用寿命等）总体优于其他长冲程抽油机。 2.该抽油机技术既可用于制造新的长冲程抽油机，也可用于将在用的或已淘汰的常规型抽油机改造成长冲程抽油机，适用性强。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年6月，该项目在“湖北省第七届‘挑战杯’大学生课外学术科技作品竞赛”荣获一等奖（获奖证书见附件）。 2009年6月8日，该项目在湖北荆州与湖北创联石油科技有限公司签订技术转让合同（合同见附件）。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 该项目与湖北创联石油科技有限公司签订了技术转让合同（见附件）
作品可展示的形式
- 实物模型 现场演示 录像 模型图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、该作品的使用说明、技术特点和优势 1、使用说明 该抽油机和传统的四连杆游梁式抽油机使用方法基本相同。 2、技术特点 该抽油机是在四连杆游梁式抽油机游梁后臂添加了一个冲程增大装置，从而形成一种新型的抽油机。该附加装置在游梁后臂，其重量不但不加大载荷，相反可以起到平衡作用。 3．该抽油机的优势 各项经济技术指标（能耗、制造成本、维护成本、使用寿命等）总体优于其他长冲程抽油机。该抽油机技术既可用于制造新机，也可用于旧机改造，适用性强。 二、该抽油机的适应范围及推广前景 1、适应范围广。能适用于各种油井，但对于稠油、深井则更能体现其优越性。 2、可利用该项技术，将目前油田在用的四连杆游梁式抽油机改造为长冲程抽油机。
同类课题研究水平概述
- 近年来，国内外新型抽油机有了很大发展，其中长冲程抽油机占有很大比例，品种最多，技术发展最快，先后出现了各种各样的长冲程抽油机，并在抽油实践中取得了较好的效果。 目前国内外长冲程抽油机主要有游梁式和无游梁式两大类。 国外游梁式长冲程抽油机主要有： 1、英国增大冲程游梁抽油机 英国研制的增大冲程游梁抽油机利用游梁摆动和驴头本身转动来实现增大冲程、提高油井的石油产量。该抽油机适合开采稠油。 2、俄罗斯增大冲程游梁抽油机 全俄石油机械设计研究院研制了一种特殊结构的增大冲程游梁抽油机。该抽油机适用于开采稠油。 3、游头抽油机 美国Lufkin公司近几年研究开发了游头抽油机，是一种低矮型抽油机，具有较好的工作性能。目前，共有十二种规格游头抽油机,已有20多台在油田进行采油作业，取得了较好的使用效果和经济效益。 国外无游梁式长冲程抽油机主要有： 1、美国增大冲程无游梁抽油机 美国研制的Low jack增大冲程无游梁抽油机也是一种低矮型抽油机。采用双连杆机构代替抽油机的游梁，应用类似于石油钻机天车与游车式的复滑轮系统增大抽油机的冲程长度。 2、长冲程无游梁抽油机 美国ROTAFLEX长冲程低冲次抽油机 该抽油机的优点:(1)抽油机运转平稳、使用安全可靠。(2)抽油机冲程长、冲次低，抽油泵的充满系数与排量系数均较高，适合稠油井采油。 3、美国长冲程无游梁液压抽油机 美国WGCO公司研制了长冲程无游梁液压抽油机。 该抽油机的主要优点有： 该种抽油机为整体式低矮型结构，外形尺寸较小，适用于城市居民区或水利喷灌地区采油。 国内长冲程抽油机主要有塔式、游梁式以及液压式抽油机，它们在增大冲程方面取得了良好的效果，但它们的推广由于其自身结构的原因受到限制。 基于国内外长冲程抽油机发展的概况，后置三角摆架式长冲程抽油机具有良好的应用前景。
