第三章 有杆泵采油
一、游梁式抽油机悬点运动规律i3dg
四连杆机构：以游梁支架轴和曲柄轴的连线为固定杆，以曲柄、连杆和游梁为三个活动杆所组成的四连杆机构。如图3-21所示，
抽油机在一个冲程中，悬点的速度和加速度不仅大小在变化，而且方向也在不断改变。上冲程前半个冲程为加速运动，加速度方向向上；后半个冲程为减速运动，加速度方向向下。下 冲程前半个冲程为加速运动，加速度方向向下；后半个冲程为减速运动，加速度方向向上。
其最大速度发生在下、下冲程的中点，在上、下死点处速度为零；其最大加速度发生在上、下死点处，在上、下冲程的中点加速度为零。
上下死点处的最大加速度分别为：
（3-12）
（3-13）
二、抽油机悬点载荷计算与分析
（一）静载荷
上冲程，悬点承受着整个抽油杆柱的重力为：
＝ （3-21）
对于多级抽油杆：
柴草气化炉式中 —— 抽油杆柱的重力，N；
—— 抽油杆的截面积，m2；
L—— 抽油杆柱的长度，m；
—— 抽油杆材料（钢）的密度，。
——点头娃娃 每米抽油杆的平均质量，kg/m；（可查表3-1）
—— 用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的每米平均质量，kg/m；
—— 用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的长度，m。
下冲程，作用在悬点上的杆柱载荷等于抽油杆柱的重力减去杆柱受到的浮力：电压跟随电路
或 （3-23）
式中 —— 抽油杆柱在液体中的重力，N；
――抽油杆的失重系数
—— 抽汲液体的密度，；当原油含水时，可用下式近似计算：
（3-24）
式中 —— 原油密度，；
—— 水的密度，；
—— 原油含水率，小数。
2．液柱载荷
上冲程作用在悬点上的液柱载荷为：
（3-26）
式中 —— 液柱载荷，N；其它符号同前。
下冲程液柱载荷不作用在悬点上。
3．上、下冲程中在杆柱和管柱之间相互转移的载荷
—
=＋—=
，简称为转移载荷。
由以上推导可知，上冲程的静载荷：
(3-27)
上、下冲程静载荷随悬点位移的变化曲线：
图3-29 静载荷随悬点冲程变化的曲线
4．其它静载荷
沉没压力：泵的吸入口沉没在液面以下一定深度，该处的压力称为沉没压力。
吸入压力：上冲程中，在沉没压力作用下，井内液体克服泵的入口设备的阻力进入泵内，此时液流具有的压力称吸入压力。
吸入压力作用在活塞底部而产生向上的载荷为：
（3-28）
式中 —— 吸入压力作用在活塞上产生的载荷，N；
—— 吸入压力，Pa
——活塞截面积，m2；
—— 沉没压力，Pa；
—— 液流通过泵的入口设备产生的压力降，Pa；
模拟温度传感器下冲程中，吸入阀关闭，沉没压力对悬点载荷没有影响。
2）井口回压对悬点载荷的影响
上冲程增加悬点载荷： （3-29）
下冲程减小悬点载荷： （3-30）
式中 —— 井口回压在上冲程中造成的悬点载荷，N；
—— 井口回压在下冲程中造成的悬点载荷，N；
—— 井口回压，Pa；其它符号同前。冷气机组
由于沉没压力和井口回压在上冲程中造成的悬点载荷方向相反，可以相互抵消一部分，所以在一般计算中可以忽略这两项。
（二）动载荷
1．惯性载荷
根据牛顿第二定律可得：
抽油杆柱的惯性力为：
（3-31）
液柱的惯性力为：
（3-32）
式中 ε—— 考虑油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数：
式中 —— 油管的流通断面面积。
惯性载荷对悬点载荷的影响分析
由图可以看出，惯性载荷的方向及对悬点载荷的影响为：上冲程前半冲程，悬点向上加速运动，惯性力向下，增加悬点载荷；后半冲程，悬点向上减速运动，惯性力方向向上，减小悬点载荷，下冲程前半冲程，悬点向下加速运动，惯性力向上，减小悬点载荷；后半冲程，悬点向下减速运动，惯性力向下，增加悬点载荷。由图中可以看出，在上、下死点处惯性载荷对悬点载荷的影响最大，而在二分之一冲程处，惯性载荷为零。
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