优化煤层气井有杆泵排采设备设计：载荷分析与扭矩计算

本文针对煤层气井的有杆泵排采设备设计提出了详细的计算方法。研究基于有杆泵设备各个部分的静态和动态特性，核心内容包括以下几个方面： 1. 悬点运动规律分析：通过深入剖析，文章探讨了在不同开采阶段，悬点的运动规律及其变化，特别关注上冲程开始时悬点的最大加速度问题。研究表明，为了优化性能并减小这种初始冲击，建议采用逆时针旋转曲柄的设计策略。 2. 载荷计算模型：文章强调了在设计过程中必须考虑静载荷、动载荷和摩擦载荷的综合影响。与常规油气田相比，煤层气井的动载荷和摩擦载荷比例较高，动载荷占比在开采初期可能达到15%，而摩擦载荷则占6%。随着开采进程的进行，动载荷占比会显著下降，稳定生产阶段影响降至约4%，而摩擦载荷的影响超过了动载荷。 3. 杆管变形分析：设备工作期间，杆管总变形量相对较小，最大值为17.6cm，且大部分是静变形，动变形的比例较低，因此在稳定生产后可以忽略动态变形的影响。 4. 设备平衡的重要性：良好的设备平衡对于降低曲柄轴的瞬时扭矩至关重要。当设备处于平衡状态时，所需的扭矩仅为未平衡时的一半左右，且上、下冲程的扭矩值趋于接近，这有助于提高设备的效率和稳定性。 5. 应用领域与关键词：该研究结果适用于煤层气井的具体排采设备设计，关键词包括“煤层气井”、“有杆泵”、“悬点载荷”、“曲柄轴扭矩”和“示功图”，突出了研究的实用性和技术性。 本文提供了一套全面的煤层气井有杆泵排采设备设计计算方法，对提升该类井的开采效率和设备耐久性具有重要意义。通过精确的力学分析和计算，可以有效指导工程师在实际操作中进行设备选型、优化和维护。