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近幾年來，我國(guó)抽油機(jī)技術(shù)有了較快的發(fā)展，其類型近50種。為了解示范區(qū)內(nèi)現(xiàn)役不同類型抽油機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況，以指導(dǎo)下一步在較大范圍內(nèi)進(jìn)行機(jī)采設(shè)備的選型和推廣，依據(jù)相關(guān)國(guó)標(biāo)對(duì)油田示范區(qū)內(nèi)在役抽油機(jī)的運(yùn)行狀況和性能指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)和評(píng)估。限于篇幅，本文討論的是抽油機(jī)機(jī)架受力測(cè)試有限元分析狀況。
為了解和掌握示范區(qū)內(nèi)經(jīng)過優(yōu)化配置過的不同類型在役抽油機(jī)機(jī)架的受力情況，選擇了示范區(qū)內(nèi)使用量較大的以及正在推廣使用的常規(guī)游梁抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)、擺桿式抽油機(jī)以及變輪式抽油機(jī)等幾種機(jī)型作為實(shí)驗(yàn)測(cè)試機(jī)型。測(cè)試部位選擇抽油機(jī)機(jī)架的四個(gè)主肢。
選擇測(cè)試的抽油機(jī)應(yīng)是示范區(qū)內(nèi)懸點(diǎn)載荷在額定負(fù)荷附近，生產(chǎn)參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化的在役抽油機(jī)。
采用應(yīng)變測(cè)量的方法測(cè)量抽油機(jī)機(jī)架的受力。在機(jī)架主枝的測(cè)試部位使用黏結(jié)劑黏貼應(yīng)變計(jì)，應(yīng)變計(jì)采用90°應(yīng)變花、半橋測(cè)量的方式。當(dāng)機(jī)架主肢在載荷作用下產(chǎn)生受壓變形時(shí)，黏貼在構(gòu)件上的應(yīng)變計(jì)與構(gòu)件一起產(chǎn)生相應(yīng)的變形，其應(yīng)變計(jì)的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，電橋輸出一定的電流信號(hào)，經(jīng)應(yīng)變儀濾波、放大等處理后，生成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換最后進(jìn)入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)和曲線的記錄和儲(chǔ)存。
抽油機(jī)機(jī)架的測(cè)力布點(diǎn)圖見圖1。抽油機(jī)支架是由4個(gè)主肢組成，主肢采用型鋼。根據(jù)抽油機(jī)的工作特點(diǎn)和受力情況，在抽油機(jī)支架的每一個(gè)主肢上布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)4個(gè)測(cè)點(diǎn)；光桿2個(gè)測(cè)點(diǎn)(測(cè)量懸點(diǎn)的載荷情況)，互成180°。
測(cè)試是在抽油機(jī)正常運(yùn)行一段時(shí)間后進(jìn)行。當(dāng)懸繩器快到下死點(diǎn)時(shí)，利用專用的卸載裝置墊入到井口與懸繩器之間，使抽油機(jī)懸點(diǎn)不再承受載荷，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)載荷為零，從而達(dá)到儀器調(diào)零的目的。
根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，抽油機(jī)支架屬于變截面的軸心受壓格構(gòu)柱，計(jì)算整體穩(wěn)定性時(shí)，必須將變截面的格構(gòu)柱等效成等截面的格構(gòu)柱。經(jīng)過轉(zhuǎn)換及各種計(jì)算后，其最后的軸心受壓格構(gòu)柱的穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算公式為：σ穩(wěn)=α·ＮＧ+β·Ｎφ·Ａ式中：α—恒載系數(shù)；β—動(dòng)載系數(shù)；ＮＧ—抽油機(jī)支架所承受的恒定載荷；Ｎ—最大載荷作用下支架所承受的載荷；φ—根據(jù)支架本身的結(jié)構(gòu)計(jì)算出的換算長(zhǎng)細(xì)比查表所得的抽油機(jī)支架的整體穩(wěn)定系數(shù)；Ａ—抽油機(jī)支架各大腿毛截面面積之和。
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