抽油杆刮蜡及接箍探测装置开题报告.doc

燕山大学机械工程学院创新与特长教育（一级项目）开题报告项 目 名 称： 抽油杆刮蜡及接箍探测装置 负 责 人： 孙浩 联 系 电 话： 18712775001 所 在 年 级： 13级 班 级 名 称： 机电控制工程2班 指 导 教 师： 姚春东 课题性质、来源： 学生自选项目起止时间： 2016.6-2017.6 机械工程学院 创新基地 制2016年6月一、项目简介（可另附页）1课题的立项背景、研究现状、目的和意义（明确指出学生自己对课题的理解）（1）立项背景：为了满足现代工业发展的需求，抽油井在抽汲过程中,凝结在油管壁和抽油杆的石蜡会影响抽油杆柱的运动,增加悬点载荷,缩短抽油杆和油管的使用寿命。 抽油杆接箍与管内壁摩擦严重,引起抽油杆断脱、油管扣伤以及铁屑卡泵等事故,影响抽油井的正常生产。目前热采、转下泵、检泵井在起、下抽油杆施工过程中按照技术操作标准要求必须安装抽油杆刮油器，目的是抽油杆刮蜡去污、防止污染环境和泵管内带入脏物及落物。但是，如果需要刮除接箍上的蜡并使金属刮片能顺利通过接箍或者扶正器目前还有很多的技术难题。 目前该技术在国内还属于较大难点，是修井作业行业当中较为先进的技术，具有相当好的市场前景。特别是在稠油区块逐步进行蒸汽驱开采及对环境保护越来越重视的时期，该装置将是油井作业行业不可或缺的抽油杆刮蜡及接箍探测装置。（2） 研究现状：目前国内，在油田检泵作业中，对于抽油杆外表结蜡的清理是一直难以解决的问题。采用普通橡胶刮油圈只能刮取粘在抽油杆上的油，对于抽油杆上的结蜡则无能为力，由于附着在抽油杆上的结蜡不仅粘接牢固，而且比较硬，传统的采用橡胶胶皮是没法实现清蜡的，必须采用金属刀片才能清蜡。目前，通常采用人工清除，不禁劳动强度大，而且清楚效率低，我们迫切需要一种既能对抽油杆进行刮蜡，而且当接箍或扶正器通过时又能提示并允许其顺利通过的装置。（3）目的和意义：石油开采行业的不断发展进步,使得油田作业中,对安全环保要求越来越高。开采含蜡石油时,蜡在地层情况下都溶解在原油中。当原油沿井筒上升时,因温度、压力降低和气体膨胀的冷却作用,在一定深度上,蜡便开始从原油中析出,并集结在抽油杆和油管壁上,给油田开采带来严重不便。传统的清除结蜡的方法是在提出抽油杆后,手动方式刮去杆体上所凝结的蜡质和其他附着物,存在着清蜡效果差,工作强度大,安全隐患高的问题。因此,针对这一问题,对起升抽油杆环保装置进行了结构设计,对自动清蜡装置的结构进行了研究。 根据现场的实际情况,设计出了上提抽油杆自动刮蜡装置,该装置能够在抽油杆上提的过程中,对杆柱表面凝结的蜡质进行清除,保证油杆接箍顺利的通过,且在接箍或扶正器通过时给予提醒，经过实物模型检验能达到预期的要求。2 课题主要研究内容研究抽油杆刮蜡及接箍探测装置的目的是为了满足当代石油开采的需要，在现有的刮蜡技术基础上更加有效，全面，又能提示接箍通过，提高刮油效率，符合当代绿色环保的理念，同时装置结构更为简便。在选择材料方面力求环保，强度高，刚性大，使其寿命更长，价格适中。在同等的竞争环境下，让买方更加青睐于此新型油杆刮蜡及接箍探测装置。3. 研究方案、技术路线和关键问题研究方案：利用黑箱法确定产品功能，用功能树做出各分功能，进而研究其实现该功能的机构。包括功能设计和结构设计，其功能要满足设计要求；结构上要在满足前度的要求的前提下，改善产品性能，提高产品的使用寿命。技术路线：查阅相关资料，检索国内外的相关专利，了解目前抽油杆刮蜡及接箍探测装置的优点与不足；针对这些不足之处，讨论解决方案，确定研究方向，进而进行结构和功能的改进，做出模型进行分析和优化。关键问题：刮蜡效果问题，效率问题，环保问题。4.创新点本设计不仅能比较理想地解决抽油杆表面的清蜡问题，又能顺利通过接箍，还能通过蜂鸣器来判定抽油杆上的接箍是否通过金属刮片。1. 在修改方案中为方便维修拆装，设置上下壳体。2. 为保证无死角刮蜡，在上下壳体中垂直布置两组不同大小刮片，将抽油杆及接箍上的结蜡全部刮除。3. 为方便自动报警蜂鸣器的安装应用，在下壳体外表面焊接一电器铁盒，将蜂鸣器及其电源和开关安放其中。4. 刮片可以左右调节保证同心度，前后调节保证刮蜡清洁度。5. 将张紧轮上等角度开多个小孔，用于弹簧牵拉，这样可以根据抽油杆上结蜡刮除难易程度决定牵拉的小孔，通过调节弹簧变形程度来调节刮片对抽油杆的刮除力度。6. 每对轴上设置上下两个弹簧，上方弹簧牵拉时保证抽油杆正常工作，下方弹簧牵拉时使刮片转向两侧壳壁，不影响抽油杆上下运动抽油。7. 将原来转轴与壳体配合改为信号凸轮与壳体配合或张紧轮与壳体配合，即将易损件由难加工更换的转轴改为易于加工更换的信号凸轮和张紧轮，降低了成本。5. 工作原理 抽油杆长时间在井下工作，会在表面覆满油蜡。当覆满油蜡的抽油杆需要清洗时，将装置安装在出口。向上提取抽油杆时，刮蜡装置下半部分的小刮片在弹簧的拉力下会紧贴着抽油杆，刮除抽油杆上的油蜡。位于上部分的大刮片暂时不工作。当接箍到来时，接箍推动下部分的小刮片张开，带动转轴转动，从而使信号凸轮转动，触发蜂鸣器开关，发出警报。提醒工作人员做好准备。然后接箍继续向上，与上部分的大刮片紧贴，刮除接箍上的油蜡。二、项目组成员及分工（含负责人）姓名班级学号分工本人签字孙浩机电控制工程2班130105010032总体分工、功能设计胡军剑机电控制工程2班130101010272数据收集、数据整理、参数的确定李友豪机电控制工程2班130101010284资料查阅、功能分析、可行性分析 丁一峰机电控制工程1班130104010122 建立模型、强度分析三、研究进度及具体时间安排起止日期主要研究内容预期结果2016.6-2016.9前期选题和项目分析 能较好的选好研究方向2016.9-2017.3项目建设存在的问题分析、改进措施能较好的进行分析和改进，完善项目内容2017.3-2017.6项目研究取得成果（成效）的实践应用情况及效果分析及项目结题总结能较好的将项目与实际工程相结合，使项目具有实际价值四、指导教师意见指导教师签字： 年 月 日五、学院意见签字（盖章） 年 月 日