Целью работы является снижение металлоемкости станков-качалок для добычи нефти, а также повышение их производительность путем избавления от противовесов за счет повышения числа обслуживаемых скважин при условии сохранения максимальной унификации сборочных узлов по отношению к типовой конструкции станка-качалки. Для достижения данной цели был проведён патентный поиск разработок конструкций станков-качалок за последние 20 лет. В итоге определены три группы патентов, различающихся в методах повышения эффективности нефтедобычи, и разработана собственная концепция добычи нефти с помощью станка-качалки новой конструкции. Рассмотрено мехатронное обеспечение работы станка-качалки, подобран блок управления и датчик, контролирующий работу скважины, выполнена структурная схема системы автоматического управления. Расчётная часть работы выполнена в программе Mathcad и включает в себя расчёт кинематики проектируемого устройства, проектный расчёт кинематический, силовой и расчёт привода. В результате выполнения данной работы создана и описана 3-D модель станка-качалки, выполнен чертеж общего вида и конструкторская документация на одну из сборочных единиц станка.

The aim of the work is to reduce the metal consumption of pumping units for oil production, as well as to increase their productivity by getting rid of counterweights by increasing the number of serviced wells, while maintaining the maximum unification of assembly units in relation to the typical design of the pumping unit. To achieve this goal, a patent search was carried out for the development of designs of pumping units over the past 20 years. As a result, three groups of patents were identified that differ in methods for improving the efficiency of oil production, and an own concept for oil production using a pumping unit of a new design was developed. The mechatronic support of the pumping unit is considered, the control unit and the sensor that controls the operation of the well are selected, the block diagram of the automatic control system is made. The calculation part of the work was carried out in the Mathcad program and includes the calculation of the kinematics of the device being designed, the design calculation of the kinematic, power and drive calculations. As a result of this work, a 3-D model of the pumping unit was created and described, a general view drawing and design documentation for one of the assembly units of the machine were made.

• ВВЕДЕНИЕ
• 1 Аналитический обзор материалов патентного поиска
  • 1.1 Порядок проведения патентного поиска
  • 1.2 Анализ первой группы патентов
  • 1.3 Анализ второй группы патентов
  • 1.4 Анализ патентных семей по странам
  • 1.5 Анализ патентных семей по фирмам-разработчикам
• 2 Выбор рациональной концептуальной схемы устройства
  • 2.1 Общая информация о кустовой добыче нефти
  • 2.2 Синтез рационально концептуальной схемы устройства
• 3 Определение основных параметров установки
• 4 Мехатронные модули привода штангового насоса
  • 4.1 Управление приводом станка-качалки
  • 4.2 Контроль работы штангового глубинного насоса
• 5 Расчет основных геометрических параметров станка-качалки
  • 5.1 Расчет основных размеров станка-качалки
  • 5.2 Кинематический расчет станка-качалки
• 6 Силовой расчет
  • 6.1 Определение усилия в точке подвеса колонны насосных штанг
  • 6.2 Определение типоразмеров поперечных и балансирной балок
  • 6.3 Определение диаметра вала балансирной опоры
  • 6.4 Определение крутящего момента на ведомом валу редуктора
• 7 Подбор привода
  • 7.1 Выбор редуктора
  • 7.2 Выбор двигателя
  • 7.3 Расчет ременной передачи
  • 7.4 Источник питания
  • 7.5 Потребление электроэнергии
• 8 Конструирование привода штангового насоса
  • 8.1 Механизм крепления балансирной головки
  • 8.2 Конструкция балансирной опоры
  • 8.3 Конструкция оси траверсы
  • 8.4 3-D модель станка-качалки
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б
• ПРИЛОЖЕНИЕ В