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《燕山大学》 2017年
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有杆泵深抽系统动态仿真与参数优化

庞路伟  
【摘要】:目前,我国各大油田相继进入中后期开发阶段,随着动液面的逐渐降低,地层能量减少,开采原油逐渐向低渗透油层转移,机采井的泵挂深度越来越大,加深泵挂深度后,带来一系列的问题,主要表现在:深井环境载荷更加复杂,抽油杆和抽油泵的工作环境更加恶劣,地面抽油设备负荷急剧增加。而深抽的主要困难是抽油机无法满足大负荷、高扭矩的要求而限制了泵挂深度的进一步加深,机采效率一直处于较低水平。本文在以往专家学者研究成果的基础上,以抽油杆柱纵向振动模型为基础,建立了有杆泵深抽系统动态参数仿真模型,对有杆泵在深抽时的性能进行了系统研究,主要包括以下几个方面:对不同的机杆泵系统进行研究,主要对常规游梁式抽油机、调径变矩抽油机和ROTAFLEX皮带式抽油机的结构和工作原理进行了分析,建立了不同类型的地面抽油机的悬点运动规律的仿真模型;对玻璃钢抽油杆和碳纤维抽油杆的物理特性进行了研究;对侧流式减载深抽泵的结构形式和工作原理进行了研究,并对其减载能力进行了验证;给出了深井抽油时,抽油机上下冲程时抽油杆环境载荷的计算模型。在钢质杆柱纵向振动波动方程的基础上,建立了玻璃钢-钢质、碳纤维-钢质混合杆柱的纵向振动仿真模型,特种抽油杆具有的一系列优点,使之能够适宜于油井深抽。在对井下减载器的结构形式和工作原理分析的基础上,给出了减载力的计算公式,考虑减载力的作用,以波动方程为基础,考虑上下边界条件,建立了具有井下减载器的深抽系统动态参数仿真模型。利用Visual Basic6.0语言开发了有杆泵深抽系统动态仿真软件,对常规游梁式抽油机、调径变矩抽油机和ROTAFLEX皮带式抽油机在深抽时的性能进行仿真对比分析,对钢质组合杆柱、玻璃钢-钢质混合杆柱、碳纤维-钢质混合杆柱在深抽时的性能进行仿真对比评价,对减载器的减载效果进行了仿真评价;在仿真评价的基础上,优选出适宜于深井抽油的机杆泵组合。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE933.3

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