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《西南石油学院》 2003年
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有杆抽油泵系统工作行为仿真研究

刘富  
【摘要】:随着石油天然气勘探开发技术的不断发展,特别是我国各大油田相继进入高含水开发期,为确保原油稳产高产,进一步提高我国机械采油系统的技术水平、提高开采效率、降低开发成本是目前国内十分关注的重要课题。本文在国内外有杆抽油系统研究成果的基础上,通过建立抽油机、抽油泵、杆管液柱及其互作用系统动力学模型,采用计算机仿真技术与生产实际相结合的方法开展抽油泵系统工作行为仿真研究,从而进一步从整体上提高我国机械采油技术水平,完善和发展了有杆抽油系统研究的理论和方法。本论文的研究工作是中国石油天然气集团公司2000年度资助课题“抽油泵工作行为仿真研究”(合同编号2000621-3)的主要研究内容。论文主要开展了以下几方面的研究工作。 1、在分析国内外常规游梁抽油机的发展趋势和技术特点的基础上,重点开展了新型节能抽油机相关技术研究。建立了常规游梁抽油机的几何学模型、运动学模型和动力学模型;建立了调径变矩和下偏杠铃两种新型抽油机的几何学、运动学和动力学等模型;开展了新型节能抽油机节能机理研究;建立了游梁抽油机和新型节能抽油机的参数数据库,为实现对有杆抽油泵系统的仿真研究奠定了基础。 2.在研究抽油杆柱一维、二维、三维纵向振动力学模型的基础上,建立了基于油管内液柱、油管振动互作用下的抽油杆柱纵向振动力学模型,进一步完善了抽油杆柱纵向振动理论并提高了力学模型的实用价值。创造性地通过建立基于抽油机、抽油杆、油管柱和液柱互作用下抽油泵的工作行为仿真模型,实现对有杆抽油泵系统工作行为分析研究。 3.在综合考虑了抽油泵泵阀运动魏氏效应、泵阀动力学特性和泵筒内液体的连续流条件等情况下,建立了更为精确地描述抽油泵泵阀运动规律的动力学模型,为分析研究抽油杆柱动力学特性提供精确的下端边界条件。 4.开展了抽油杆柱工作载荷分析,对抽油杆的扭转成因及力学模型进行深入的探讨,通过建立抽油杆的扭转力学模型,为分析抽油杆脱扣、偏磨及柱塞螺旋划痕等原因提供了理论依据,并建立了抽油杆的扭转振动力学模型。 5.开展了有杆抽油泵系统结构参数和性能参数对抽油泵系统工作性能 影响规律研究。如泵阀结构、阀座结构、抽汲参数、油井参数等因素对抽 油泵工作性能和井筒流体运动规律的影响等。 6.在建立机、杆、泵模型的基础上,建立了有杆抽油泵系统工作行为 计算机仿真模型,为进一步开展不同抽油泵结构、不同杆管泵组合、不同 抽吸参数和不同工况条件下抽油泵的工作性能研究提供了理论依据和模型 基础。 7.开展了求解理论模型的求解方法研究,特别是模型中离散变量与连 续变量的处理方法。同时,开展了抽油泵系统仿真策略的研究,找到了能 满足计算精度要求的高效的计算机仿真方法。 8.根据研究需要,结合所建立的抽油泵仿真模型的特点,开发了功能 强、使用维护方便、计算精度较高的“有杆抽油泵系统工作行为仿真软件”, 为分析研究有杆抽油泵系统的工作性能提供了新的途径。并通过部分单元 实验、现场实际测试数据和试验井模拟实验实现了对仿真模型和仿真软件 的验证。 总之,通过本论文的研究工作,不仅进一步完善了有杆抽油系统研究 的相关理论和力学数学模型,而且从系统的角度将计算机仿真技术与实验 相结合开展研究,将有杆抽油泵系统的研究技术水平向前推进了一步。同 时,开发了具有自主知识产权的“有杆抽油泵系统工作行为仿真分析软件”, 为分析研究抽油泵系统的工作性能提供了新的途径。 主题词:抽油泵系统动力学工作行为计算机仿真软件开发
【学位授予单位】:西南石油学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TE933

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 张新军;梁昌洪;金谋平;;MEI结合有限差分法二维应用的几个技术[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王旭强;圆筒型永磁直线同步电机电磁性能及温度场研究[D];河南理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国期刊全文数据库 前2条
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 孙宝福;李广明;王泽香;李永兵;;抽油机井杆管泵防偏磨措施及配套工具选择[A];2008年石油装备学术年会暨庆祝中国石油大学建校55周年学术研讨会论文集[C];2008年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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6 黄锦滨 吴振宁 张庚娟;防砂防腐耐高温的新型抽油泵[N];中国石油报;2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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4 龚大利;有杆抽油系统经济运行措施优化研究[D];大庆石油学院;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张冬艳;双作用分层抽油泵故障诊断技术[D];大庆石油学院;2004年
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3 王雪梅;在结盐油井中影响抽油泵性能的因素分析及对策[D];兰州理工大学;2005年
4 鹿胜玉;基于FLUENT的抽油泵泵效的仿真研究与优化[D];山东大学;2008年
5 刘婉婷;海底管线泄漏应急抽油控制技术研究[D];清华大学;2008年
6 徐福军;有杆泵举升模拟试验系统研制及试验研究[D];大庆石油学院;2007年
7 任福生;聚合物驱抽油机井机采系统适应性研究[D];中国地质大学(北京);2008年
8 吴静;无油管空心抽油杆力学行为及井口配套技术研究[D];中国石油大学;2011年
9 冯娜娜;抽油机井泵况智能诊断方法研究[D];燕山大学;2007年
10 李亚敏;石油水力模拟实验系统的设计与研究[D];东北石油大学;2013年
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