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采油工程试验井专用绞车动态设计

徐晓宇  
【摘要】:本课题主要针对采油工程中间模拟试验系统的专用绞车,采用动态设计的方法对工作过程中产生的振动问题加以研究。 在油田开采方式逐步由自喷转为机械采油过程中,机械采油装备、井下工具、作业工艺方法及配套的设施都需要进行中间模拟试验。因此,采油工程中间模拟试验已成为油田生产不可缺少的环节,随着新的举升工艺方法、作业工具的科学研究和推广,它将发挥越来越大的作用。在油田的不同开发阶段,为人工举升、分层开采、生产测井等环节提供试验手段。绞车是采油工程中间模拟试验系统的重要组成部分,它承担着为起下作业提供动力和操控手段的作用,是该系统的主要耗能设备之一,其功能的正常发挥及性能的优劣对系统的安全性、可靠性起着决定性的作用。因此,研究该绞车的动态设计方法,提高其动态性能具有重要意义。 本文应用转子动力学理论及有限元理论将绞车传动系统简化成为带有一个刚性圆盘、两个弹性支承、两个刚性支承的典型转子—轴承系统,并得到刚度矩阵、质量矩阵均由显式表示的传动系统运动方程,计算得出绞车的固有频率及动态响应,分析绞车在运转过程中产生振动的主要原因;利用直接求导法进行结构灵敏度分析,确定最敏感的结构设计参数,提出解决方案,并利用依据摄动迭代理论推导的修改结构重分析方法快速获得结构被修改后的动态特性;利用ANSYS和ADAMS软件进行联合仿真,模拟实际工作情况,对比优化前后绞车的运转情况。仿真结果与理论分析基本一致,证明了本文的动态设计方法是合理的、可行的。 本文研究中所提出的动态设计方法,为同类绞车的优化研究起到一定的借鉴作用。


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