地面驱动螺杆泵抽油杆柱扭转动力学仿真研究

发布时间：2020-06-22 16:29

【摘要】：螺杆泵抽油杆柱在井下工作时的振动形式主要有三种:横向振动、纵向振动以及扭转振动,其中,扭转振动问题是导致杆柱出现断杆、脱扣等失效形式的重要因素。因此研究螺杆泵抽油杆柱扭转振动可以延长杆柱的使用寿命,降低采油成本,具有重要的理论意义以及实际应用价值。本文主要进行了以下几个方面的研究:(1)通过分析螺杆泵井的主要性能参数和螺杆泵抽油杆柱在正常工作时所受的轴向以及扭转载荷的计算方法,建立了杆柱的力学分析模型,基于振动力学理论建立了抽油杆扭转振动微分方程,结合抽油杆柱扭转振动的边界条件,给出杆柱固有频率和振型的求解方法。并建立了杆柱受迫振动的响应模型。(2)应用有限元分析软件建立杆柱扭振有限元模型,并对该模型进行模态分析,求得杆柱固有频率值,并与前一章节中理论计算得的固有频率值进行比较,分析其误差率。(3)分析杆柱启动阶段的运动特点和所受载荷的情况,建立杆柱启动扭矩力学和数学模型,通过对模型的分析研究可以得知在不同启动时间下杆柱的振动情况不同,启动时间越长杆柱的扭矩波动越平缓,扭矩振幅越小。因此在工况允许的情况下,通过延长启动时间可以显著避免杆柱发生断脱等事故。(4)分析杆柱停机反转的原因以及杆柱防反转的常用措施。建立杆柱能耗制动的运动学模型,并对该模型进行求解。结果表明制动电阻的大小决定了制动扭矩峰值的大小,同时决定了制动时间的长短。制动电阻越大,制动扭矩峰值越大,制动时间越短,杆柱停机越快。结果对杆柱停机制动电阻的选择提供一定理论依据。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE933.3
【图文】：

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