基于杆管接触状态仿真的定向井扶正器布点优化设计方法

发布时间：2020-12-16 14:08

　　抽油杆柱是抽油机井的重要组成部分,在定向井有杆举升运动时,受井眼轨道的约束以及复杂的环境载荷影响,抽油杆柱在井眼中弯曲变形,造成杆管偏磨;受偏磨影响,杆体承受多轴交变载荷作用易发生疲劳断裂,接箍易受到静强度破坏,导致躺井,影响原油产量。因此,在深入研究抽油杆柱在油管内受力的基础上,建立扶正器布点的优化设计方法,对于降低管偏磨率、提高油田整体开发效益,具有十分重要的意义。本文主要开展了以下几方面的工作:基于正交试验法,利用Fluent软件模拟抽油泵柱塞与泵筒之间的液体摩擦载荷和接箍、扶正器的沿程水力损失,建立了柱塞-泵筒间隙液体摩擦力和接箍、扶正器沿程水力阻力的多元非线性回归模型。基于井筒多相管流理论及抽油泵柱塞的运动规律,建立了抽油泵液体载荷的仿真模型;建立了定向井抽油杆柱静力学仿真的力学模型;建立了定向井杆管接触的“空间梁单元+弹簧元”的有限元分析模型;通过扶正器摩擦磨损试验,确定了扶正器与油管之间接触压力的界限值;基于杆管接触状态的有限元仿真计算,以控制抽油杆杆体、接箍、扶正器的接触压力为目标,建立了定向井扶正器布点优化设计方法。基于能量磨损理论建立了抽油杆柱的磨损预测模型;基于抽... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

柱塞泵筒间隙网格划分图

图 2-10 抽油泵循环指示图考虑到油液流经游动阀和固定阀处所产生的水力损失，抽油泵柱塞上的液体载荷 Pp(t)的计算模型为( ) ( )P p d rd dP t A p p A p(2-15)式中 Ard底部抽油杆横截面积(m2)；Ap抽油泵柱塞横截面积(m2)；pd抽油泵排出口压力(Pa)；p 任意时刻泵筒内液体压(Pa)。泵筒内液体压力 p 的变化规律和泵的工作过程有关，图 2-10（b）为泵筒内液体压力变化规律示意图。在吸入冲程开始初期，泵筒内流体膨胀，压力降低，当泵筒内流体压力由排出压力 pd降至吸入压力 ps时，吸入阀打开而吸入流体，当吸入冲程结束时，柱塞开始排出冲程而压缩泵筒内的流体，泵筒内流体压力升高，当泵筒内流体压力由吸入压力 ps增至排出压力 pd时，排出阀打开而排出流体，当柱塞到达下死点

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【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：2920285