适合于碳纤维抽油杆的游梁式抽油机运动与动力学分析

发布时间：2017-05-30 02:06

  本文关键词：适合于碳纤维抽油杆的游梁式抽油机运动与动力学分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在我国油气田开采中,游梁式抽油机占主要地位,由于碳纤维抽油杆自身具有较好的性能而被广泛应用,所以有必要进行与其相匹配的游梁式抽油机的研究。提出一种适合于碳纤维抽油杆的游梁式抽油机的设计方案,对游梁式抽油机的综合优化,得出抽油机的优化参数,使其能够与碳纤维抽油杆相匹配。对柱塞超行程进行理论分析,得到抽油杆柱的两种模型,得出位移放大因子与频率比的关系和载荷放大因子与频率比的关系,由碳纤维混合杆柱的频率系数的范围得到碳纤维混合杆柱固有频率的变化范围,再由抽油机的冲次就可得到频率比,进而得到位移和载荷放大系数。根据游梁式抽油机悬点的运动规律,进行运动学和动力学分析;对碳纤维抽油杆组合杆柱采油系统纵向振动特性进行分析,建立碳纤维抽油杆柱组合动力学仿真模型。对杆柱系统的地面边界条件进行分析,得出地面边界条件的改变对泵冲程的变化规律,优化地面边界条件得到最大泵冲程时的最优地面边界条件。以游梁式抽油机为基础,建立优化模型确定目标函数和设计变量的约束条件,基于粒子群算法对游梁式抽油机进行综合优化。并根据实例,分析了优化前后抽油机的泵行程和性能参数,得出优化后的游梁式抽油机获得更大的泵冲程,提高油井产量。
【关键词】：碳纤维抽油杆 游梁式抽油机 优化设计 仿真
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE933
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 论文研究的目的、意义和影响7
• 1.2 国内外现状分析7-10
• 1.2.1 碳纤维抽油杆的发展现状7-8
• 1.2.2 碳纤维抽油杆油田应用技术的发展现状8-10
• 1.3 本文研究内容和创新点10-11
• 1.4 本文的来源及受助情况11-12
• 第二章 碳纤维抽油杆动力学分析理论基础12-26
• 2.1 碳纤维抽油杆采油系统超行程机理分析12-19
• 2.1.1 柱塞超行程理论分析12-16
• 2.1.2 抽油杆柱固有频率的计算方法16-19
• 2.2 常规抽油机的运动分析19-21
• 2.3 常规抽油机动力学分析21-23
• 2.3.1 抽油机悬点载荷分析21
• 2.3.2 抽油机悬点静载荷分析21-22
• 2.3.3 抽油机悬点动载荷分析22-23
• 2.4 碳纤维抽油杆柱的动力学分析23-25
• 2.4.1 碳纤维抽油杆柱动力学模型的建立23-24
• 2.4.2 初始条件、收敛条件和边界条件24-25
• 2.4.3 波动方程差分求解过程25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 碳纤维抽油杆抽油机优化设计方案26-36
• 3.1 碳纤维抽油杆的地面边界条件对泵冲程的影响26-29
• 3.1.1 碳纤维抽油杆的超冲程运动规律分析26
• 3.1.2 改变杆柱地面边界条件对泵冲程的影响26-29
• 3.2 对地面边界条件进行优化设计29-35
• 3.2.1 地面边界条件模型的建立29
• 3.2.2 确定约束条件29-30
• 3.2.3 关于速度-位移曲线的拟合30-32
• 3.2.4 最大泵冲程对应于悬点最大速度发生的位置32-35
• 3.3 总结35-36
• 第四章 碳纤维抽油杆的抽油机的几何参数综合优化36-56
• 4.1 机构综合简介36
• 4.2 四连杆机构杆长优化设计36-39
• 4.2.1 设计变量的选取36-37
• 4.2.2 约束条件37-38
• 4.2.3 目标函数38-39
• 4.3 粒子群优化算法的基本原理39-47
• 4.3.1 粒子群优化算法的起源39-40
• 4.3.2 粒子群优化算法的原理40-41
• 4.3.3 粒子群优化算法的优点41-42
• 4.3.4 粒子群优化算法的两种模式42-43
• 4.3.5 利用粒子群优化算法进行设计计算43-47
• 4.4 优化结果47-52
• 4.4.1 优化的几何参数47
• 4.4.2 优化后的泵冲程47-52
• 4.5 新参数抽油机性能评价52-55
• 4.5.1 几何参数对比分析52
• 4.5.2 运动参数对比分析52-54
• 4.5.3 动力性能参数对比分析54
• 4.5.4 泵冲程的对比分析54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 总结与展望56-58
• 5.1 结论56
• 5.2 展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 攻读学位期间发表的论文62-63

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本文编号：406141