定向井抽油杆柱纵横振动模型及其诊断

提出了用于分析定向斜半抽油杆系统工况的新的三维模型，建立了有杆泵系统动力模型的基本方程和数值求解方法，应用微分几何和变分原理，将杆柱的动力方程表示成一组耦合的偏微分方程及相应的边界条件，由此建立的计算程序可以完成对定向井井下工况诊断和地面工况的预测，实例计算结果与现场实侧结果能较好吻合，并通过实例计算讨论了用直井模型分析定向井所带来的较大误差。     

游梁式抽油机悬点负载耦合动力学建模

建立了描述游梁式抽油机悬点负载动态特性的耦合动力学模型.采用多自由度的弹簧-质量-阻尼器机械动力学系统描述抽油杆柱振动特性.综合考虑有杆泵抽汲过程中泵腔内气体可压缩性、泵腔压力变化、泵阀局部阻力等因素的影响,建立了泵腔压力、进泵流体流量、泵腔内液体体积与柱塞运动之间相互关系的数学模型,得到一组描述有杆泵动态抽汲过程的新模型,确定了求解抽油杆柱振动模型的井下边界条件.采用时步有限元方法对所建杆-泵耦合动力学模型进行仿真计算.油田现场应用表明,所建模型具有较高精度,可用于抽油井负荷、泵效、扭矩和平衡度等工况参数预测及故障诊断.     

单螺杆泵采油系统杆柱瞬态动力学模型及应用

抽油杆柱运动的数学模型是油井生产系统优化设计、动态特性预测及工况诊断的理论基础.对地面驱动单螺杆泵采油系统进行有限元分析,建立抽油杆瞬态动力学模型,克服以往静力学模型无法动态反映抽油杆柱受力和运动状态的缺点.利用Newmark直接积分方法对动力学模型进行求解,可获得任意位置处抽油杆柱扭矩载荷随时间变化曲线、任意时刻沿井筒侧向位移等.由于模型中运用经典碰撞理论考虑碰撞接触的影响,因此该模型可更加真实地反映抽油杆柱的受力和运动状态,同时为螺杆泵井扶正器设计奠定理论基础.利用该模型编制的软件在二连油田的应用证实了它的准确性和实用性.     

识别泵工况的分类器设计

在分析比较了现有识别有杆泵抽油井泵工况分类器后，提出了将Ｆｉｓｈｅｒ分类器应用于这一多类问题的识别领域，着重讨论了其设计方法，即推递计算了特征均值和协方差，并给出了初始条件和对称条件．由于Ｆｉｓｈｅｒ分类器仅要求已知工况样本的特征向量均值及协方差矩阵，放松了样本特征正态分布的要求，提高了诊断有杆泵抽油井泵工况的正确率；递推式的给出，大大减少了泵工况特征库数据的存贮量和分类器设计的计算量，便于特征库数据的补充和修改．文末给出了４种工况下以泵功图灰度统计量为特征的分类器设计算例．     

基于有限元方法的抽油杆管磨损量预测

针对在斜直井、定向井、水平井等井中采取有杆泵采油作业时,由于抽油杆屈曲以及井眼弯曲导致抽油杆严重偏磨的问题,建立了抽油杆动态行为有限元分析方法。利用能量法原理,将抽油杆发生偏磨时产生的摩擦功与金属磨损消耗的能量联系起来,确定了有杆抽油系统杆管偏磨磨损量预测模型,利用有限元分析得到的接触力可以定量分析杆管柱的磨损量。结果表明,有限元方法模拟效果较好,可用于预测井下杆管偏磨情况,对油田采取合理的防偏磨措施具有重要的指导意义。     

喷射泵井工况诊断与调参技术研究

为了使喷射泵工作在最优工况，提高喷射泵采油系统的效率，给出一种根据地面测试数据推断喷射泵井工况并同时计算油井产能的方法，地面测试参数包括动力液和混合液的压力、流量、温度等，采用多相垂直管流的计算方法由地面测试数据得到井下动力液泵入口处和混合液泵出口处的流量、压力和温度，用喷射泵在非等密度体系中的特性方程计算得到喷射泵工作的压力比，由压力比计算得到泵吸入口处的压力，这样，就可以计算出诊断喷射泵井工况所需要的压力比，注量比和泵效等工况参数，泵吸入口压力还可用来计算油井的产能曲线，用这种方法对喷射泵系统进行工况诊断仅需在地面测试数据，避免了测试井下数据的困难，测试过程不需停泵，文中论述了喷射泵井生产系统主要故障形式和诊断方法，并给出了两口油井的诊断实例。     

利用漏失曲线计算抽油机井悬点静载荷

抽油机井示功仪测试的上、下漏失曲线反映了抽油杆在静止状态下的受力.本文提出了利用漏失曲线计算悬点静载荷的方法,分析了上、下漏失曲线的载荷组成;建立了测试上、下漏失曲线时抽油杆的受力平衡方程;通过对方程的分析,得到抽油杆自重、泵出口压力、液柱载荷以及抽油杆所受浮力的计算公式.分析了用传统方法计算抽油杆柱自重和泵出口压力时产生较大误差的原因.该方法测试数据简单,计算结果更符合实际.所得到的参数对油井工况诊断和油井工艺方案设计具有重要作用.     

有杆抽油系统波动方程的精细逐步积分法

在钟万勰提出的结构动力方程精细逐步积分的基础上,给出了求解有杆抽油系统抽油杆运动波动方程的精细逐步积分法,分别用此方法和其他已有的方法对特定的算例进行了计算,结果表明,此方法结果更准确,且耗时明显减少。     

抽油井计算机诊断技术及其应用

抽油井计算机诊断技术是以波动方程为基础,分析抽油井问题的数学方法。首先根据测得的光杆载荷及位移,计算出每级抽油杆柱顶部及抽油泵柱塞上的载荷和位移,并绘出相应的井下示功图,然后,根据地面及井下示功图分析抽油系统的工况。全部计算和分析工作都由计算机完成。本文介绍了诊断技术的基本原理及其应用,并提出了根据液体粘度、抽油杆和油管直径以及抽汲参数计算粘滞阻尼系数的新方法。     

喷射泵井工况诊断与调参技术研究

为了使喷射泵工作在最优工况 ,提高喷射泵采油系统的效率 ,给出一种根据地面测试数据推断喷射泵井工况并同时计算油井产能的方法 .地面测试参数包括动力液和混合液的压力、流量、温度等 .采用多相垂直管流的计算方法由地面测试数据得到井下动力液泵入口处和混合液泵出口处的流量、压力和温度 .用喷射泵在非等密度体系中的特性方程计算得到喷射泵工作的压力比 ,由压力比计算得到泵吸入口处的压力 .这样 ,就可以计算出诊断喷射泵井工况所需要的压力比 ,流量比和泵效等工况参数 ,泵吸入口压力还可用来计算油井的产能曲线 .用这种方法对喷射泵系统进行工况诊断仅需在地面测试数据 ,避免了测试井下数据的困难 ,测试过程不需停泵 .文中论述了喷射泵井生产系统主要故障形式和诊断方法 ,并给出了两口油井的诊断实例     

基于二维模型的连杆齿形配合面微动数值分析

以某柴油机锯齿定位型连杆大端为研究对象,应用有限元技术对连杆大端齿形配合面的微动作用进行数值计算和研究.对连杆体作必要简化并建立二维有限元模型,以连杆预紧工况、最大受拉工况、最大受压工况为基础,对齿形配合面的微动滑移量、法向和切向应力进行了计算,分析了微动磨损摩擦功参数W与扩展裂纹位置的预测参数G;定量解释连杆大端齿形配合面的微动损伤问题.研究结果表明,适当减小接触面摩擦系数并在合理范围内降低螺栓预紧力,均会对减少锯齿处微动磨损行为产生积极影响.     

连杆随机应力分析

根据连杆工作的实际情况，用随机有限元法和蒙特卡罗法对ＳＬ３１００柴油机连杆进行随机应力分析，并对两种方法的优缺点进行了比较。计算表明，随机有限元具有较高的计算效率和令人满意的精度。     

基于多体动力学的船舶柴油机主轴承润滑特性

为准确分析二冲程船舶柴油机工作时主轴承润滑特性,在ANSYS中建立曲轴、活塞、连杆等部件的有限元模型,采用子结构法对其进行结构缩减,并将结果文件导入EX-CITE软件中,建立轴系非线性多体动力学模型.采用该模型对主轴承进行了一个循环的弹性动力学计算.结果表明,与刚体分析方法相比,采用非线性多体动力学方法可获得更接近实际的轴承载荷的边界条件,提高了船舶柴油机主轴承润滑特性计算精度.     

直井内旋转钻柱动力学有限元分析及实验研究

为了研究钻柱在井下的运动状态,采用结构动力学中的Newmark积分法,建立了直井内旋转钻柱动力学三维有限元分析模型。研究了在直井内钻柱不同转速的动力学特性。为了验证数值模拟的正确性,建立了直井内旋转钻柱实验装置,进行了不同转速下的钻柱实验研究。结果表明:随着钻柱转速的增加,横向位移逐渐增大;在不同转速情况下,数值计算结果和实验结果吻合较好,同时也验证了数值模拟的正确性。     

3-RPS并联机器人刚柔耦合动力学分析

主要探讨了并联机器人刚柔耦合系统的动力学仿真分析方法,通过有限元软件与多体系统动力学软件相结合,建立了3-RPS并联机器人的多体系统动力学模型.借助刚体和柔体相结合的分析方法,分析了并联机器人的力学特性,获得了机器人在带载运动过程中机械手末端的位移变化和误差曲线,以及机器人各支链连杆的危险部位和应力变化曲线.采用刚柔耦合相结合的分析方法,更加直观、准确地模拟了机器人的实际工作状况,提高了对于在动载作用下零件动态响应分析的准确性,为并联机器人的结构设计与优化提供了重要的理论依据.     

异步电机典型构件系统的模态及结构位移分析

为了研究振动噪声及结构位移对异步电机的疲劳及寿命影响,以某型舰艇实用异步电机为研究对象,选取电机转子、风扇及其传动件作为典型构件系统,分别进行系统有限元模态分析及瞬态动力学分析。给出了构件系统的单元类型,确定了构件系统静力学分析及有预应力条件下的模态分析方法,并在不同的转速、风力与载荷情况下,进行构件系统的瞬态动力学应力分析。得到了某型舰艇异步电机典型构件系统的振型、固有频率及其最大结构位移,为进一步研究舰艇电机的减震隔噪技术奠定了理论基础。     

高强度连杆螺栓的疲劳寿命分析

针对SOFIM发动机连杆螺栓出现的早期疲劳断裂现象,建立了连杆螺栓的有限元模型,利用有限元方法进行了该连杆螺栓的疲劳寿命分析,并与疲劳试验进行了对比。结果表明,该连杆螺栓杆部与头部的过渡圆弧处容易产生应力集中,造成其疲劳断裂。为此,提出了局部滚压的改进方法,经有限元分析,该改进措施可有效提高连杆螺栓的疲劳寿命。     

有限元和分子动力学结合的纳米梁研究方法

给出了一种新的有限元与分子动力学相结合的纳米梁的模拟方法.其基本思想是在分子动力学初始化的基础上进行有限元分析,在有限元分析结果的基础上通过分子动力学松弛模拟,这样既保证了计算结果的精度又使计算速度得到大幅度提高,克服了传统分子动力学效率低的缺点.通过纳米梁性能的研究实例详述了结合过程.     

有杆抽油系统诊断方法研究与应用

以有杆抽油系统动力学行为分析为基础,将基础理论研究和应用技术有机地结合起来,建立了考虑悬挂系统弹性的直井和定向井有杆抽油系统诊断模型,研究了基于B/S（Brower/Server）模式的有杆抽油系统故障诊断方法,利用Internet技术和Web技术开发了相应的软件系统, 通过浏览器即可实现对有杆抽油系统快速、准确的故障诊断,并给出了诊断算例,诊断结果验证了该系统的有效性。基于B/S模式的有杆抽油系统故障诊断对避免井下作业的盲目性,提高系统效率,降低采油成本,实现油田企业信息化和提高油井的科学管理水平具有重要意义。