单螺杆泵采油系统启动扭矩动力学模型研究

单螺杆泵采油系统启动扭矩模型是螺杆泵井提高系统效率、进行故障诊断的理论基础。对启动过程中单螺杆泵的运动特点和受力情况进行分析，建立了该系统启动扭矩动力学模型。运用经典碰撞理论并考虑杆管非完全弹性碰撞的影响，利用该模型可计算出整个抽油杆柱的运动学和动力学参数。模型在二连油田B18-42井的应用结果表明，启动过程中的扭矩曲线在稳定时的井筒扭矩曲线左右摆动；延长启动时间可降低启动扭矩峰值，有效地解决螺杆泵井瞬时启动抽油杆扭矩过大造成的断杆问题。     

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.     

地面驱动式单螺杆泵抽油杆的动力学特性

应用Timoshenko梁－轴模型分析了单螺杆泵抽油杆的动力学特性,根据Timoshenko梁－轴模型的运动方程得出了单螺杆泵抽油杆运动方程的解。该分析方法可求出抽油杆作涡动时的变形,有效地了解抽油杆的动力特性。这种方法用于从理论上分析地面驱动式单螺杆泵抽油杆动力学特性,还必须进行实际验证。     

采油单螺杆泵接触压力有限元分析

单螺杆泵转子与定子橡胶间接触压力是影响磨损的重要原因,根据其工作原理和结构特点,用SolidWorks建立了油田用单螺杆泵的实体模型,利用基础试验确定了定子衬套橡胶的本构关系是Mooney-Rivlin模型,以及确定了本构关系中所需要的常数,适应了材料非线性.利用有限元分析软件ANSYS,经过多次尝试选用SOLID45和SOLID185单元,模拟螺杆泵工作参数建立有限元模型,运用ANSYS进行力学分析,得出接触压力的分布规律,为分析螺杆泵的磨损和寿命问题奠定基础.     

应用工况测试系统进行井下单螺杆泵的诊断分析

井下单螺杆泵工况诊断系统包括数据采集和数据分析优化两大部分 ,该系统的研制成功实现了井下单螺杆泵井生产状况的实时监测 ,能够帮助工程技术人员及时了解螺杆泵井的转速、扭矩和载荷等参数 ,并通过优化设计部分进行与理论值对比 ,从而指导螺杆泵井的维护工作 .通过现场应用 ,取得了井下单螺杆泵生产的第一手资料 ,尤其是直观地展示了螺杆泵启动阶段的运转特性 .目前已在 4口井上应用 ,结果证明了该系统的实用价值 .     

单螺杆压缩机星轮动力学特性研究

对单螺杆压缩机在无理论啮合误差时星轮的准静态载荷进行了分析,建立了相应的力平衡方程组;同时,在考虑啮合副存在啮合传动误差的基础上,运用冲击动载理论及啮合副传动精度分析结果,建立了计算实际啮合动载的数学模型,并用实验加以验证．研究结果为星轮设计、啮合副抗磨、减振及压缩机摩擦功耗精确计算等提供了动力学分析基础．     

地面驱动式单螺杆泵抽油杆的动力学特性

应用Timoshenko梁轴模型分析了单螺杆泵抽油杆的动力学特性 ,根据Timoshenko梁轴模型的运动方程得出了单螺杆泵抽油杆柱运动方程的解。该分析方法可求出抽油杆作涡动时的变形 ,有效地了解抽油杆的动力特性。这种方法用于从理论上分析地面驱动式单螺杆泵抽油杆动力特性 ,还须进行实际验证。     

单螺杆油气混输泵特性的试验研究

对输送气液两相混合物及纯液体时单螺杆油气混输泵的外特性进行了试验研究,通过改变泵排出闸门的开度和供气量的大小得到了在不同的吸入气液容积比下的外特性曲线。试验结果表明,当介质含气量为零时,会出现大量液体沿密封线泄漏的现象,应尽量避免长时间工作。但在输送空气和水两相混合物时,如果吸入气液容积比过大,则会出现强烈的振动和噪音,使泵的工作中断,一般应使吸入气液容积比在1.5:1～5:1范围内。在稳定工作区范围内,不同的含气量条件下,随着排出压头的增加,混合液总量稍有下降,轴功率直线上升,效率呈抛物线变化。     

基于高黏度介质的单螺杆泵试制研究与应用

单螺杆泵在抽取高黏度介质方面有独到的效果,通过产品的设计试验,总结出用聚四氟乙烯作定子材料的经验,并展望了今后产品的研究方向,该研究对桶装物料的输送有良好的推广价值。     

单螺杆油气混输泵轴向力分析和试验研究

根据单螺杆油气混输泵的啮合原理,对该泵的压力分布进行了分析,给出了单螺杆油气混输泵的轴向力计算公式。对单螺杆油气混输泵的轴向力进行了试验研究,所得的结果与理论计算结果相一致。本文的结论对单螺杆油气混输泵的设计制造和科学研究都具有一定的参考价值。     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型

用地面驱动螺杆泵采油时 ,井筒的弯曲或者抽油杆材质的不均匀性会导致抽油杆在井筒中的弯曲 ,从而改变抽油杆的受力状况。为了最大限度地减少因抽油杆受力的不确定性而对生产造成的危害 ,采用微元分析和分段迭代的方法 ,对抽油杆弯曲后的受力状况进行了研究。结果表明 ,除了正常作用在抽油杆上的扭矩和轴向力以外 ,抽油杆弯曲后还会受到由于弯曲变形引起的剪切应力、弯曲应力以及井筒与其接触的摩擦阻力和摩擦扭矩等。光杆扭矩和轴向力的计算方法应根据各种附加力的产生而发生改变。根据研究结果 ,建立了地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型 ,其计算结果与现场测试资料对比表明 ,该模型是比较准确的     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型

用地面驱动螺杆泵采油时，井筒的弯曲或者抽油杆材质的不均匀性会导致抽油杆在井筒中的弯曲，从而改变抽油杆的受力状况。为了最大限度地减少甲抽油杆受力的不确定性而对生产造成的危害，采用微元分析和分段迭代的方法，对抽油杆弯曲后的受力状况进行了研究。结果表明，除了正常作用在抽油杆上的扭短和轴向力以外，抽油杆弯曲后还会受到由于弯曲变形引起的剪切应力、弯曲应力以及井筒与其接触的摩擦阻力和摩擦扭短等。光杆扭矩和轴向力的计算方法应根据各种附加力的产生而发生改变。根据研究结果，建立了地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型，其计算结果与现场测试资料对比表明，该模型是比较准确的。     

基于能量守恒的螺杆泵动态充满程度计算模型及应用

螺杆泵举升作为主要举升方式已得到广泛应用,但受举升介质及工作参数影响螺杆泵性能不能有效发挥,限制了其泵效最大化。本论文针对螺杆泵采油存在的充不满现象,以螺杆泵泵下油管、吸入口和泵腔内液面为研究对象,分别建立相邻两截面间的伯努利方程,确定泵腔内液面高度;并根据转子运动规律,建立泵腔打开体积模型和进入流体体积模型,结合泵腔内液面高度确定螺杆泵的动态充满程度;通过对不同参数的模拟计算分析,动液面、转速是影响螺杆泵充不满的主要因素。现场5口井实际生产效果证明,本论文建立的计算模型误差小于10.3%。     

螺杆泵转子三维运动仿真分析及型线优化设计

利用三维有限元模型计算螺杆泵在过盈条件下的转子运动轨迹,分析在液压条件下液压力对定、转子相互作用的影响,得到液压条件下转子的运动规律,解释螺杆泵在运行过程中转子运动轨迹发生变化的机制。以改善螺杆泵的运行特性、降低扭矩为目的,提出同时改变螺杆泵转子节圆直径与偏心距的型线优化设计方法。结果表明,新方法能够较好地修正螺杆泵转子在定子内部的运动轨迹,提高螺杆泵的举升特性,延长螺杆泵的使用寿命。     

全金属单螺杆泵工作性能的仿真与实验研究

基于计算流体力学(CFD),选用三维瞬态湍流动网格模型,对双头全金属单螺杆泵进行流体仿真分析,编写CG宏函数实现动网格中流域动边界的行星运动,仿真研究不同黏度和转速对泵工作效率的影响,同时对该型全金属螺杆泵在不同黏度和转速下进行实验研究。结果表明:在稠油热采环境中,油液黏度较低(50 m Pa·s),提高转速可以有效改善容积效率和泵效;在稠油冷采环境中,油液黏度较高(50 m Pa·s),提高转速泵效先增大后减小,转速过大会引起定转子接触碰撞频率、油液对转子的正压力以及油液对转子的摩擦阻力的增大,使得泵效降低,容积效率维持在较高水平;该泵更适合于黏度较高液体的输送。     

船坞泵站泵装置模型优化试验研究

对船坞泵站泵装置进行了模型试验,讨论了水泵参数换算、试验结果及误差分析等问题,研究了导流方案与悬空高度对泵装置性能的影响．为提高泵装置性能,将原出水管道虹吸下降段及出口管径设计成渐扩管．试验结果表明,在悬空高度hp=0．76D0时,各种工况下进水流态平顺,流道内无涡带发生,水泵运行平稳,装置效率可提高0．5％-1．5％．     

双热源作用下螺杆泵定子非稳态温度场数值模拟

为了进一步探讨螺杆泵在油气田开发中出现的高温破坏问题,基于汽车滑移理论,采用单向解耦法,以GLB500和DGLB500螺杆泵为例分析定子温度场分布规律及散热性能,研究不同过盈量、转速下的定子增温。结果表明:螺杆泵定子温度场沿长轴对称分布,最高温度点位于定子橡胶衬套厚壁中心处,考虑摩擦生热时,最高温度点沿短轴方向向定子中心偏移;等壁厚螺杆泵散热性能较好且比较均匀,常规螺杆泵长轴方向散热能力优于短轴方向;不考虑摩擦生热时,定子增温与转子转速正相关,随定转子过盈量的增加呈抛物线趋势增加;在双热源作用下,定子增温随过盈量和转速急剧增加,并且等壁厚螺杆泵表现更为敏感。     

定向井有杆泵抽油系统数学模型的改进

通过对有杆泵抽油系统进行井身曲线的空间分析,运用空间解析几何原理,求得相邻单位元的轴向夹角,在此基础上进行节点受力与位移的动力学分析,建立了有杆泵抽油系统的修正模型。并以马岭南 29-11(1993/11/09)的井身曲线为例,计算对比了模型与传统模型的区别,结果表明方法简单易行,也没有计算量的显著增加,且可以极大地提高计算精度。