定向井抽油杆柱有限元优化设计方法

定向井抽油杆柱有限元优化设计方法

一、定向井抽油杆柱有限元优化设计方法(论文文献综述)

屈轶男[1](2020)在《有杆泵抽油系统杆柱的非线性有限元分析》文中认为目前,有杆泵抽油仍是国内外的主要采油方式。分析有杆泵抽油系统的力学行为,可达到优化系统参数和合理设计杆柱组合等目的。有杆泵抽油系统在已知工况下工作时,抽油杆柱各截面位移和对应载荷是系统的重要参数,因此精确预测各类组合杆柱在井下的动态行为具有重要意义。由于有限元方法不受计算方式的局限,可以考虑集中质量,且能直观展示杆柱位移和载荷的变化情况。因此,本文使用有限单元法,对抽油杆柱进行力学行为分析,主要研究内容如下:1)分析抽油杆柱的受力,建立有杆泵抽油系统杆柱动力学有限元分析模型,列出有限元动力方程。2)对抽油机机构的运动学模型进行分析,得出抽油机悬点的位移、速度和加速度与时间的关系式,即为波动方程的上边界条件;对抽油泵做动力学分析,获得波动方程的下边界条件;在不同时间段内对应的节点条件有所不同,需逐步求出。3)开展有杆泵抽油系统杆柱力学行为预测的有限元分析,对比分析实例中Newmark法,Wilson法和中心差分法的计算结果,最终选择Wilson方法进行计算;引入了模型中的三个非线性问题,并进行了分析和计算。4)由于玻璃钢-钢混合杆柱的广泛使用,且玻璃钢与钢的物理性质有所不同,尤其在考虑了钢质接箍的影响下,力学行为会有较大的变化;对组合比不同的混合杆进行研究,分析结果得出一些重要的结论。另外也分析了碳纤维-钢混合杆柱的动力学行为,可有效避免接头断脱。本文通过Matlab软件进行编程计算,根据较为精确的上下边界条件和初始条件,建立了适合钢杆,玻璃钢-钢混合杆和碳纤维-钢混合杆柱的有限元分析模型,预测结果与实测结果相差不大,为优选机、杆、泵等提供了理论依据,并开发了相关软件,具有一定的实用价值。

黄剑[2](2020)在《抽油杆管柱力学仿真分析与结构优化》文中研究指明石油作为重要的化石能源以及化工原料,在国民经济发展中占用重要地位。石油开采作为利用石油资源的前提,在整个石油行业中具有重要地位。现今技术条件下,石油的开采还是以有杆提升系统为主。作为石油有杆提升系统的关键部件,抽油杆柱的寿命是影响采油井免修期长短的重要因素。抽油杆柱的使用寿命与其受力状况密不可分,研究抽油杆柱工作中的受力情况是延长抽油杆柱使用寿命,延长采油井免修期的前提,因而具有极其重要的实际意义。针对此,本文主要进行了一下几个方面的研究:(1)本文结合国内外相关文献对抽油杆柱失效形式进行了分析,发现抽油杆主要受循环载荷,摩擦载荷作用,得出抽油杆柱主要的失效形式是疲劳断裂和偏磨失效。(2)本文在研究国内外关于抽油杆柱受力资料的前提下,考虑了杆柱重力、浮力、惯性力、固体摩擦力和流体摩擦力、流体作用力等对杆柱受力的影响,建立了抽油杆柱井下受力模型,并利用此模型,分析了抽油机冲次、冲程对杆柱受力的影响;分析了井斜角、井眼曲率对杆柱受力的影响;分析了抽油杆直径对杆柱寿命的影响;分析了防磨块的直径和安放位置对杆柱防偏磨的影响。(3)提出了针对抽油杆柱寿命的杆柱优化方法和针对减少杆柱偏磨的防磨块布置方法。主要包括抽油机抽汲参数的优化、抽油杆直径的优选、扶正器的大小和位置的优选等。(4)本文将抽油杆柱工作行为力学模型程序化,并以MATLAB GUI平台进行封装,编制了《抽油机井管杆系统力学仿真》软件,该软件可实现抽油杆柱井下受力分析及计算,杆柱接触行为分析及偏磨防治指导,分析抽油杆柱组合、井液性质、抽油泵、抽汲参数等因素对杆柱受力的影响,基于延长杆柱寿命的杆柱组合优化等。

李准[3](2020)在《油井能耗分析计算模型及相应的举升优化设计方法研究》文中指出传统的举升方式优化设计,立足于设计出能够满足指定产量的最优机、杆、泵参数,其实质是对能提供一定能量的举升装置(设备)本身的效率进行优化或优选,以达到既满足举升要求又节能的目的,但这种设计方法重点在于提高举升设备对外界(人工)输入能量的利用效率,忽略了生产井自身对储层所提供能量的有效利用情况的讨论。在地层能量不足的情况下,当井口压力为定值时,驱使一定的流体从井底流到井口的所需的总能量也是一定的,而在不同的举升位置举升时,流动过程中的能量消耗具有一定的差异,所需要举升设备提供的能量也是不一样的,也就是说在不同位置举升对天然能量利用程度是不一样的。因此,改善生产井对自身天然能量的利用情况,尽可能降低举升流体过程的能量消耗,对举升优化设计具有重要的意义。即使不考虑举升设备本身的效率问题,单从井筒多相流和油井流入动态的角度来说,在地层能量不足的情况下,下泵深度不同,泵所需提供的能量也是不同的,则天然能量利用效率也不同。本文首先基于这种思路研究直井不同产量下、不同深度处,保证正常生产所需举升能量的计算方法,并对相关的影响因素进行了敏感性分析,在此基础给出了油井本身效率的表征方法,建立油井效率的分析模型。定向井、斜直井等存在的不同倾斜程度的斜井段,为了研究井斜对井筒多相流能耗情况的影响,本文还建立了可以模拟不同倾角下的倾角井筒两相流动的实验装置,通过物理实验模拟研究了倾斜井筒倾角的变化对井筒多相流动规律特别是两相流流型转换界限的影响,为建立斜井对应的井筒能耗、举升压差和油井效率计算模型提供研究基础。本文还对深部油气藏和海上油田的开发过程中的深井、超深井所采用的组合式接替举升方式下的油井效率问题和系统效率问题进行了研究,接替举升方式的油井本身的效率不仅和各个举升点在井筒的位置有关,还应考虑各个举升点能量的匹配关系。针对现有的人工举升优化设中普遍缺少考虑油井本身的效率的问题,本文还在油井流入动态和井筒多相流的基础上,结合油气井系统节点分析法的思路,对油井本身的效率进行表征和计算,在此基础上进一步研究了综合考虑油井效率和举升设备效率的有杆泵优化设计方法。对于深井接替举升,研究不同举升位置组合、举升间距以及考虑各个位置所需举升压差的匹配关系下的井筒能耗和油井效率计算方法,并给出了对应的举升参数优化设计方法。

孙烁[4](2020)在《葡萄花油田油井防偏磨工艺技术研究与应用》文中提出葡萄花油田随着开发时间进入中后期,油田含水不断增高,油井杆管偏磨、光杆磨损情况较为严重。葡萄花油田年均出现偏磨井413井次,高含水严重偏磨井47井次,光杆磨损导致作业井197井次,分别占作业井数的18%、2.04%和8.8%。近年来针对杆管偏磨问题应用了外涂层接箍、综合保护器、浇注式扶正器等工具进行治理并取得了一定效果,但仍存在三方面问题:一是防偏磨措施应用方法缺乏理论指导,对应用位置设计缺少科学性分析;二是现有防偏磨治理措施对高含水严重偏磨井治理效果较差;三是未开展光杆磨损保护技术研究,光杆年均磨损180井次以上。通过调研,目前大庆油田在扶正器布位及防偏磨措施应用上,主要是根据生产经验及大数据统计,在直井泵上400米、斜井全井应用扶正器,同时在偏磨部位上下50米加装扶正器,但该方法存在偏磨部位不在防偏磨措施保护内、偏磨段上移及非偏磨井阻流等问题,缺乏具体理论依据。在高含水严重偏磨井方面,主要采用内衬复合管降低磨擦系数,减缓杆管偏磨程度,但该技术采用高分子内衬材料与油管机械压封结合,在化清时易出现高温导致内衬层脱落的问题。为此,本文开展油井防偏磨工艺技术研究,通过对偏磨形成的机理进行研究,从生产工况及油层特性入手,进行杆柱受力建模分析,为防偏磨措施应用提供科学依据;从油管内部进行处理降低磨擦系数和抽油杆底部加重降低弯曲挠度两方面入手,解决高含水生产井严重偏磨问题;对光杆外壁进行处理,提高光杆硬度,降低磨擦系数,解决光杆磨损问题,达到减缓油井偏磨程度的目的。并将上述防偏磨措施在葡萄花油田开展试验应用,取得了一定的效果。

魏强[5](2019)在《定向井抽油杆柱横向振动仿真与扶正器布点优化》文中提出随着油田开采的难度增大,越来越多的油田采用定向井采油设备,发生在定向井中的杆管偏磨现象也越来越严重。为了减少杆管偏磨的发生,各油田均采用安装扶正器的方式,将杆管偏磨转化成扶正器与油管的摩擦。目前对扶正器的配置方法是将相邻两扶正器之间的杆柱看做铅直杆柱,用抽油杆柱静力学方法计算抽油杆柱的横向最大挠度。但未考虑抽油杆柱所受的泵端交变载荷对于抽油杆柱横向振动的弯曲变形影响,也未深入研究杆柱在油管内弯曲变形的规律、杆管接触状态和接触压力等。为此本文进行进一步研究,分析了定向井抽油杆柱横向振动特性与扶正器配置间距的设计方法,本文主要开展了以下几个方面的工作:首先,根据定向井的测点数据模拟出完整井眼轨迹,得到定向井的二维井眼轨迹数据,分析了定向井抽油杆柱所受的环境载荷并对其所受的环境载荷进行简化。其次,考虑抽油杆柱受到的轴向交变载荷,建立了交变载荷作用下简支梁横向振动的力学模型及数学模型。运用有限差分法求解了四阶非线性偏微分方程,分析了轴向交变载荷下各因素对横向振动最大位移的影响,并将静载荷与交变载荷作用下的横向最大位移进行比较,得出了轴向交变载荷作用下的横向最大位移小于静载荷作用下的最大位移的结论。再次,建立了抽油杆柱有限元分析模型,考虑轴向交变载荷对横向振动刚度矩阵的影响,建立了整体杆柱的横向振动模型,得到轴向交变载荷下抽油杆柱横向振动的动态特性。将有限元方法下的杆柱横向振动特性与微分方程求得的横向振动特性进行对比,直观的展示出整体抽油杆柱在交变载荷下的横向振动情况。最后,介绍了现有抽油杆柱扶正器布置的方法,根据交变载荷下整体抽油杆柱的横向振动特性,提出了扶正器布置的新方法和布点优化的约束条件。

徐国慧[6](2019)在《稠油斜井有杆系统优化设计可视化软件研制》文中研究表明随着石油开发技术的提高及轻质原油储量的减少,稠油开采引起了石油界的高度重视,但仍面临许多难题。突出表现为粘滞摩擦阻力增大,光杆缓下冲次降低、杆柱疲劳磨损加重、原油进泵阻力加大、悬点载荷变化明显等问题,使稠油开采难度显着增加。原油粘度与井筒斜度的增大是导致稠油开采困难的根本原因,现有系统优化设计方法大多基于定值粘度构建杆柱力学模型,较少考虑井眼轨迹对杆柱力学分析的影响。因此,本文提出一种基于井筒产出液环空视粘度模型与三维杆柱力学模型的稠油斜井系统优化设计方法,且考虑添加内衬管、加重杆及扶正器的偏磨治理方案,为实现上述方法,采用C++编程语言研制了稠油斜井有杆抽油系统优化设计可视化软件平台。从系统优化设计方法研究到软件平台搭建主要包含以下几方面。在基本参数与系统参数计算方面。首先,针对普通杆柱组合与空心电加热杆柱组合的稠油斜井,分别建立基于Beggs-Brill压力增量迭代法的井筒压力分布模型与基于能量守恒方程的井筒温度分布模型;其次,考虑偏心当量间距,建立井筒产出液环空视粘度模型;最后,分别对普通杆柱组合新投产井、空心电加热杆柱组合新投产井及已投产井进行杆柱组合的优化设计。在杆柱力学模型研究与稠油进泵规律分析方面。考虑井筒产出液环空视粘度的变化与接箍、扶正器对杆柱受力的影响,对普通杆柱组合与空心电加热杆柱组合的稠油斜井分别建立杆柱力学模型,并分析了由杆柱下行摩擦阻力变化引起的杆柱缓下现象;通过对多级杆柱受力的分析,制订添加内衬管、加重杆及扶正器的偏磨治理方案,实现了基于偏磨治理的稠油斜井有杆抽油系统优化设计;利用Fluent软件分析冲程、冲次及粘度等不同因素对稠油进泵规律的影响。在可视化软件平台研制方面。运用VS2010开发工具搭建软件平台的系统框架,结合Access数据库技术设计软件平台的数据结构,利用Open GL技术实现软件平台井眼轨迹、杆管接触状态等的三维动态仿真及优化设计结果的可视化显示。

孙亮[7](2018)在《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》文中研究表明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;基于抽油杆杆体、接箍和扶正器与油管磨损的几何模型,建立了杆体、接箍和扶正器摩擦磨损的数学模型;考虑杆体的变形和磨损,建立了杆体多轴应力的计算模型;在控制杆管接触压力及单根杆扶正器最多个数的基础上,考虑杆柱磨损寿命,建立了定向井扶正器布点优化方法。应用VB编程开发了《基于杆管接触状态仿真的定向井扶正器布点优化设计系统》软件,可进行杆管偏磨区域与接触压力仿真、扶正器防偏磨效果评价、抽油杆柱寿命预测和定向井扶正器布点优化设计。

李晨曦[8](2018)在《聚驱定向井防偏磨措施优化》文中提出随着油田采油难度的逐渐增加,定向井采油工程越来越受到国内外油田的重视,开发定向井的项目也越来越多。随着水驱转聚驱油井数目的增加,采收率有明显的提高,但同时在机采工艺技术方面也出现一些新的问题。本文通过查阅大量的国内外相关文献资料,总结了国内外学者专家对定向井抽油杆管柱接触状态进行了分析,以此为基础对定向井抽油杆柱扶正器配置方法进行了研究,对抽油杆柱与油管柱的磨损寿命进行了研究。在此基础上深入细致地分析了引起油井偏磨的因素,由于抽油机井的偏磨问题已经成为制约油田管理水平的提高和影响实现降本增效的难题,主要是进行了抽油机井杆柱的受力分析、引起油井偏磨的因素和偏磨防治措施。研究斜井抽油泵防偏磨工作原理“通过对抽油杆柱、油管及抽油泵的优化完成斜井有杆抽油系统优化设计的目标”,达到预期的防偏磨效果,满足斜井生产的要求,提高定向井有杆泵采油的效率。

吕庆东[9](2017)在《直井抽油机举升杆管接触偏磨分析》文中认为杆管柱偏磨问题一直是油田工程技术人员研究的重点问题,目前普遍认为抽油杆柱在油管柱内失稳屈曲是偏磨的根本原因,由杆管偏磨造成的抽油杆磨断、抽油管泄露等问题给油田生产造成的经济损失巨大。一方面,杆管偏磨增加了检泵作业次数,另一方面也减少了油井产量。本文在建立抽油杆柱环境载荷仿真模型的基础上,基于有限元理论进一步研究了抽油杆柱屈曲变形问题。以Visual Basic和ANSYS的接口技术为支撑,开发了适宜油田使用的杆管柱接触状态仿真计算软件。本文的研究成果为进一步研究铅垂抽油机井杆管磨损奠定了基础,具有实际意义。本文综合考虑了抽油杆柱的轴向分布力、惯性力、抽油杆柱浮力、抽油杆柱与井液之间的摩擦力、泵端集中载荷及接箍处集中力的综合影响,分别建立了抽油机井环境载荷仿真模型和井下抽油杆柱力学模型。基于稳定性理论研究,建立了压杆屈曲模型;基于有限变形理论,分别建立了抽油杆柱几何非线性方程和接触非线性方程,并给出了边界条件方程;以三维空间梁单元为技术依托,综合考虑了结构刚度和几何刚度对单元矩阵的影响,建立了基于ANSYS的抽油杆柱屈曲临界载荷仿真模型,分别采用特征值法和非线性方法针对均布力作用下的抽油杆柱屈曲临界载荷和屈曲模态进行求解。以理想条件下的抽油杆柱的屈曲构型为基础,建立了均布力作用下的抽油杆柱螺旋屈曲仿真模型,并基于有限元方法建立了杆管接触状态仿真模型和抽油杆柱瞬态动力学仿真模型,给出了不同条件下的抽油杆柱接触状态分布、接触压力分布的模拟结果。基于Visual Basic 6.0和APDL语言编制了杆管柱接触状态仿真分析软件,参数化的建模方式、批处理方式可以高效快捷的模拟计算油田杆管柱接触问题。能够实现杆管偏磨临界轴向压力计算、杆管接触压力计算及杆管偏磨区域分析。

梁毅,樊松,甘庆明,雷宇,郭靖,赵春,石海霞,钟英[10](2017)在《低渗透油田抽油机井优化设计新方法研究与应用》文中提出长庆油田采用有杆泵采油,是典型的"三低"油藏,机采系统中抽油设备占投资成本18%、电费占运行成本35%。与东部高产油田相比,机采系统抽汲参数匹配难度大,且采用传统设计方法,造成油井效率低、能耗及成本高。因此,迫切需要研究新的抽油机井优化设计方法,实现油田经济有效开发。本文通过研究低渗透油田产液和载荷变化规律,形成了供排协调优选抽油泵径技术;建立H级高强度抽油杆设计方法;优化出不同泵挂范围悬点载荷计算公式;建立了抽油机精细选型图版,从源头上控制机采井成本和能耗。该技术在长庆油田推广应用25000余口井,与2010年相比,全油田系统效率20.5%提高到22.0%,抽油机悬点载荷降低11.7k N;降低了抽油机机型,节约一次性投资2亿元;年节约用电6900万度、节约电费4278万元,减少碳排放56923吨。该技术的综合应用,有效降低了抽油机井悬点载荷,降低了抽油机型号,可达到降低成本、节能降耗的目的。该技术创新了一种分段准确预测定向井载荷方法,提出了应用高强度抽油杆全新理念设计,形成了抽油机井采油设计新方法,为长庆油田实现"低成本、可持续"发展提供重要技术支撑,对中石油油井降本增效具有良好示范作用。

二、定向井抽油杆柱有限元优化设计方法(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、定向井抽油杆柱有限元优化设计方法(论文提纲范文)

(1)有杆泵抽油系统杆柱的非线性有限元分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 有杆泵抽油系统概述
    1.2 国内外有杆抽油系统的研究发展情况
        1.2.1 抽油杆柱的技术发展情况
        1.2.2 抽油机的技术发展情况
        1.2.3 抽油泵的技术发展情况
    1.3 国内外有关抽油杆动力学分析的发展现状
    1.4 本课题的研究目的及意义
    1.5 本课题的主要研究内容
    1.6 创新点
第二章 抽油杆柱的动力学有限元模型
    2.1 有限元法概述
    2.2 抽油杆柱的动力学有限元模型
        2.2.1 抽油杆柱受载分析
        2.2.2 建立一维波动方程
        2.2.3 建立抽油杆柱有限元模型
    2.3 单元矩阵与整体矩阵
        2.3.1 单元刚度矩阵
        2.3.2 单元质量矩阵
        2.3.3 单元阻尼矩阵
        2.3.4 系统矩阵的集合
    2.4 本章小结
第三章 有杆泵抽油系统的运动状态
    3.1 概述
    3.2 抽油机运动学和动力学分析
        3.2.1 抽油机几何关系分析
        3.2.2 抽油机悬点运动分析
        3.2.3 抽油机悬点载荷
        3.2.4 理论示功图及其分析
    3.3 抽油泵工作状态分析
        3.3.1 抽油泵工作原理
        3.3.2 非线性的泵负荷时间函数
    3.4 抽油杆柱动态特性有限元模型的求解
        3.4.1 抽油杆柱的固有频率和振型
        3.4.2 抽油杆柱的动力响应计算方法
    3.5 用有限元法处理抽油系统中的非线性问题
        3.5.1 抽油杆柱质量的非线性
        3.5.2 泵荷载的非线性
        3.5.3 泵位移的非线性
    3.6 本章小结
第四章 不同算法的钢制抽油杆柱力学行为分析
    4.1 不同算法预测
        4.1.1 Newmark数值积分法
        4.1.2 Wilson-θ法
        4.1.3 中心差分法
    4.2 实例分析
        4.2.1 三种计算方法对比分析实例
        4.2.2 单级钢杆实例分析
        4.2.3 多级钢杆实例分析
    4.3 本章小结
第五章 不同材料抽油杆柱组合的力学行为分析
    5.1 不同材料的抽油杆柱及接箍
        5.1.1 玻璃钢抽油杆
        5.1.2 碳纤维抽油杆
        5.1.3 接箍
    5.2 接箍对杆柱力学行为产生的影响
    5.3 玻璃钢-钢混合抽油杆柱动力学行为分析
        5.3.1 抽油杆柱的振动特性
        5.3.2 混合杆柱固有频率的计算
        5.3.3 实例分析
    5.4 碳纤维-钢混合抽油杆柱动力学行为分析
        5.4.1 建立有限元模型
        5.4.2 实例分析
    5.5 有杆抽油系统软件设计
        5.5.1 软件界面展示
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 开展的工作
    6.2 结论
    6.3 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果

(2)抽油杆管柱力学仿真分析与结构优化(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 抽油杆柱受力分析研究现状
        1.2.2 基于牛顿第二运动定律的力学模型
        1.2.3 基于动量定理和动量矩定理的动力学微分方程力学模型
        1.2.4 抽油杆防偏磨研究现状
        1.2.5 常用防偏磨技术
    1.3 研究的技术路线
    1.4 论文主要研究内容
第二章 机采井工况调研与数据整理
    2.1 测斜数据
    2.2 井眼轨迹拟合
    2.3 机采井工况数据整理及分析
第三章 抽油杆管柱受力分析
    3.1 基本假设
    3.2 抽油杆柱三维力学模型建立
    3.3 边界条件及载荷计算
        3.3.1 抽油杆管柱所受重力
        3.3.2 抽油杆柱所受浮力
        3.3.3 抽油杆柱和井液柱的惯性力
        3.3.4 抽油杆柱与井液之间的摩擦力
        3.3.5 井液流动对抽油杆柱的作用力
        3.3.6 液柱载荷
        3.3.7 沉没压力产生的作用力
        3.3.8 井液通过游动阀的阻力
        3.3.9 抽油泵柱塞所受摩擦力
        3.3.10 井液与油管之间的摩擦力
        3.3.11 抽油杆柱与油管之间的摩擦力
        3.3.12 井口回压造成的载荷
    3.4 游梁式抽油机力学模型建立
    3.5 力学模型验证
    3.6 影响抽油杆柱受力的关键因素分析
        3.6.1 抽油机及杆管泵参数
        3.6.2 抽油机运行参数对杆柱受力的影响
        3.6.3 井眼轨迹对杆柱受力的影响
第四章 杆管接触分析及偏磨防治
    4.1 大庆油田某区块油井管杆接触行为分析
    4.2 抽油杆扶正器安放位置计算方法
    4.3 杆管服役周期计算
    4.4 杆柱结构优化方法
第五章 抽油杆柱受力分析力学仿真分析软件设计
    5.1 软件简介
    5.2 软件设计说明
        5.2.1 软件编写目的
        5.2.2 软件支撑环境
        5.2.3 软件总体设计
        5.2.4 程序主要参数描述
        5.2.5 软件主要功能
    5.3 软件功能展示
        5.3.1 进入系统
        5.3.2 参数输入
        5.3.3 运算与保存
        5.3.4 结果提取与保存
    5.4 抽油杆柱受力分析力学仿真软件计算实例
        5.4.1 油井X2计算实例
        5.4.2 油井P4计算实例
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
个人简介

(3)油井能耗分析计算模型及相应的举升优化设计方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 前言
    1.1 研究目的与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 井筒多相流研究
        1.2.2 常见人工举升方式的研究
        1.2.3 组合举升方式的研究
        1.2.4 系统效率计算方法研究
        1.2.5 系统效率计算模型研究
        1.2.6 小结
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法、技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技术路线
第2章 直井油井效率计算模型分析
    2.1 直井流入动态研究
    2.2 井筒温度计算原理及步骤
    2.3 单点举升条件下的油井效率分析
        2.3.1 单相流情况下的油井举升效率分析
        2.3.2 多相流情况下油井效率分析
        2.3.3 直井单点举升情况下的举升压差计算方法研究
        2.3.4 不同举升位置举升压差敏感性分析
        2.3.5 直井单点举升情况下的油井效率计算分析
    2.4 小结
第3章 斜井单点举升情况下的油井效率计算模型
    3.1 斜井流入动态研究
    3.2 斜井多相管流研究
        3.2.1 倾斜井筒实验设计
        3.2.2 实验装置
        3.2.3 实验流程
        3.2.4 实验结果分析
    3.3 斜井单点举升举升压差和油井效率计算方法
    3.4 本章小结
第4章 接替举升方式下油井效率分析计算方法研究
    4.1 接替举升条件下油井压力剖面计算
    4.2 接替举升条件下的举升压差和油井效率计算分析
    4.3 小结
第5章 举升参数优化设计研究
    5.1 有杆泵井抽油系统效率组成分析
    5.2 基于油井效率和设备系统效率的举升参数优化设计
    5.3 电潜泵井的系统效率计算方法
    5.4 接替举升条件下的油井效率和系统效率计算分析
        5.4.1 同种容积泵接替举升条件下的系统效率计算模型
        5.4.2 气举+电潜泵下的系统效率计算分析
    5.5 小结
第6章 软件编制和实例分析
    6.1 软件编制
        6.1.1 抽油泵系统优化设计
        6.1.2 潜油电泵优化设计系统
        6.1.3 气举+电潜泵设计内容
    6.2 实例计算分析
第7章 结论
参考文献
附录A 公式解释
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集

(4)葡萄花油田油井防偏磨工艺技术研究与应用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
创新点摘要
前言
    1、研究目的及意义
    2、国内外研究现状
    3、研究内容
第一章 油井偏磨机理研究及原因分析
    1.1 葡萄花油田偏磨情况
        1.1.1 葡萄花油田杆管偏磨现状
        1.1.2 偏磨情况统计
    1.2 油井偏磨特点
    1.3 油井杆管偏磨机理
    1.4 抽油井偏磨的影响因素
        1.4.1 井身结构影响
        1.4.2 抽油杆和油管弯曲的影响
        1.4.3 油井抽汲参数的影响
        1.4.4 泵运行环境的影响
        1.4.5 沉没度的影响
        1.4.6 含水率的影响
        1.4.7 杆管的腐蚀影响
        1.4.8 抽油杆油管合理搭配的影响
        1.4.9 井口回压,井口装置的影响
第二章 抽油杆柱力学模型的建立
    2.1 抽油杆柱受力分析模型建立
        2.1.1 上冲程载荷分析
        2.1.2 下冲程载荷分析
    2.2 利用大变形理论求解抽油杆与油管接触力及接触点
        2.2.1 抽油杆的运动方程
        2.2.2 抽油杆的屈曲微分方程
    2.3 直井抽油杆柱最下端的轴向集中载荷及单跨受力分析
        2.3.1 直井抽油杆柱最下端的轴向集中载荷
        2.3.2 跨抽油杆上端的轴向力
        2.3.3 每跨抽油杆单位均布载荷
    2.4 斜井抽油杆柱失稳力学模型
        2.4.1 井眼轨迹三次样条插值
        2.4.2 井眼轨迹任意一点空间位置计算
        2.4.3 斜井杆柱受力情况分析
第三章 葡萄花油田偏磨技术的研究
    3.1 防偏磨措施布位软件编程
        3.1.1 基本运行框图
        3.1.2 输入界面设计
        3.1.3 优化结果输出界面设计
    3.2 激光熔覆复合涂层技术
    3.3 加重杆防偏磨技术试验
    3.4 高分子涂层接箍
        3.4.1 应用效果
    3.5 抽油杆综合保护器
        3.5.1 工作原理
        3.5.2 设备的功能与使用特性
        3.5.3 应用效果
    3.6 浇注式尼龙扶正器
        3.6.1 设备的特性
        3.6.2 应用效果
第四章 防偏磨技术现场应用效果及评价
    4.1 防偏磨措施布位软件应用效果及评价
        4.1.1 指导性正压力范围的确定
        4.1.2 符合率验证
    4.2 激光融覆内涂层技术试验效果
    4.3 效益分析及技术评价
        4.3.1 效益分析
        4.3.2 技术评价
    4.4 小结
结论
参考文献
作者简介、发表文章及研究成果目录
致谢

(5)定向井抽油杆柱横向振动仿真与扶正器布点优化(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 抽油杆柱横向振动研究现状
        1.2.2 抽油杆柱扶正器布点优化的研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 定向井井眼轨迹描述及环境载荷分析
    2.1 井眼轨迹描述
    2.2 抽油杆柱受力分析
        2.2.1 接箍与扶正器处的轴向集中载荷
        2.2.2 泵端轴向集中载荷
        2.2.3 抽油杆柱横向分布载荷
        2.2.4 抽油杆柱轴向分布载荷
    2.3 本章小结
第3章 基于简支梁模型的杆柱横向振动分析
    3.1 静力学挠度计算方法
    3.2 动力学挠度计算方法
        3.2.1 抽油杆柱横向振动力学模型
        3.2.2 抽油杆柱横向振动数学模型
        3.2.3 边界条件
    3.3 抽油杆柱横向振动仿真模型求解
    3.4 仿真实例
        3.4.1 轴向静载荷对简支梁最大挠度的影响
        3.4.2 轴向交变载荷对简支梁最大挠度的影响
        3.4.3 轴向载荷对简支梁最大挠度影响
        3.4.4 倾角变化对简支梁最大挠度的影响
        3.4.5 静动载荷下简支梁最大挠度点比较
        3.4.6 冲次对于简支梁横向振动的影响
    3.5 本章小结
第4章 基于有限元模型的杆柱横向振动分析
    4.1 抽油杆柱横向振动有限元模型
        4.1.1 力学模型
        4.1.2 单元刚度矩阵和质量矩阵
        4.1.3 整体刚度矩阵和质量矩阵
    4.2 杆管碰撞条件与碰撞力
    4.3 求解抽油杆柱运动微分方程
    4.4 仿真实例
        4.4.1 单根杆柱仿真实例
        4.4.2 整体杆柱仿真实例
    4.5 本章小结
第5章 抽油杆柱扶正器布点优化设计
    5.1 扶正器布置论述
        5.1.1 扶正器的分类
        5.1.2 扶正器材质的选择
    5.2 扶正器布置优化设计方法
        5.2.1 扶正器配置方法
        5.2.2 目标函数
        5.2.3 优化算法
    5.3 基于杆柱最大挠度的扶正器布点实例
        5.3.1 均布扶正器作用下抽油杆柱横向振动特性
        5.3.2 扶正器布点优化
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

(6)稠油斜井有杆系统优化设计可视化软件研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文课题来源
    1.2 论文研究的背景及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 有杆抽油系统杆柱力学模型与动态参数模拟方法的研究现状
        1.3.2 稠油井井筒温度模型与稠油流变特性的研究现状
        1.3.3 稠油井产出液环空流动规律与稠油粘度模型的研究现状
        1.3.4 系统优化设计软件的研究现状
    1.4 论文研究的主要内容
    1.5 论文研究的技术路线
第2章 软件需求分析及软件框架搭建
    2.1 软件需求分析
        2.1.1 软件预期功能组成
        2.1.2 软件总体框架搭建
    2.2 软件功能模块划分
    2.3 软件数据库设计
        2.3.1 数据库类型选择
        2.3.2 Access数据库设计
第3章 稠油斜井井筒管流计算与视粘度模型构建
    3.1 稠油斜井井液流入动态计算
        3.1.1 稠油斜井产能预测分析
        3.1.2 稠油斜井流体物性参数计算
        3.1.3 稠油斜井井筒压力分布模型构建
    3.2 稠油斜井井筒温度分布模型构建
        3.2.1 基于经验公式的井筒温度分布模型构建
        3.2.2 基于能量守恒方程的井筒温度分布模型构建
        3.2.3 空心电加热杆柱组合的井筒温度分布模型构建
    3.3 基于幂律流体的井筒产出液环空视粘度模型构建
        3.3.1 沃尔特经验粘温模型构建
        3.3.2 稠油斜井幂律指数与稠度系数计算
        3.3.3 井筒产出液环空视粘度模型构建
第4章 稠油斜井有杆抽油系统优化设计
    4.1 有杆抽油系统抽油设备初选
        4.1.1 抽油机与抽油泵的初选
        4.1.2 下泵深度的确定
    4.2 稠油斜井有杆抽油系统杆柱力学模型构建
        4.2.1 基于井筒产出液环空视粘度模型的杆柱力学计算
        4.2.2 普通杆柱组合稠油斜井的杆柱力学模型构建
        4.2.3 空心电加热杆柱组合稠油斜井的杆柱力学模型构建
        4.2.4 稠油斜井杆柱缓下现象分析
        4.2.5 稠油斜井杆柱力学模型实例分析
    4.3 稠油进泵规律研究
        4.3.1 抽稠泵流体分析模型构建及边界条件设置
        4.3.2 抽油杆一个周期运动规律泵内流场分析
        4.3.3 稠油斜井的泵效分析
第5章 基于偏磨治理的稠油斜井系统优化设计
    5.1 基于偏磨治理的稠油斜井系统优化流程及目标函数设计
        5.1.1 稠油斜井系统优化设计流程分析
        5.1.2 稠油斜井系统优化设计目标函数构建
    5.2 稠油斜井杆管偏磨治理方案设计
        5.2.1 加重杆偏磨治理方案设计
        5.2.2 扶正器偏磨治理方案设计
        5.2.3 内衬管偏磨治理方案设计
        5.2.4 偏磨治理方案优选
    5.3 稠油斜井杆柱组合优化设计
        5.3.1 新投产井的普通杆柱组合设计
        5.3.2 新投产井的空心电加热杆柱组合设计
        5.3.3 已投产井的杆柱组合优化
第6章 软件平台的搭建及实例分析
    6.1 软件平台的搭建
        6.1.1 软件平台主界面设计
        6.1.2 软件平台操作界面设计
        6.1.3 软件平台数据维护与管理
    6.2 三维可视化显示及人机交互操作功能的实现
        6.2.1 模型的三维可视化显示设计
        6.2.2 人机交互操作功能的实现
    6.3 应用实例分析
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢

(7)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(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的目的及意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 抽油机井杆管接触状态预测的研究现状
        1.2.2 抽油杆柱扶正器布点优化的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 定向井杆柱弯曲变形规律仿真的力学模型与环境载荷
    2.1 抽油杆柱静力学仿真的力学模型
    2.2 抽油泵柱塞与泵筒之间液体摩擦载荷的仿真模型
        2.2.1 正交试验方案的确定
        2.2.2 柱塞-泵筒间隙流场仿真计算
        2.2.3 柱塞-泵筒间液体摩擦力仿真结果分析
    2.3 接箍、扶正器沿程水力阻力的仿真模型
        2.3.1 抽油杆接箍与油管间隙流场的数值模拟
        2.3.2 扶正器与油管间隙流场的数值模拟
    2.4 抽油泵柱塞液体载荷的仿真模型
    2.5 本章小结
第3章 基于杆管接触压力控制的扶正器布点优化设计
    3.1 抽油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型
        3.1.1 抽油杆柱受力变形的空间梁单元仿真模型
        3.1.2 杆管接触状态的弹簧元模型
        3.1.3 整体抽油杆柱与油管接触状态的仿真模型
    3.2 基于扶正器摩擦磨损试验的控制压力确定
    3.3 扶正器布点优化方法
        3.3.1 单根杆上扶正器布点原则
        3.3.2 优化设计变量
        3.3.3 优化设计的目标函数
        3.3.4 约束条件
        3.3.5 优化算法
    3.4 本章小结
第4章 基于杆管磨损寿命控制的扶正器布点优化设计
    4.1 抽油杆柱磨损与疲劳寿命的可靠性预测方法
        4.1.1 抽油杆柱磨损规律的预测模型
        4.1.2 偏磨影响的杆体多轴应力分析
        4.1.3 抽油杆柱寿命的可靠性预测模型
    4.2 考虑杆柱磨损寿命的扶正器布点优化设计方法
        4.2.1 优化设计变量
        4.2.2 优化设计的目标函数
        4.2.3 约束条件
        4.2.4 优化算法
    4.3 本章小结
第5章 软件开发与实际应用
    5.1 软件开发与软件功能
    5.2 仿真实例与结果分析
        5.2.1 抽油杆柱寿命预测
        5.2.2 扶正器布点优化设计
    5.3 仿真精度验证
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间的科研任务与主要成果
致谢

(8)聚驱定向井防偏磨措施优化(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究及应用现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容
第二章 定向井抽油机的悬点运动规律
    2.1 抽油机的悬点运动规律
        2.1.1 简谐运动模型
        2.1.2 曲柄滑块机构模型
    2.2 纵横弯曲的挠度计算公式
        2.2.1 挠度计算公式
        2.2.2 定向井套管挠曲方程的建立
    2.3 抽油杆柱的轴向力分布的计算
    2.4 聚驱定向井抽油杆受力分析
        2.4.1 抽油机悬点速度、加速度变化曲线
        2.4.2 抽油杆柱受力计算
第三章 聚驱定向抽油机悬点载荷计算
    3.1 聚合物溶液对抽油杆的沿程阻力试验研究
        3.1.1 不同聚合物浓度的径向力
        3.1.2 抽油杆柱的重力产生的悬点载荷
    3.2 液柱的重力产生的悬点载荷
    3.3 振动载荷与惯性载荷
    3.4 摩擦载荷
    3.5 其它载荷
    3.6 直井悬点的载荷计算
        3.6.1 直井悬点的最大最小载荷
        3.6.2 悬点载荷计算结果
    3.7 聚驱定向井悬点载荷计算方法的修正
第四章 聚驱定向井防偏磨措施优化设计
    4.1 扶正器间距优化方法
        4.1.1 两扶正器间抽油杆柱段的弯曲变形
        4.1.2 扶正器合理配置间距设计
    4.2 偏磨预测结果及扶正器优化结果
    4.3 聚驱定向井泵效分析及提高泵效的建议
        4.3.1 影响泵效的因素分析
        4.3.2 影响泵效的临界井斜角和见聚浓度
        4.3.3 聚驱抽油杆寿命统计分析及预测
        4.3.4 抽油机井工作寿命统计分析
结论
附录A 软件示例图
附录B 变量说明
参考文献
致谢

(9)直井抽油机举升杆管接触偏磨分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 抽油杆柱稳定性问题研究
        1.2.2 杆管柱力学问题研究
        1.2.3 杆管柱偏磨分析
    1.3 本文研究的主要内容
第2章 杆管偏磨分析力学模型及临界载荷解析解
    2.1 杆管偏磨分析力学模型及环境载荷分析
        2.1.1 杆管偏磨分析力学模型
        2.1.2 抽油杆环境载荷仿真模型
    2.2 抽油杆柱中位点计算模型
    2.3 抽油杆柱屈曲临界载荷数学模型
        2.3.1 理想抽油杆柱屈曲临界载荷数学模型
        2.3.2 均布力作用下抽油杆柱屈曲临界载荷数学模型
    2.4 抽油杆柱临界载荷数学模型计算
        2.4.1 理想抽油杆柱屈曲临界载荷解析解
        2.4.2 均布力作用下抽油杆柱屈曲临界载荷解析解
    2.5 本章小结
第3章 抽油杆柱屈曲临界载荷有限元分析
    3.1 抽油杆柱有限元模型的建立
        3.1.1 空间梁单元的设置
        3.1.2 有限元模型的建立
    3.2 抽油杆柱屈曲临界载荷仿真模型
        3.2.1 特征值屈曲分析仿真模型
        3.2.2 非线性屈曲分析仿真模型
    3.3 抽油杆柱屈曲临界载荷分析
        3.3.1 特征值屈曲临界载荷计算
        3.3.2 非线性屈曲临界载荷计算
    3.4 本章小结
第4章 抽油杆柱屈曲后杆管接触压力与偏磨区域分析
    4.1 抽油杆螺旋屈曲分析
        4.1.1 基本假设
        4.1.2 螺旋屈曲微分方程
    4.2 抽油杆-油管柱有限元模型的建立
        4.2.1 抽油杆柱非线性分析
        4.2.2 接触单元分析
        4.2.3 有限元模型的建立
    4.3 杆管柱接触状态仿真计算
        4.3.1 杆管柱接触状态计算
        4.3.2 静态下抽油杆柱变形状态分析
        4.3.3 静态下杆管柱接触压力分析
        4.3.4 泵端集中载荷对杆管柱接触状态的影响
        4.3.5 接箍、扶正器对杆管柱接触状态的影响分析
    4.4 本章小结
第5章 抽油杆柱瞬态动力学分析
    5.1 瞬态动力学仿真模型
        5.1.1 抽油杆柱瞬态动力学分析理论模型
        5.1.2 抽油杆柱瞬态动力学分析有限元模型
    5.2 瞬态动力学仿真模型的计算
        5.2.1 抽油杆柱瞬态动力学计算
        5.2.2 动态下抽油杆柱变形状态分析
        5.2.3 动态下杆管柱接触压力分析
        5.2.4 接箍、扶正器对杆管柱接触状态的影响分析
    5.3 本章小结
第6章 杆管接触状态仿真分析软件开发
    6.1 开发语言简介
        6.1.1 Visual Basic语言概述
        6.1.2 APDL参数化设计语言
    6.2 软件接口编程
        6.2.1 ANSYS批处理程序
        6.2.2 数据流传递
    6.3 软件设计
        6.3.1 功能模块
        6.3.2 流程设计
        6.3.3 界面展示
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

四、定向井抽油杆柱有限元优化设计方法(论文参考文献)

  • [1]有杆泵抽油系统杆柱的非线性有限元分析[D]. 屈轶男. 西安石油大学, 2020(11)
  • [2]抽油杆管柱力学仿真分析与结构优化[D]. 黄剑. 长江大学, 2020(02)
  • [3]油井能耗分析计算模型及相应的举升优化设计方法研究[D]. 李准. 中国石油大学(北京), 2020(02)
  • [4]葡萄花油田油井防偏磨工艺技术研究与应用[D]. 孙烁. 东北石油大学, 2020(03)
  • [5]定向井抽油杆柱横向振动仿真与扶正器布点优化[D]. 魏强. 燕山大学, 2019(03)
  • [6]稠油斜井有杆系统优化设计可视化软件研制[D]. 徐国慧. 中国石油大学(华东), 2019(09)
  • [7]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[D]. 孙亮. 燕山大学, 2018(05)
  • [8]聚驱定向井防偏磨措施优化[D]. 李晨曦. 东北石油大学, 2018(01)
  • [9]直井抽油机举升杆管接触偏磨分析[D]. 吕庆东. 燕山大学, 2017(04)
  • [10]低渗透油田抽油机井优化设计新方法研究与应用[A]. 梁毅,樊松,甘庆明,雷宇,郭靖,赵春,石海霞,钟英. 2017IPPTC国际石油石化技术会议论文集, 2017

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定向井抽油杆柱有限元优化设计方法
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