基于有限元模型的有桿抽油系統(tǒng)桿柱動力學(xué)規(guī)律研究.pdf

1、在有桿抽油系統(tǒng)中，抽油桿柱上連抽油機下連抽油泵，是機、桿、泵系統(tǒng)的中間部分。而有桿泵人工舉升系統(tǒng)的穩(wěn)定很大程度上依賴于桿柱的運行狀態(tài)，因此，有必要針對桿柱動力學(xué)規(guī)律進行研究。通過研究桿柱的動力學(xué)模型及其求解方法，可以準確地獲知桿柱在任意截面位置處的受力、變形以及運行狀態(tài)，這對于后續(xù)的研究無論是有桿抽油系統(tǒng)生產(chǎn)參數(shù)設(shè)計、工況診斷，還是行為預(yù)測都具有重要意義。
　　本論文采用有限元的方法對有桿抽油系統(tǒng)建立了三維有限元動力學(xué)方程并研究了

2、求解方法，根據(jù)環(huán)形流道多相流理論修正了桿、液摩阻系數(shù)矩陣計算模型和下邊界條件，建立了針對聚驅(qū)井抽油泵柱塞下行阻力的計算模型。主要內(nèi)容包括：
　　1.使用空間梁單元模型組建抽油桿柱的整體矩陣。構(gòu)造了位移插值函數(shù)，建立了插值函數(shù)矩陣。根據(jù)空間梁單元的特點，組裝了桿柱動力學(xué)三維有限元分析模型。最后，給出了動力學(xué)方程數(shù)值求解的方法。
　　2.研究了桿、液摩擦系數(shù)的計算模型，從氣液兩相在圓管中的流動計算入手，通過均質(zhì)模型進行相態(tài)折算，

3、通過當量直徑和當量粗糙度將圓管流動折算為環(huán)空流動，針對環(huán)形空間內(nèi)多相流體的混合流動，新建了粘滯摩阻系數(shù)的計算模型。
　　3.建立了針對聚驅(qū)井抽油泵柱塞下行阻力的計算模型。通過研究抽油泵柱塞的結(jié)構(gòu)，對抽油泵柱塞進行了受力分析和實驗研究，確定了有限單元模型求解的邊界條件。確定了有桿抽油系統(tǒng)抽油泵柱塞下沖程阻力變化規(guī)律，同時考慮了聚驅(qū)井生產(chǎn)條件、生產(chǎn)參數(shù)以及柱塞結(jié)構(gòu)參數(shù)對柱塞下行阻力的影響，并根據(jù)實驗結(jié)果確定了模型中的各項摩阻系數(shù)，提高