螺桿泵桿柱結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析及數(shù)值仿真.pdf

1、本文以整體抽油桿柱為研究對象,考慮了抽油桿柱結(jié)構(gòu)與油管內(nèi)壁的間隙和接觸狀態(tài)、井眼曲率等因素的影響,建立了整體抽油桿柱非線性力學(xué)模型,它能夠較為準(zhǔn)確地描述抽油桿柱的受力變形狀態(tài).同時(shí),針對抽油桿柱與油管內(nèi)壁在不同井深和不同井眼圓周方向上的隨機(jī)接觸摩擦,應(yīng)用"動(dòng)力間隙元"和空間梁單元理論,結(jié)合沖量定理,來描述抽油桿柱這類碰撞接觸問題.采用Newmark直接積分法,建立了抽油桿柱非線性瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的有限單元法,為抽油桿柱的動(dòng)力學(xué)分析提供了一種行

2、之有效的數(shù)值計(jì)算方法.根據(jù)整體抽油桿柱動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果,結(jié)合抽油桿柱材料和結(jié)構(gòu)特性,可對抽油桿柱強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià),設(shè)計(jì)合理的扶正器安放位置.經(jīng)北2-6-41等井的應(yīng)用表明,其設(shè)計(jì)結(jié)果更趨于合理和可靠,避免了抽油桿柱發(fā)生脫斷、偏磨事故.基于動(dòng)力學(xué)分析理論,結(jié)合地面控制裝置,提出了恒液面控制方法.經(jīng)大慶油田5口井試驗(yàn)表明,83﹪的控制點(diǎn)液面高度誤差均在50m內(nèi),滿足了工程需要,實(shí)現(xiàn)了螺桿泵恒液面控制目的.根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)理論以及0penGL函數(shù)庫圖

3、形處理的特性,研究了細(xì)長桿柱三維仿真實(shí)現(xiàn)的方法.結(jié)合桿柱自身幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn),利用三角形和四邊形有機(jī)的組裝,構(gòu)造了桿柱的外殼,并通過桿柱軸線上關(guān)鍵點(diǎn)的參數(shù)化控制,實(shí)現(xiàn)了桿柱變形仿真,運(yùn)用雙緩存及動(dòng)畫幀等技術(shù),結(jié)合桿柱動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果對桿柱進(jìn)行了動(dòng)畫模擬.應(yīng)用Delphi及OpenGL編程語言編制了"螺桿泵桿柱結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析及仿真設(shè)計(jì)"軟件,可對各種工況下抽油桿柱動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行分析,可計(jì)算出時(shí)域內(nèi)桿柱運(yùn)動(dòng)、受力變形、碰撞接觸狀態(tài).該軟件為科學(xué)設(shè)