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钢丝绳抽油杆动力学分析及应用

作　者: 胡松华
导　师: 刘巨保；张佳民
学　校: 东北石油大学
专　业: 机械工程
关键词: 钢丝绳柔性抽油杆有限元非线性瞬态动力学
分类号: TE933.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

钢丝绳柔性抽油杆主要由牵引带（或链条）、密封泵、弹性抽油杆、钢丝绳、加重杆、拉杆、柱塞等部件组成。本文针对钢丝绳柔性抽油杆结构和工作状态,建立了柔索与弹性杆非线性瞬态动力学模型,该模型将钢丝绳处理为抗拉不抗压的柔索结构,并用LINK10单元描述,柱塞运动与阻力关系用COMBIN40组合单元描述。考虑到柔性抽油杆柱动力学分析结果,提出了钢丝绳抽油杆设计准则为强度准则、振动准则、下冲程阻力准则、洗井柱塞推力准则,并给出了计算方法和判别条件。通过对钢丝绳抽油杆与工艺参数对泵冲程影响分析表明:钢丝绳弹性模量控制在80GPa以上、冲程冲次选择为2m³m和1min^-1³min^-1、加重杆选择38m⁴7m（重量335kg⁴15kg）,为钢丝绳柔性抽油杆设计提供了理论依据;泵筒上冲程阻力代数值增加,柱塞冲程在逐步增加、泵效在不断提高;泵筒下冲程阻力增加,柱塞的冲程在减少、泵效在不断降低,建议在动液面比较小、产出液粘度比较低的井中使用,超冲程效果更为理想。经现场5口井的钢丝绳抽油杆动力学计算表明:悬点载荷的理论值与测试结果基本吻合,悬点静载荷相对误差均小于5%,悬点的最大和最小载荷的相对误差均小于10%;钢丝绳具有柔性效应,柱塞相对于悬点来说,上、下冲程存在延迟现象,这有利于柱塞冲程的增加;抽油杆柱与油管内壁基本上没有接触碰撞,钢丝绳的最大轴力为10.2kN,远远小于钢丝绳的最大承载拉力,钢丝绳的强度满足采油作业的要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-8
第一章概述  8-13
  1.1 研究的目的和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 研究的主要内容  12-13
第二章钢丝绳抽油杆非线性瞬态动力学模型  13-16
  2.1 钢丝绳抽油杆柱结构  13-14
  2.2 边界条件  14
  2.3 外载荷  14-16
第三章钢丝绳抽油杆非线性瞬态动力学分析方法  16-29
  3.1 瞬态动力学方程  16-18
  3.2 Newmark 积分法  18-20
  3.3 非线性收敛判别法  20-22
  3.4 杆柱设计方法  22-29
第四章钢丝绳抽油杆与工艺参数对泵冲程影响分析  29-35
  4.1 钢丝绳弹性模量对泵冲程影响  30-31
  4.2 加重杆长度对泵冲程影响分析  31-32
  4.3 冲程和冲次对泵冲程影响  32-33
  4.4 上冲程阻力对泵冲程影响  33-34
  4.5 下冲程阻力对泵冲程影响  34-35
第五章钢丝绳抽油杆工程应用与分析  35-51
  5.1 抽油杆柱力学分析与强度评价  35-40
  5.2 悬点载荷与柱塞冲程计算与分析  40-42
  5.3 柔性抽油杆柱动力学计算结果与应用  42-50
  5.4 小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
详细摘要  56-65

钢丝绳抽油杆动力学分析及应用

内容摘要

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