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1、有杆抽油泵工作性能研究1摘要摘要 有杆抽油泵系统动态参数的计算方法在有杆泵采油技术中占有非常重要的地位，是有杆抽油系统机杆泵与抽汲参数优化设计的基础。国内外的很多学者对有杆抽油系统动态参数的计算方法做了大量的研究工作，推动了有杆抽油系统动态参数计算方法的不断发展与完善，有杆抽油系统动态参数的计算方法由以前的经验公式方法逐步发展到目前油田较广泛应用的计算机仿真方法。自从 SGGibbs 于 60 年代首先建立了仅考虑抽油杆柱纵向振动的有杆抽油系统一维仿真模型以来，国内外很多学者相继建立了同时考虑抽油杆柱与液柱耦合振动的有杆抽油系统二维仿真模型以及同时考虑抽油杆柱、油管柱与液柱耦合振动的有杆抽油系
2、统三维仿真模型。本文在前人的基础上，建立了有杆抽油系统计算机仿真的一维模型，研究了抽油机曲柄的运动规律、抽油泵泵阀的运动规律、井下抽油泵工作状态的仿真以及部分动态参数的计算方法，具体的讲，本文取得了以下的研究成果：（1）分析了抽油机曲柄和抽油机的运动规律，建立了抽油机运动的数学模型，并且就有杆抽油泵系统抽油机悬点的运动进行了仿真分析；（2）对有杆抽油系统抽油泵的沉没压力和排出压力进行了建模分析，采用HasanKabir 方法建立抽油泵排出口的压力的数学模型，用来提高有杆抽油系统参仿真的精度。（3）对影响有杆抽油系统性能参数的因素分析，研究表明，抽汲参数（冲程、冲次和泵径）对有杆抽油系统效率有明
3、显影响。（4）分析了利用地面示功图分析抽油泵效率的方法，主要进行了它的原理介绍和举例分析关键词关键词：有杆抽油泵；抽油机；示功图西南石油大学本科毕业设计（论文）2AbstractSucker rod pumping system dynamic parameter calculation method in the sucker rod pump production technology occupies a very important position, is a sucker rod pumping system for rod pump with suction parameters
4、 optimization design based on. Domestic and foreign scholars on the dynamic parameters of sucker rod pumping system calculation method to do a lot of research work, push rod pumping system dynamic parameter calculation method of the continuous development and improvement, dynamic parameters of sucke
5、r rod pumping system is calculated from the previous empirical formula method to the progressive development of the oil field at present wide application computer simulation method. Since S G Gibbs at 60 time first established considering only the longitudinal vibration of the sucker rod string of s
6、ucker rod pumping system of one-dimensional simulation model since, many domestic and foreign scholars have established considering the pumping rod and the liquid column coupled vibration of the sucker rod pumping system in two-dimensional simulation model, and taking into account the sucker rod, tu
7、bing and the liquid column coupled vibration of the sucker rod pumping system simulation model. On the basis of former, establishment of sucker rod pumping system computer simulation model, study on pumping unit crank motion, the motion law of oil well pump, oil pump working state simulation and dyn
8、amic parameter is calculated, in particular, this paper made some research results:（1）Analysis of the oil pumping machine crank and oil pumping machine movement rules, established the mathematical model for the movement of pumping unit, sucker rod pump system and the suspension point of the pumping
9、machine movement simulation and analysis are carried out;（2）pairs of sucker rod pumping system pump submergence and the discharge pressure is modeled, using Hasan - Kabir method to build pump outlet pressure mathematical model, used to improve the rod pumping system. Simulation accuracy.（3）on sucker
10、 rod pumping system performance parameters, studies show, swabbing parameters ( stroke, and pump diameter ) on the efficiency of sucker rod pumping system has obvious effect.（4）were analyzed using a dynamometer card of pumping efficiency of the method, 有杆抽油泵工作性能研究3mainly for its principle and exampl
11、e analysisKeywords：Sucker rod pump；Oil pumping machine；Indicator diagram西南石油大学本科毕业设计（论文）4目录目录摘要11 绪论.51.1 选题的目的及意义 .51.2 有杆抽油泵系统的国内外发展现状和发展趋势 .71.2.1 国内外的有杆抽油泵系统发展现状81.2.2 有杆抽油泵系统的发展展望92 抽油机112.1 抽油机曲柄运动规律 112.2 抽油机的运动规律 142.3 抽油机数学模型分析 162.4 对抽油机悬点参数进行举例分析 183 有杆抽油泵203.1 常规有杆抽油泵结构及工作原理 203.2 泵阀运动仿真
12、研究 223.2.1 抽油泵泵阀运动模型的建立.233.2.2 仿真设计.253.2.3 仿真结论.273.3 影响有杆抽油系统性能参数的因素分析 273.3.1 泵径对有杆抽油系统性能参数的影响.273.3.2 冲程对有杆抽油系统性能参数的影响.283.3.3 冲次对有杆抽油系统性能参数的影响.293.3.4 抽油杆柱组合对有杆抽油系统性能参数的影响.303.4 有杆抽油泵沉没度的优化 31有杆抽油泵工作性能研究53.4.1 泵效分析 323.4.2 建立目标函数 323.4.3 数学模型的求解 344 利用地面示功图分析抽油泵效率394.1 有杆抽油系统理论示功图 394.2 利用地面示功
13、图分析抽油泵效率原理 414.3 利用地面示功图分析抽油泵效率实施办法 434.4 利用地面示功图分析抽油泵效率计算举例 445 结论和展望46致谢.47参考文献.48西南石油大学本科毕业设计（论文）61 绪论绪论随着石油天然气勘探开发技术的不断发展，特别是我国各大油田相继进入高含水开发期，为确保原油稳产高产，进一步提高机械采油系统的技术水平、提高开采效率、降低开发成本，就产生了各种采油方法。有杆抽油技术是国内外开采石油的传统的机械采油方法之一，同时也是到目前为止一直在机械采油方式方法之中占据着主导地位的采油方式。目前有杆抽油油井数量达到了上万口之多，占了机械采油油井的 80%以上，同时其产量
14、也达到了机械采油总产量的 70%以上。同时由于有杆抽油的油井数量多、设备的投资更新和耗能都对采油成本又很大的影响，所以国内外对有杆抽油技术的研究也非常重视，做出了大量的调研和研究以及设计，推动了全球有杆抽油技术的发展和进步。有杆抽油泵系统做为有杆抽油技术的核心，对油气产量起着非常重要的作用，有杆抽油泵的结构和性能的好坏，泵效高低等将直接影响原油产量。尽管有杆抽油泵结构比较简单，但影响泵效的因素非常多，如泵的结构、生产数和油井工况等，但是由于缺乏可靠的理论和实验数据，使设计工作几乎是全凭经验来进行。对于抽油泵结构的合理性，性能的好坏，很难作出合理评价。另外，随着定向井和水平井的广泛应用，为有杆抽
15、油泵提供了更加广阔的应用领域，同时也出现了许多新的技术难题。欲要解决这些难题，在确保油田合理开发的同时，必须深入研究有杆抽油泵的各种性能特点，研究各种因素对泵效的影响。此次研究的主要内容：（1）对目前国内外的有杆抽油泵的发展现状作初步了解（2）简单分析有杆抽油泵的结构和工作原理（3）对抽油机进行数学建模，对抽油机进行运动分析，并利用计算机对抽油机悬点运动进行仿真（4）举例分析有杆抽油泵的工作性能影响因素（5）对有杆抽油泵泵阀的运动数学建模，分析其运动规律，并且利用计算机进行泵阀运动仿真有杆抽油泵工作性能研究71.1 选题的目的及意义选题的目的及意义在现今石油工业迅速发展，石油开采过程中的自喷井
16、法和机械采油法都有各自的优缺点，特别是到目前为止，我国各大油田相继进入了中高含水开发期，为了确保原油产量的稳定，同时适量提高原油产量，必须增大油井的排液量，从而使机械采油系统的能耗费用大幅度的增加，机械采油系统的能耗费用已经成为影响采油成本的主要因素之一。我国的机械采油系统的能耗已经超过注水系统成为了影响石油生产系统的第一耗能大户。这就说明了降低有杆抽油系统的耗电量，提高有杆抽油系统的效率对于油田的能源的节约，提高油田开发的综合经济效益具有非常重要的现实意义。有杆抽油泵系统的效率是衡量有杆抽油系统性能的综合性指标，有杆抽油泵系统效率高低基本上反映了有杆抽油技术的总体水平。“七五”期间，大庆石油管理局与大庆石油学院联合开展了提高抽油机井系统效率的科技攻关，研制出了异相曲柄平衡抽油机、窄 V 联组带、石墨盘根盒、滚轮接箍等节能原件，同时还将超高转差率电动机与高效 Y 系列电动机用于驱动有杆抽油系统，并且形成了包括动态参数预测、抽油泵状况诊断、机杆泵系统优化设计等技术在内的有杆抽油泵系统设计与分析方法。通过该课题的科技
