两层采同步抽油系统故障诊断模型的数值分析法

建立两层分采同步抽油系统的故障诊断模型，研究在实心抽油杆与空心抽油杆的界面处空心泵对应力波的影响，给出抽油杆柱不同杆段的波动方程的显示差分格式，提出一种故障诊断模型的反问题计算法。用此算法可在缺少一个边界条件的情况下求解故障诊断模型，获得抽油系统各个工况下抽油杆柱任意截面的受力状态，从而绘制出两层分采同步抽油系统的空心泵示功图和管式泵示功图。将此算法与模式识别技术相结合可对两层分采同步抽油系统的故障进行诊断。     

基于神经网络的两层分采同步抽油系统井下故障诊断技术

建立了两层分采同步抽油系统的诊断模型，提出了求解这一非完整系统的迭代差分法，并由此建立了基于神经网络的两层分采同步抽油系统井下故障诊断专用系统，对专家系统各个模块的功能及其整个系统的运行机制进行了论述，阐明了BP网络诊断模块的初始化，训练和测试过程，并采用带有自适应学习率和动量因子的改进BP算法对其进行训练，借助功能强大的MATLAB语言系统及其工具箱，完成了故障诊断专家系统的设计。     

双作用型分层采油系统力学特性分析

在简要论述双作用泵的结构及工作原理的基础上，对其分层采油系统的力学特性进行了分析，建立预测模型，得到抽油杆柱各个截面上的受力装态。运用Matlab语言系统及其工具箱进行计算机编程，提高了系统的计算分析效率，为分采系统进行故障诊断提供理论依据，对现阶段分采技术的发展有效重要的意义。     

多相流体进泵过程机理建模

从举升过程中油气水多相流体质量比变化的角度出发,在确定溶解气油质量比随压力变化规律的基础上,综合考虑有杆泵抽汲过程中泵腔内气体可压缩性、原油中溶解气析出、泵阀局部阻力和抽油杆柱弹性振动等因素的影响,建立泵腔压力、进泵流体流量、泵腔内液体体积与柱塞运动之间相互关系的数学模型,得到一组描述多相流体进泵过程的新模型。油田现场应用表明,使用新模型预测的泵效与实际泵效的相对误差小于5%,仿真示功图与泵功图几何特征符合生产实际,模型精度能够满足工程应用的要求。新模型适用于有杆泵系统泵效分析计算、优化设计与故障诊断等。     

抽油机示功图特征与泵效关系研究

抽油机地面示功图包含了有杆抽油系统运行状况的丰富信息,不同的井下工况会对地面示功图的形状特征产生较大影响。地面示功图面积及形心变化规律与泵效可能存在映射规律,通过对多个算例的深入研究,总结出地面示功图面积及形心位置与泵效相互关系的经验公式,依据地面示功图面积及示功图形心的位置变化,可判断出不同冲次下泵效的变化规律。     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱启动扭矩仿真分析

螺杆泵抽油杆柱启动扭矩模型是螺杆泵井提高工作效率、进行故障诊断的理论基础。通过对启动过程中螺杆泵抽油杆柱的受力分析,运用弹性力学理论,推导抽油杆柱变形微分方程,并建立螺杆泵抽油杆柱启动状态系统模型,该模型可仿真出螺杆泵抽油杆柱启动阶段扭矩变化情况,并且通过分析得知,改变抽油杆柱固有频率即改变抽油杆柱材料及处理方法可降低启动扭矩峰值,为解决断杆问题提供依据。     

抽油杆柱有限元模型及其仿真分析

抽油杆柱是有杆抽油设备的重要部件,它将抽油机的动力传递给井下抽油泵。抽油杆柱在工作过程中,受力复杂,条件恶劣。基于抽油杆柱的实际工作状态,分析了抽油杆柱的所受载荷,将细长的抽油杆柱离散成若干个质量、弹簧、阻尼单元,建立了抽油杆的有限元模型。同时通过运用牛顿运动定律,建立了抽油杆柱的振动微分方程,并结合多自由度simulink仿真原理,建立了抽油杆柱的数学仿真模型。利用此模型,通过改变仿真的参数,进行抽油杆柱动态特性的仿真分析,得到了结论：抽油杆柱在液柱重量加载的拉伸过程中没有发生振动。     

功图法在油井产量计量中的应用研究

通过建立垂直井抽油杆柱一维振动模型,将地面示功图转化为泵功图,对泵功图进行定量处理,并结合杆管泵数据、生产数据以及原油物性参数等数据,推算得到油井的产量.利用VB编程实现"地面示功图-泵功图-有效冲程-油井产量"这样一个完整的过程.经过华池采油作业区的现场试验,证明了这种方法的精确性和可靠性.     

基于MATLAB的碳纤维抽油杆与抽油机配套分析

碳纤维抽油杆在使用中和抽油机存在配套问题,即碳纤维抽油杆在使用中存在泵冲程减少。本文利用MATLAB软件通过改变有杆抽油系统地面边界条件,建立有杆抽油系统预测模型,分析地面边界条件对泵冲程的影响。通过分析对比得到最大泵冲程对应的地面边界条件。优化后的地面边界条件对抽油机四杆机构的综合及抽油机的优化具有重要的意义。     

不同参数对抽油杆柱动态仿真的影响分析

抽油杆柱是有杆抽油系统中最重要的设备之一,它是整个抽油机系统中上位机和下位机的动力传递设备,其性能好坏直接关系到抽油机的正常运转和油田的采油效率。由于抽油机经常处于恶劣的工作环境之下,因此抽油机的损坏率比较高,加之抽油杆柱的井下的工作环境比较复杂,抽油杆柱经常处于挤、压、拉、等复杂的受力状况,因此其损坏几率很高。首先为抽油杆柱的载荷模型选择合适的边界条件,并将该模型视为震动模型。通过matlab编程的方法,得出了不同参数下抽油杆柱震动位移随井下深度的变化图谱。从不同材料对抽油杆柱震动位移随深度变化的影响分析,可以为实际的生产与制造中抽油杆柱材料的选择提供理论依据和借鉴基础。从不同冲次对抽油杆柱震动位移的影响可以得出:在实际的生产中抽油机冲次的选择一般应为3-7次每个周期,过大或者过小都会影响抽油机的正常运行。总之仿真计算结果为抽油杆柱的改进和优化提供了一定的借鉴基础。     

煤层气井有杆泵排采设备悬点载荷变化规律

煤层气井悬点载荷是标志排采设备工作能力的重要参数。基于有杆泵设备运动特性分析,建立计算悬点各载荷的数学模型和动力示功图,并通过现场实例验证,给出悬点载荷的变化规律和杆管变形情况。结果表明,煤层气井悬点载荷的计算需要考虑振动载荷和摩擦力的影响;抽排初期的强排水使悬点载荷变化幅值加大,稳定生产后,其变化较小;煤层气井动载荷和摩擦载荷所占的比例较大,分别达到15%和5%,这就加大悬点载荷的变化幅度与不平衡性,开采中,静载荷所占比例逐渐增大,而动载荷所占比例迅速减小,稳定生产时仅为2.5%,此时摩擦力的比例稳定在3.7%左右;另外,排采设备的杆管总变形量较小,仅占冲程的10%左右,其中静变形量占较大比例,而惯性载荷引起动变形量较小,后期可忽略。该算法首次较为准确地计算出煤层气井有杆泵悬点载荷并用动力示功图直观表达,为排采设备的设计和选型提供了合理依据。     

水驱抽油机井管杆偏磨可靠性研究

根据系统可靠性理论出发,通过对水驱抽油机井管杆偏磨失效数据的收集和整理,推断出寿命统计模型,把握其寿命分布规律,得到狭义可靠性指标,实现对其工作可靠性的定量评价和预测。通过建立偏磨井管杆偏磨失效的故障树,找出发生管杆偏磨失效的关联因素及其组合,应用可靠性数学论计算各关联因素对顶事件发生的结构重要度,从而找出最薄弱环节,为科学治理和有效控制管杆偏磨失效,降低水驱抽油机井检泵率提供充分依据。     

具有中介状态抽油杆柱失效故障树的可靠性分析

传统抽油杆柱可靠性分析常采用＂正常＂和＂失效＂两级突变模式,未考虑到工程实际中的中介状态,在分析抽油杆失效故障树的基础上,提出基于＂安全-中介-失效＂三级工作模式的抽油杆可靠性分析。采用随机事件的S并运算和T交运算规则,建立具有中介状态抽油杆柱失效故障树可靠性向量的计算方法,求出抽油杆工作期间处于各种工作状态的概率,即安全概率,中介概率和失效概率,算例表明分析结果更加符合实际情况。     

基于模糊控制的节能型复合液压缸式抽油机设计

抽油机是把石油从地层提升到地面的重要的机械设备。基于目前液压抽油机在使用过程中存在的高耗能、低效率、换向不平稳等问题,采用恒功率可调变量泵的控制策略,设计一种采用蓄能器回收能量的复合液压缸式抽油机。在AMESim中搭建系统模型,并通过模糊控制优化抽油杆速度特性曲线。仿真结果验证抽油杆换向速度波动超调量由原来的20.6%降到3.82%,蓄能器能够节能48%。     

水平井抽油杆柱力学模型的建立与分析

首先分析水平井筒里抽油杆柱的运动状态,考虑柱塞与悬点运动的不一致性,找出杆柱受力最大和最小的位置时刻,根据井筒中抽油杆柱的空间几何关系,考虑抽油杆的约束条件和井斜角、方位角的变化等边界条件后,建立抽油杆柱的力学模型,并对模型进行相关分析,对杆柱的优化设计和优化配套防偏磨的工艺具有一定的指导意义.     

有杆抽油泵使用与研究现状以及发展展望

本文首先分析了有杆抽油泵的工作条件变化情况,概述了有杆抽油泵在使用过程中存在的问题、失效形式及原因,指出工况的恶化是导致抽油泵频繁失效的主要原因。对近些年来抽油泵的设计改进及应用效果进行了评述,文中还提出了笔者的一些设计改进思路与建议,最后是有杆抽油泵发展展望。     

变频游梁式抽油系统运行参数的优化设计与性能仿真*

综合考虑电动机端电压频率的实时变化以及电动机负载扭矩波动对电动机瞬时转速的影响,建立了变频控制游梁式抽油系统曲柄运动规律、抽油杆柱纵向振动规律与系统动态参数的仿真模型。将抽汲参数、平衡装置参数、频率函数、电动机输出轴皮带轮转动惯量等系统运行参数作为优化设计变量,在保证油井产量不变、抽油机承载能力、抽油杆柱强度、平衡度和上下冲程时间分配等约束条件的基础上,以系统输入功率最低作为优化设计的目标函数,建立了变频游梁式抽油系统运行参数优化设计的数学模型。仿真与优化结果表明：① 在抽汲参数一定的条件下,优化实时频率可以显著改善游梁式抽油系统的动力性,具有明显的节电效果;② 优化电动机输出轴皮带轮转动惯量可以降低电动机输出功率的幅值与波动程度,进一步提高变频控制游梁式抽油系统的节电效果;③ 综合优化抽汲参数、平衡装置参数、频率函数与电动机输出轴皮带轮转动惯量可以显著改善系统的动力性能,降低系统能耗。     

基于核超限学习机的轴向柱塞泵故障诊断

由于柱塞泵内部结构复杂且结构之间相互耦合, 致使对其进行故障诊断的难度也随之增加。为了提高算法的可靠性和诊断速度, 将核函数与超限学习机结合的方法用于柱塞泵故障诊断。首先, 通过加速度计和流量计采集到泵在正常和不同故障工况下的振动和流量信号, 同时对其采用小波包分解进行去噪;然后提取了时域无量纲指标和小波包分解的频带能量值中最大频带能量和系统中流量计的流量值, 共8维特征向量;最后用核超限学习机对4种故障(滑靴磨损、配油盘磨损、中心弹簧失效、松靴)进行识别与诊断。结果表明, 将核超限学习机用于故障诊断, 相比于超限学习机和传统的智能诊断算法支持向量机、BP神经网络有明显的优势。