有桿泵抽油過(guò)程動(dòng)態(tài)建模及沖次優(yōu)化研究.pdf

1、有桿抽油系統(tǒng)作為國(guó)內(nèi)外油田最為廣泛使用的，也是至今在機(jī)械采油方式中占絕對(duì)主導(dǎo)地位的人工舉升方式。由于游梁式有桿泵抽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、操作維護(hù)方便，并能在惡劣的自然條件下長(zhǎng)期連續(xù)工作等優(yōu)點(diǎn)，在油田開(kāi)采過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用。有桿抽油系統(tǒng)主要包括了抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵三個(gè)組成部分。我國(guó)現(xiàn)有各種型號(hào)的抽油機(jī)保有量在二十萬(wàn)臺(tái)以上。游梁式有桿泵抽油機(jī)是油田使用最廣泛的地面抽油設(shè)備。
　　本文首先，結(jié)合現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)工作原理進(jìn)行介

2、紹。對(duì)油田在役的常規(guī)型游梁式抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和懸點(diǎn)載荷等動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了詳盡的分析計(jì)算。同時(shí)分析了油層向油井液體流入的動(dòng)態(tài)特性。還對(duì)抽油泵的工作過(guò)程進(jìn)行分析，并給出了液體流動(dòng)與相關(guān)壓力的計(jì)算方法。
　　其次，針對(duì)上述模型，利用Matlab，編制了仿真程序。對(duì)游梁式抽油機(jī)的懸點(diǎn)位移、速度和加速度等進(jìn)行了仿真;油井流入動(dòng)態(tài)仿真;還對(duì)一個(gè)周期內(nèi)抽油泵液體流入與排出、泵腔壓力變化進(jìn)行了仿真;再對(duì)更長(zhǎng)時(shí)間維度內(nèi)的動(dòng)液面變化規(guī)律進(jìn)行仿真。通過(guò)這

3、些仿真，完整給出了液體由地層流入井內(nèi)，再通過(guò)抽油泵排出到井外的過(guò)程。
　　最后，對(duì)動(dòng)液面變化模型的研究為游梁式有桿泵抽油機(jī)的沖次優(yōu)化提供了依據(jù)，在此基礎(chǔ)上建立沖次優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)的不同，分別建立產(chǎn)油量最多目標(biāo)函數(shù)和經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)。研究抽油機(jī)沖次優(yōu)化過(guò)程中的約束條件，其中包括動(dòng)液面的約束，以及避免電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間大載荷運(yùn)行而發(fā)生故障的約束。對(duì)比了優(yōu)化前后算例中的產(chǎn)油量和經(jīng)濟(jì)性，證明了沖次優(yōu)化方法能夠在提高生產(chǎn)效率方面所起