潜油直线电机采油系统工况诊断方法的研究

摘要

潜油直线电机举升采油的油井中，潜油柱塞泵位于井下数千米的位置，直线电机采油系统的高效生产和科学管理离不开对井下泵进行实时工况诊断。本文针对目前潜油直线电机采油系统工况诊断方法的不足，就基于实测油管头载荷和实测电动机输入功率的井下泵工况诊断方法进行了研究。本文主要研究内容如下：
　　基于气体多变方程，建立了不同工况下泵内压力的仿真模型。基于游梁式抽油机柱塞环境载荷仿真模型，结合潜油直线电机采油系统的结构特性和泵内压力仿真模型，建立了潜油直线电机采油系统的柱塞载荷仿真模型。基于柱塞载荷仿真模型，结合系统内部液体压力关系模型，建立了不同工况下油管底部载荷仿真模型；结合电动机动子环境载荷模型，建立了不同工况下电动机输出功率仿真模型。
　　基于机械系统动力学理论，建立了油管纵向振动波动方程，求解出了油管底端载荷的数学模型。基于柱塞载荷与油管底端载荷的关系模型，建立了柱塞载荷的数学模型，再结合柱塞运动规律数学模型得到了井下泵的转换泵功图。
　　基于电动机效率模型，建立了电动机输出功率数学模型。基于电动机动子的动力学方程，建立了柱塞载荷的数学模型，再结合柱塞运动规律数学模型得到了井下泵的转换泵功图。
　　基于上述两条技术路线，开发了对应的工况诊断系统，并选取实际油井进行了实例分析，验证了系统进行工况诊断的正确率。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 本文主要研究内容

第2章 潜油直线电机采油系统动态参数仿真模型

2.1 柱塞运动规律的仿真模型与泵阀开关的初始条件

2.2 柱塞液体载荷与不同工况下泵内流体压力的仿真模型

2.3 排出压力及油管底端载荷变化规律的仿真模型

2.4 电动机输出功率仿真模型

2.5 本章小结

第3章 基于实测油管头载荷的井下工况诊断法

3.1 油管柱纵向振动仿真模型及求解

3.2 基于油管头载荷的泵功图转换模型

3.3 不同工况下的油管载荷及泵示功图仿真结果

3.4 本章小结

第4章 基于实测电动机输入功率的井下工况诊断法

4.1 电动机输出功率的仿真模型

4.2 基于电动机输入功率的泵示功图转换模型

4.3 不同工况下的电动机功率及泵示功图仿真结果

4.4 本章小结

第5章 潜油直线电机举升井下工况诊断系统开发与应用

5.1 潜油直线电机举升采油井下工况诊断系统

5.2 基于实测油管头载荷的井下工况诊断实例

5.3 基于实测电动机输入功率的井下工况诊断实例

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间的科研任务与主要成果

致谢