基于Fluent的合理沉没度仿真系统研究

摘要

对于以机采方法生产原油的油田，降低抽油机能耗，提高整个抽油机井系统效率是降低原油成本的很重要的途径，而实现这一途径的最直接最有效的办法是合理设置沉没度。但是，在现场实际采油过程中各油田根据区块值来设置沉没度的，其中大多数是不合理的。这不仅浪费能源，甚至会使抽油设备不能正常工作。因此，如何把沉没度控制在合理的范围内是迫切需要解决的问题。 本文针对这一问题，主要是从流体力学的角度来进一步分析沉没度与泵效之间的关系，运用先进的CFD商用软件Fluent6.1和编程软件BorlandC++Builder仿真抽油泵抽油的工作过程，建立沉没度和泵效之间关系的数学模型、供采平衡之间关系的数学模型和不同参数组合下的系统效率的数学模型。并开发出便于现场人员操作的合理沉没度的诊断系统，来确定不同物理条件下单井的合理沉没度。 该系统的完成实现了如何确定在实际开采过程中的合理沉没度，对单井参数进行优化。根据单井的月报库资料，该系统可以给出单井的合理沉没度和该沉没度所对应的产量、泵效、系统效率，使抽油设备稳定运行，保证抽油设备在正常工作条件下获得最大产量和最高经济效益。从而达到合理抽汲参数的设置，提高系统效率，降低能耗的目的。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的学术背景

1.2课题来源

1.3主要研究内容、设计方法及CFD发展状况

1.3.1主要研究内容

1.3.2设计方法

1.3.3系统总体设计描述

1.3.4 FLUENT内外发展状况

1.4课题完成后的意义

1.4.1经济效益

1.4.2社会效益

第2章开发平台的简介

2.1 CFD仿真软件介绍

2.1.1 FLUENT系统概念

2.1.2 FLUENT构成

2.1.3 FLUENT功能和应有领域

2.1.4解决问题的步骤

2.1.5与传统方法相比较

2.2 Borland C++Builder开发平台

2.2.1简介

2.2.2与其它工具的比较

2.2.3集成开发环境概述

2.2.4设计应用程序

2.3本章小结

第3章单井合理沉没度的数学模型

3.1抽油装置简介

3.1.1抽油机

3.1.2抽油泵

3.1.3沉没度的定义

3.2泵的工作原理

3.3建立沉没度和泵效关系数学模型

3.3.1气体对泵效产生的影响

3.3.2杆管伸缩对泵效的影响

3.3.3漏失对泵效产生的影响

3.4供采平衡数学模型的建立

3.5不同参数组合下的系统效率数学模型的建立

3.5.1系统效率的组成

3.5.2地面损失功率

3.5.3粘滞损失功率

3.5.4滑动损失功率

3.5.5溶解气膨胀功率

3.5.6深井泵装置的有效功率

3.6本章小结

第4章单井合理沉没度的确定

4.1物理模型和数学模型

4.1.1物理模型

4.1.2数学模型

4.2边界条件和选用的模型

4.2.1边界条件

4.2.2选用的模型

4.3生成MESH文件及导出

4.4 Fluent仿真计算

4.5结果输出

4.6本章小结

第5章合理沉没度诊断系统的程序设计

5.1系统设计思想

5.1.1分析方法

5.1.2优选原则和依据

5.1.3软件设计路线

5.1.4系统的结构框图

5.2系统核心模块简介

5.2.1设计计算方法

5.2.2泵效与沉没度之间的关系曲线

5.2.3供采平衡之间的关系曲线

5.2.4系统效率的关系曲线

5.2.5建立统计表

5.3现场应用及效果

5.3.1主要技术指标

5.3.2单井实例

5.3.3现场应用

5.4效益分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢