潜油电泵机组通过水平井弯曲段可视化仿真

摘要

随着潜油电泵应用技术的不断提高,潜油电泵在水平井中的应用越来越广泛。提高潜油电泵在水平井直井段以下位置的应用成功率,对于增加水平井的采油效率和油田效益具有重要的意义。潜油电泵机组在通过水平井弯曲段时的实际受力情况十分复杂,目前工程人员对机组在弯曲段的弯曲应力计算大多采用挠度相等法进行估算,其计算结果缺乏直观性和准确性。针对该问题本文采用可视化仿真技术,对潜油电泵机组通过水平井弯曲段的过程进行了研究,编制了机组通过弯曲段的可视化仿真软件。
　　 本文通过对机组在弯曲段受力状态的分析,建立了机组在不同弯曲状态下的力学模型,在建模过程中采用叠加原理及纵横弯曲理论。着重分析了下放力、机组重力、摩擦力与机组底端的机械阻力等对机组弯曲变形的影响,由此建立的力学模型能够更真实的反映机组在弯曲段的实际受力情况。在建立了力学模型之后,通过必要的简化和近似,建立了系统的计算机仿真模型。
　　 本仿真软件以VC++为开发平台,利用OpenGL的三维建模技术,实现了井壁及机组三维模型的快速建立。在此基础上建立了三维可视化仿真环境,对潜油电泵机组在弯曲段的受力状态和应力分布情况进行了分析计算,并实现了机组通过弯曲段的三维动画仿真。
　　 通过对仿真软件的应用,计算出不同系列机组在给定套管尺寸的情况下能够通过的弯曲段最大狗腿度,为工程施工提供了重要依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 机组在弯曲段工况简介

1.3 课题的研究现状及研究意义

1.3.1 课题的研究现状

1.3.2 课题的研究意义

1.4 课题的研究内容

第二章 潜油电泵采油系统概述

2.1 潜油电泵系统组成及特点

2.2 潜油电泵机组主要组成部件作用及特点

2.2.1 潜油电泵

2.2.2 油气分离器

2.2.3 保护器

2.2.4 潜油电机

2.3 本章小结

第三章 计算机仿真技术

3.1 建模技术概述

3.2 计算机仿真的算法

3.2.1 欧拉法和改进的欧拉法

3.2.2 龙格-库塔法

3.3 计算机仿真过程

3.4 可视化仿真技术

3.4.1 可视化仿真概述

3.4.2 可视化仿真开发工具

3.4.3 Visual C++6.0简介

3.4.4 OpenGL概述

3.4.5 Visual C++6.0下OpenGL开发环境配置

3.5 面向对象仿真技术

3.6 分布交互式仿真技术

3.7 本章小结

第四章 机组在弯曲段的力学模型研究

4.1 机组在井下的工作方式

4.2 常规计算式

4.2.1 机组挠曲角度计算

4.2.2 机组不弯曲所允许的最大狗腿度计算

4.3 机组在弯曲段的力学分析

4.3.1 基本假设

4.3.2 机组弯曲情况判断

4.3.3 不同弯曲状态下的受力分析

4.4 数学模型的建立

4.4.1 压杆稳定

4.4.2 建立机组力学及仿真模型

4.4.3 求解机组应力及校核

4.5 本章小结

第五章 仿真软件开发

5.1 仿真软件的设计框架

5.2 软件的主要功能

5.3 软件开发过程简介

5.3.1 仿真软件程序框架的建立

5.3.2 参数输入模块设计

5.3.3 受力分析及仿真计算模块设计

5.3.4 建模与控制模块设计

5.3.5 仿真结果输出模块设计

5.4 本章小结

第六章 仿真软件的应用

6.1 119系列机组仿真试验分析

6.2 149系列机组仿真试验分析

6.3 仿真软件验证

6.4 本章小结

结论

参考文献

致谢