基于ANSYS二次開發(fā)的抽油桿柱參數(shù)化有限元分析.pdf

1、有桿抽油是世界采油工程中一直占主導(dǎo)地位的機(jī)械采油方式，但在其采油過程中通常會(huì)發(fā)生抽油桿的斷裂與脫扣事故。這不僅影響了油井的正常生產(chǎn)，同時(shí)也增加了作業(yè)費(fèi)用，使得采油成本加大。因此，精確預(yù)測抽油桿柱在井下的動(dòng)態(tài)行為、建立桿柱的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型以提高抽油桿的使用率是目前亟待解決的難題。 本文采用ANSYS分析軟件，并借助VB編程語言開發(fā)出友好、方便、易用的人機(jī)交互界面。對(duì)影響有桿抽油系統(tǒng)的主要部件——抽油桿的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，主

2、要研究內(nèi)容如下： 首先，對(duì)抽油桿柱進(jìn)行受力分析，主要是對(duì)抽油桿柱所承受的動(dòng)載荷的分析。在對(duì)桿柱受力狀態(tài)分析的基礎(chǔ)上，建立有桿抽油系統(tǒng)的波動(dòng)方程并給出了解法詳盡地有限元推導(dǎo)過程。 其次，根據(jù)抽油機(jī)光桿運(yùn)動(dòng)方程，按不同時(shí)間區(qū)段模擬多級(jí)抽油桿柱的循環(huán)運(yùn)動(dòng)過程，繪制其計(jì)算機(jī)模擬的位移、力、速度和伸長量—時(shí)間曲線，并將模擬得到的光桿懸點(diǎn)載荷與實(shí)測值進(jìn)行了對(duì)比，得到了較好的吻合。模擬所得到力—時(shí)間曲線為降級(jí)桿剩余壽命的計(jì)算提供了依據(jù)

3、。同時(shí)，位移、速度及伸長量曲線為確定合理的光桿形狀、優(yōu)化抽油機(jī)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。 最后，應(yīng)用ANSYS分析軟件中的二次開發(fā)語言APDL編寫整個(gè)分析過程的命令流文件，并用VB編程語言開發(fā)人機(jī)交互界面，提高了分析效率。 本文建立的抽油桿柱瞬態(tài)有限元模型能夠基本上描述抽油桿柱的實(shí)際運(yùn)動(dòng)和受力變形狀態(tài)。通過對(duì)此模型的計(jì)算分析，為提高抽油桿柱的使用率、設(shè)計(jì)抽油機(jī)—桿—泵系統(tǒng)、完善井下計(jì)算機(jī)診斷技術(shù)提供了一條新的途徑，具有一定的實(shí)用價(jià)值