螺桿泵桿柱結(jié)構(gòu)動力學分析及數(shù)值仿真.pdf

1、本文以整體抽油桿柱為研究對象,考慮了抽油桿柱結(jié)構(gòu)與油管內(nèi)壁的間隙和接觸狀態(tài)、井眼曲率等因素的影響,建立了整體抽油桿柱非線性力學模型,它能夠較為準確地描述抽油桿柱的受力變形狀態(tài).同時,針對抽油桿柱與油管內(nèi)壁在不同井深和不同井眼圓周方向上的隨機接觸摩擦,應(yīng)用"動力間隙元"和空間梁單元理論,結(jié)合沖量定理,來描述抽油桿柱這類碰撞接觸問題.采用Newmark直接積分法,建立了抽油桿柱非線性瞬態(tài)動力學的有限單元法,為抽油桿柱的動力學分析提供了一種行

2、之有效的數(shù)值計算方法.根據(jù)整體抽油桿柱動力學分析的結(jié)果,結(jié)合抽油桿柱材料和結(jié)構(gòu)特性,可對抽油桿柱強度進行評價,設(shè)計合理的扶正器安放位置.經(jīng)北2-6-41等井的應(yīng)用表明,其設(shè)計結(jié)果更趨于合理和可靠,避免了抽油桿柱發(fā)生脫斷、偏磨事故.基于動力學分析理論,結(jié)合地面控制裝置,提出了恒液面控制方法.經(jīng)大慶油田5口井試驗表明,83﹪的控制點液面高度誤差均在50m內(nèi),滿足了工程需要,實現(xiàn)了螺桿泵恒液面控制目的.根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)理論以及0penGL函數(shù)庫圖

3、形處理的特性,研究了細長桿柱三維仿真實現(xiàn)的方法.結(jié)合桿柱自身幾何結(jié)構(gòu)特點,利用三角形和四邊形有機的組裝,構(gòu)造了桿柱的外殼,并通過桿柱軸線上關(guān)鍵點的參數(shù)化控制,實現(xiàn)了桿柱變形仿真,運用雙緩存及動畫幀等技術(shù),結(jié)合桿柱動力學計算結(jié)果對桿柱進行了動畫模擬.應(yīng)用Delphi及OpenGL編程語言編制了"螺桿泵桿柱結(jié)構(gòu)動力學分析及仿真設(shè)計"軟件,可對各種工況下抽油桿柱動力學模型進行分析,可計算出時域內(nèi)桿柱運動、受力變形、碰撞接觸狀態(tài).該軟件為科學設(shè)