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[2012C题优秀论文] 有杆抽油系统的数学建模及诊断(包含完整程序)

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madio        

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    发表于 2013-7-30 05:46 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta |邮箱已经成功绑定
    题目有杆抽油系统的数学建模及诊断) r' f# p  N! f1 H9 I
    摘要:
    ; l* \/ u/ Q5 u) N' I! `) J有杆抽油系统目前广泛的的使用在开采原油活动中,它通过电机的旋转运动( Q# a- U  s- _+ }6 E! c$ U
    转化为抽油杆上下往返周期运动,带动设置在杆下端泵的两个阀门相继开闭,从1 q4 k# _* B3 G' l% o  _. k
    而将地下上千米深处蕴藏的原油抽到地面上来。示功图通常用来描述抽油杆中任' J+ j# t" I# r9 o9 J% W
    意一水平截面处的基本信息,而悬点示功图可以初步诊断该井的工作状况,如产
    1 w1 Y2 f' ?9 N' w  |量、气体影响、阀门漏液、沙堵等等。要精确诊断油井的工作状况,最好采用泵
    ; g! E: N' ]4 L功图。然而泵在地下深处,使用仪器测试其示功数据实现困难大、成本高。通过" t3 c- I: n2 c! w
    数学建模,把悬点示功图转化为杆上任意点的示功图(统称为地下示功图)并最
    / v; R$ H+ V4 V$ I, d) G5 i终确定泵功图,以准确诊断该井的工作状况具有很高的实际应用价值。
    6 B. N4 H+ F" n: `+ I$ N8 k通过查阅文献,我们在Gibbs 模型的基础上,运用Excel、SPSS 等软件进行& {% N* m" s$ |* D
    数据分析,并通过MATLAB 软件编程求解,建立悬点运动规律、悬点示功图及泵
    # t. p# ~1 S- D功图的数学模型。我们利用建立的模型对附件中所给出的两口油井的日产液量进0 n- @& C. @1 Z' B6 O' _/ M3 X
    行预测,同时对Gibbs 模型中粘滞阻尼系数的确定方法进行了研究与改进,大部
    0 z' d) a& Z. d) m- r分模型都给出了具体的算法并附上程序,我们的工作主要包括:% `7 S8 @) N) i
    (1)建立悬点运动规律模型,得到位移、速度和加速度表达式,并计算出5 K& t9 S3 P2 R1 x8 l
    位移与附件中所给数据的平均误差e 为0.3806,拟合优度R 2 为0.7066,该位移# E- c. c# Z! [# F9 U: B
    模型可以一定程度的拟合悬点实际运动规律;, U+ s  I" a9 z0 C" v
    (2)对Gibbs 模型的边界条件和初始条件进行分析,利用附件1 和附件2' `, H) m  l+ I& O" h& X# N
    的数据分别求出两口油井一级抽油杆和三级抽油杆的泵功图,由悬点示功图转换
    ; o  F' Q" Z9 e) O& Z% R0 x& h6 |2
    ! Q* \$ T- }8 Q7 D2 J之后的泵功图有效地减弱了在上下冲程过程中抽油杆的波动,消除了摩擦和原油5 D. L$ {( N6 d/ S+ T
    稠度对荷载和位移的干扰,为依照示功图诊断油井工作状态提供了有效凭证;9 U. i# A, j' P' S
    (3)依照求得的泵功图,分别采用有效冲程法和面积法估算出两口油井的
    8 h, c8 B0 P+ x日产液量,有效冲程法的估算误差分别为32.25%和18.6%,面积法的估算误差
    ! q6 _- H5 V8 e" D分别为9.21%和3.71%;第二小问,我们给出判断泵内是否充气的一种算法模型,& ]7 I/ c$ f5 N) a$ B/ h  K9 ]
    该模型将泵功图进行划分,通过计算划分后的区域面积并结合泵功图的曲率对泵" _5 |$ Q4 {1 i3 y! L
    内的气体影响进行判定;
    # |# Z1 o. M; s" {; ?(4)在一维Gibbs 振动模型的基础上使用有限元分析,加入抽油管、液柱' t  `) \7 Z; j0 K
    和油管振动这些因素,得到一种改进的Gibbs 模型;并使用迭代法从振动方程本
    4 G$ I! o7 O1 V; O3 a5 m( w% L3 j5 _身推导出了粘滞阻尼系数的一种计算方法。
    0 ]- K  Y  n! }0 h关键词: 泵功图有限元分析Gibbs 模型粘滞系数迭代法
    6 ?3 e! h+ @) ]. @5 g# Q
    ' k. {' o9 _( @  g# R8 N9 r8 t8 w( o0 M2 i' n7 T
    C19422003厉李王.rar (714.1 KB, 下载次数: 27)
    : p, x* ~0 m4 j# f$ G% B
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