有杆抽油系统的数学建模及诊断（包含完整程序）

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题目有杆抽油系统的数学建模及诊断
9 A. e1 {" I+ v" l摘要：
2 N8 a5 D4 R# O6 Y0 K9 s) P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
; l3 q1 Z+ O% J# z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
4 i* G/ h$ a, q# z9 f8 m  v- z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
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
) \7 Q3 e! G& o% A; {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% ^, |9 E) d/ e- n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
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
$ W9 |' w( ]0 Y3 m( {' e" s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。
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
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
9 d+ F( k. T/ L6 D6 G2 y( J8 X8 H6 k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
, E( W8 S9 ~* F1 ^& T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
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：
3 {& N) r6 }9 p2 {9 O（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
# K! @$ [% G! K9 V7 X% ~" U8 R$ n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
模型可以一定程度的拟合悬点实际运动规律；
. f6 H+ T: w! f- j9 [( ~' @（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
9 O3 e  u$ s8 t! a# r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
2
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
+ \, X( C7 E" D1 J, Q$ ^  F$ p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；
) h7 _  v8 g" l: z8 z（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
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
7 G( |* W9 y# T* q. [, c4 m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，
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
内的气体影响进行判定；
' `( ~2 j8 P6 M! k1 v" 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
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
2 @/ k( w% E* Y/ D5 o身推导出了粘滞阻尼系数的一种计算方法。
2 }5 t/ d# v* c# u9 c5 Z* s关键词： 泵功图有限元分析Gibbs 模型粘滞系数迭代法
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, s5 @  h: I2 V( c$ v. G( F2 [ C19422003厉李王.rar (714.1 KB, 下载次数: 27)

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