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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
    ' ^* i( X# O6 ^/ S$ I9 S摘要:
    # ~) S. Z" G$ p, Z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
    ' k8 P, }5 o% H5 ~* ?  ?' }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
    3 H1 b5 L0 w* Z, T$ I3 R+ y5 X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; G5 G5 X6 D( U9 v+ V: I
    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 X6 [0 p2 ~# T+ Z" A) M% K7 ^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& B( ], Z3 ?# R) R: P# Y  a# G- I; B
    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
    2 p) u: m0 T, ]7 C: m$ J4 f2 u- Q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
    + ~. _  ~( t, {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。
    5 W3 _: o5 D" ]) r8 N6 ^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
    : F1 I) s+ p! Z9 r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 g3 Y2 ~9 `$ {/ [$ n: i
    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# w# A2 I1 A! D0 P0 V# r, j
    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
    3 \. i5 T/ g; E6 }* s, R9 e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:
    # m! U, ^0 s2 c(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
    ! ]+ ^; o& s: k( b, z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- B0 _# q! \2 u* o
    模型可以一定程度的拟合悬点实际运动规律;, t; c  W2 A$ e7 Y; l
    (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
    . n, b. L$ }% l; E4 p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" D4 z* }" u8 v3 d
    2
    ; N& d) T! d7 J9 p2 Z6 J2 C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
    3 U2 l* ~* X2 n3 e3 ?% V* m+ ]* b# ~3 u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;
    7 [  F! K! V% k2 T0 z4 r(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
    4 e5 K* C7 C, F/ c* {  ?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: C/ H9 a! k5 ]' S0 W
    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,& q1 @8 k( \! z; v( @2 v
    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- \% z8 G% e7 R, z7 R* U
    内的气体影响进行判定;" K1 I7 Q0 V8 S! V: b' m+ I* r0 j
    (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
    ' x$ z4 D% b( i2 p9 o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  a+ O# t' }% T0 g! [  L# w
    身推导出了粘滞阻尼系数的一种计算方法。
    2 ^- I  _; A% ?, Z关键词: 泵功图有限元分析Gibbs 模型粘滞系数迭代法
    1 f% Y  T8 j9 k' H2 ]" S7 B% _! \( G- E5 Y) o% N

    ; f6 R& D5 R3 T C19422003厉李王.rar (714.1 KB, 下载次数: 27)
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