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基于IPR曲线拐点的杏南油田最小流压界限被引量：2: 2011年; 针对油井流压较低时油层内为油、气、水三相渗流的情况，考虑油、气、水三相渗流速度差别，建立了油、气、水三相流动能力系数的计算模型，并以此为基础修正了经典的Vogel方程，建立了新型油井流入动态模型。模型具有拐点特征，即当流压较低时会出现油井产液量随流压降低而下降的现象。仿真结果表明，在油藏参数一定条件下，含水率是影响最小流压界限（最大产量点所对应的流压）的主要因素，最小流压界限随含水率的增加而下降。杏南油田最小流压界限为0．5～1．5MPa。; 张文生; 关键词：杏南油田流入动态方程

基于系统效率最高的抽油机井合理流压研究被引量：7: 2011年; 确定抽油机井合理流压是采油工程与油藏工程的重要研究内容。本文建立了以系统效率最高为评价指标的抽油机井合理流压仿真方法,具体包括:基于抽油机井井筒油气水多相稳定流动的泵排出口压力与油井产液量的耦合仿真模型;有效功率的仿真计算方法;基于抽油杆柱轴向振动与悬点示功图仿真的电动机输入功率仿真模型;系统效率与流压、油藏参数、抽汲参数之间函数关系的仿真模型;给定流压条件下系统效率极值的仿真模型;系统效率极值随流压的变化规律以及合理流压的确定方法。仿真分析结果表明:流压对抽油机井系统效率有显著影响,优化流压可以显著提高系统效率;含水率、气油比与饱和压力等油藏参数是影响合理流压的主要因素。; 董世民邢明明张红柴国红; 关键词：抽油机井合理流压仿真模型

抽油杆经济使用年限的可靠性评价方法被引量：2: 2013年; 以描述抽油杆柱纵向振动的波动方程为基础,建立了抽油杆柱应力循环特性的仿真模型;应用有限元法分析了含缺陷抽油杆的应力分布,建立了含缺陷抽油杆应力集中系数的回归模型;考虑了过渡段对抽油杆实际疲劳强度的影响以及使用年限对抽油杆损伤程度的影响,并综合考虑抽油杆材料力学性能、缺陷尺寸以及循环应力的随机性,建立了抽油杆柱疲劳寿命与抽油杆使用寿命周期内作业次数的可靠性预测模型。综合考虑抽油杆使用寿命周期内抽油杆柱投资、作业费用与作业产量损失的影响,以使用年限内年均总费用最低为目标,建立了抽油杆经济使用年限的可靠性评价方法,仿真分析了影响抽油杆经济使用年限的主要因素。; 姚春东张红冯国弟冷陆游陈子赓; 关键词：抽油杆可靠性仿真模型

直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理被引量：11: 2012年; 将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明:抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。; 董世民张万胜王强柴国鸿苏艳玲; 关键词：地面驱动螺杆泵抽油杆柱陀螺效应偏磨机理

Dynamic simulation and efficiency analysis of beam pumping system被引量：3: 2015年; An improved whole model of beam pumping system was built. In the detail, for surface transmission system(STS), a new mathematical model was established considering the influence of some factors on the STS's torsional vibration, such as the time variation characteristic of equivalent stiffness of belt and equivalent rotational inertia of crank. For the sucker rod string(SRS), an improved mathematical model was built considering the influence of some parameters on the SRS's longitudinal vibration, such as the nonlinear friction of plunger, hydraulic loss of pump and clearance leakage. The dynamic response and system efficiency of whole system were analyzed. The results show that there is a jumping phenomenon in the amplitude frequency curve, and the system efficiency is sensitive to motor power, pump diameter, stroke number, ratio of gas and oil, and submergence depth. The simulation results have important significance for improving the efficiency of beam pumping system.; 邢明明董世民童志雄田然凤陈慧玲

基于抽油机实测电功率的悬点示功图仿真模型被引量：5: 2013年; 针对目前由实测电参数预测示功图存在的精度不高的问题,根据最小二乘拟合原理,综合考虑抽油机平衡方式、传动效率和运动件惯性对系统动态参数的影响,建立了悬点载荷与实测电功率关系的仿真模型。以悬点载荷扭矩误差平方和最小为优化设计目标函数,建立了悬点载荷扭矩优化模型。该模型可以避免使用扭矩系数法计算悬点载荷,有效解决了悬点示功图在上、下死点附近不收敛的问题。优化结果表明,优化悬点载荷扭矩可以提高示功图的拟合精度;拟合示功图与实测示功图非常接近,两曲线相对误差在±10%以内。; 陈培毅姚春东董世民姚洪田; 关键词：抽油机示功图悬点载荷最小二乘仿真模型

螺旋凸轮式抽油机机构优化设计与性能仿真被引量：9: 2010年; 开采低产井时,由于常规游梁式抽油机冲次偏高,无法满足低产井对低冲次的要求,导致大部分油井供液不足,甚至抽空。这不仅加大了油井的功率消耗,而且加剧了抽油机和井下杆管泵的磨损。鉴于此,设计了一种新型螺旋凸轮式抽油机。该抽油机采用螺旋凸轮作为换向机构,采用大传动比的摆线针轮减速器作为减速机构,具有体积小、质量轻、传动效率高、易于实现低冲次等优点。仿真结果表明,与常规游梁式抽油机相比,该抽油机减速器输出轴扭矩波动小,基本消除了负扭矩,电动机输入功率下降48.65%。; 董世民田丹丹赵克亮任彦朝; 关键词：抽油机优化设计性能仿真

定向井杆管接触状态的有限元仿真模型被引量：4: 2010年; 将定向井抽油杆柱离散为空间梁单元,通过在所有节点构造双向弹簧元模拟抽油杆柱与油管的接触状态,考虑双向弹簧元弹簧刚度系数对单元刚度矩阵与总刚度矩阵的影响,建立了抽油杆柱与油管接触状态的有限元仿真分析模型。仿真结果表明,弹簧元能够准确模拟杆管接触状态,确定杆柱与油管内壁接触状态、杆管接触压力以及扶正器与油管接触压力;抽油杆柱与油管柱接触受实际井眼轨道的影响,井眼造斜段、局部狗腿度较大的井段,杆管接触压力较大;在定向井抽油杆柱安装扶正器可以明显减小或消除杆体与油管的接触压力以及接箍与油管的接触压力。; 姚春东董世民吴长杰张万胜谢巍; 关键词：定向井油管柱梁单元

抽油机井区块整体节能参数仿真优化方法被引量：10: 2010年; 应用多相流理论计算了抽油泵的沉没压力和排出压力,改进了抽油杆柱轴向振动底部边界条件的仿真模型,完善了抽油机井有效功率、电动机输入功率与抽油系统效率的仿真模型。以抽油系统输入功率最低为优化设计的目标函数,优化了单井不同产量条件下的最佳抽汲参数及所对应的最低输入功率,建立了单井最低输入功率与产量之间的回归模型。以该模型为基础,将单井产量作为优化设计变量,考虑区块整体的原油计划产量约束,建立了以区块整体输入功率最低为目标的区块整体优化设计模型。综合单井与区块整体的优化设计结果,优选出整体区块内各个单井的最佳产量以及所对应的最佳抽汲参数。计算实例表明,与单井优化设计结果比较,利用区块整体优化方法可以进一步降低区块整体的总耗电量。实际算例表明,采用区块整体优化抽油系统的方法,输入功率可以减少16.7%。; 董世民张喜顺吴长杰郭吉民; 关键词：抽油机井抽汲参数优化设计仿真模型

定向井有杆抽油系统杆管分布接触压力的研究被引量：8: 2011年; 将抽油杆柱离散为空间梁单元,应用可移动的双向弹簧元描述杆管接触状态,建立了抽油杆柱在油管内弯曲变形规律与接触压力的混合有限元仿真模型。该模型考虑了抽油杆杆体、接箍与扶正器径向尺寸不同所导致的杆管接触条件差异。根据节点支反力、内力与位移的仿真结果,建立了抽油杆体与油管接触区域与接触压力分布规律的仿真模型。杆管接触区域与分布接触压力的仿真结果为进一步研究杆管偏磨寿命预测与防偏磨设计奠定了基础,也为杆管摩擦功率与系统效率仿真分析提供了理论依据。; 董世民张万胜张红王彩凤; 关键词：定向井抽油杆柱油管柱仿真模型

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国家自然科学基金(50974108)

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