开题报告王祥090920250-副本.doc

四川大学锦城学院本科毕业论文（设计）开题报告题 目 有杆抽油泵泵效分析与结构优化 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 王 祥 学 号 090920250 年级 09级 指导教师 刘琴琴老师 教务部制表二 一二 年 十一 月 十 日选题意义随着世界经济的高速发展，能源问题成为各国面临的严峻问题。石油作为当今社会的主要能源，成为各国争夺的对象。石油开采效率的高低直接影响着石油的成本。游梁式抽油系统是目前我国乃至世界石油开采的主要方式之一，抽油泵作为游梁式抽油系统的主要地下设备，其效率高低对整个抽油系统有重要影响。针对如何提高抽油泵泵效，首先，收集国内外抽油泵的研究现状，对抽油泵的发展有了基本的了解。其次，通过对国内外抽油泵研究现状的整理，确定了本文主要的研究内容。最后，根据确定的研究内容，拟定了本文的研究思路。根据本文的研究思路，本文对有杆抽油泵进行了概述。分别对有杆抽油泵的类型、工作原理、用途以及结构进行了介绍。通过对有杆抽油泵的了解，确定了本文主要研究的有杆抽油泵泵效影响因素，为有杆抽油泵的泵效影响机理做好铺垫。针对有杆抽油泵泵效的主要影响因素：冲次、孔径比、粘度、沉没度、上下冲程速比，本文选择了三种泵进行分析。利用对这三种泵的影响机理分析结果，得到了最佳泵效下各因素的选择。在对有杆抽油泵泵效各影响因素的理解与分析后，本文选择了标准泵进行结构优化，以提高抽油泵的泵效。首先，根据泵的结构，利用FLUENT对泵进行了模型的建立。其次，进行了FLUENT网格的划分，并设置了边界条件。最后，通过对泵结构参数的改变来达到所选有杆抽油泵泵效的提高。本文充分利用了国内外对抽油泵的研究现状，对有杆抽油泵的泵效进行了泵的结构优化。通过选择的标准抽油泵，利用FLUENT软件对泵的结构参数进行了优化。通过本文有杆抽油泵泵效影响因素的分析与结构优化，能为实际采油提供一定的帮助，对影响抽油泵的影响因素进行仿真实验研究，研究各参数对泵效的影响机理，对在工程实际中如何合理的选择抽油泵的结构参数和设置其工作参数，提高抽油泵的泵效具有重要的指导意义。国内外研究现状概述有杆抽油泵的泵效分析是一个复杂的过程。在近几十年的过程中，研究人员分别在实验和理论方面对抽油泵效率的影响因素进行了大量的研究和分析，并取得了一定的成就。研究人员对影响泵效的因素如气体、冲次、沉没度、粘度和上下冲程速比等分别进行了理论分析以及一些简单的室内实验研究。但就对这几个影响因素并没有进行深入的研究和实验，关键在于对泵内液体的流动状态并没有深入的了解，缺乏扎实的知识。在我国,1994年蒋汉青等人指出了出现“供液不足”的现象是因为油的粘度很大而凡尔孔径比很小，这种现象将对泵效产生较大的影响。2003年王琦龙等人对传统的“泵效低是由于原油中含溶解气”说法进行了分析，他们指出了影响泵效提高的主要因素：原油在泵腔内的气蚀作用。2005年刘庆全等人为了建立了泵效与沉没度关系的计算机仿真模型，利用FLUENT对沉没度对泵效的影响进行了仿真研究，得出了沉没度与泵效的数学模型，在单井的实际应用中增产效果明显。2006年经实验研究，他们一致认为原油中含有游离气、溶解气及凝析气是影响抽油泵泵效的主要因素。2006年朱杰、张秋雁等人就有杆抽油井系统生产效率而言，指出了活塞对泵腔内气体的压缩效应是有杆抽油井系统效率较低的原因。2005年与2006年里，周文跃和朱杰等人就冲次的问题，分别对冲次对抽油系统效率的影响进行研究，指出了目前我国有杆抽油系统采油的平均效率只有19左右，而81的能量是在抽油机运行过程中损耗的。不仅我国对有杆抽油泵进行了大量研究,国外也同样如此。对有杆抽油系统动态参数的计算机仿真研究,早在1977年SGGibbs等人就进行了较全面的总结，指出有杆抽油系统动态参数的计算机仿真技术适合于各种类型的抽油机和井下抽油泵任意的工作状态，建立了抽油杆柱的动态预测方法。总之,就国内外而言，近几年在对泵效的试验研究中，最系统最全面的是赵来军、刘刚等人在2006年做的室内试验。实验中，他们分析了粘度、孔径比、冲次和上下冲程比对抽油系统泵效的影响，得出了在同一孔径比不同的粘度和冲次与泵效的关系曲线，相同的粘度下不同的孔径比和冲次与泵效的关系曲线，指出在调节抽油机冲次比的同时调节抽油机上下冲程比比仅调节冲次对抽油系统泵效影响更为明显，并指出上下冲程速比不能调的太高。主要研究内容 对收集资料的整理并加以分析，特制定以下研究内容：1) 了解目前有杆抽油泵的研究现状。查阅国内外文献，通过文中所提供的信息得到目前有杆抽油泵的研究现状；2) 熟悉各类有杆抽油泵的结构、工作原理、研究现状和发展趋势。有杆抽油泵分为管式泵和杆式泵，分别对这两种类型的有杆抽油泵的结构、工作原理和用途进行阐述；3) 分析影响抽油泵泵效的各个因素，主要包括：气体、冲次、沉没度、粘度和上下冲程速比等。分析各影响因素对抽油泵泵效的影响机理；4) 利用FLUENT对抽油泵进行结构优化设计。选择一台标准有杆抽油泵，利用FLUENT对此泵进行：模型的建立、网格的划分、边界条件的建立和设定约束条件。通过FLUENT对此有杆抽油泵的模型进行参数改变，确定需要对哪些结构参数进行改变，达到提高泵效的目的。拟采用的研究思路方法、技术路线、可行性论证等拟定研究路线：分析课题查阅收集资料熟悉各类有杆抽油泵了解国内外研究现状，概括泵效影响因素 分析影响抽油泵泵效的各个影响因素，并分析影响机理 利用FLUENT对有杆抽油泵进行分析处理优化后数据提出建议研究路线图根据收集的国内外有杆抽油泵研究现状，基本确定了本文所要研究的主要内容，以及主要需要研究的泵效影响因素，并且拟定了主要的研究思路，为接下来的有杆抽油泵泵效影响因素分析和优化做了铺垫。研究工作安排及进度 1.设备阶段：（1）查阅相关资料，进行文献翻译；（2）书写文献综述、开题报告；（3）作好设计用物质准备。（第811周）2.分析阶段：（1）分析各参数对泵效的影响；（2）泵效的计算（第1518周）。3.优化阶段：（1）目标函数的建立；（2）数学模型的求解；（3）优化及结果分析；（4）说明书准备（第19下期第3周）；4.总结阶段：（1）检察修改设计图；（2）书写说明书（下期第46周）；（3）答辩（下期第7周）。参考文献目录1范凤英.提高抽油井系统效率技术M.东营:石油大学出版社,2002.2崔振华,余国安,安锦高,等.有杆抽油系统M.北京:石油工业出版社,1994.3张琪,王杰祥,樊灵,等.采油工程原理与设计M.东营:石油大学出版社,2000.4陈德春,薛建泉,廖建贵,等.抽油泵合理沉没压力的确定方法J.石油钻采工艺,2003,25(5):75-78 5阎熙照,孙智,王长生.聚合物驱抽汲参数优化设计方法及应用J.大庆石油地质与开发,1999,18(5):28-306郑俊德,张艳秋,陈家琅.水平井的机、杆、泵及抽汲参数优化设计方法J.大庆石油地质与开发,1998,17(1):40-427 HATripp，JKilgoreA comparison between practical and measured walking beam Pump parameters(J)SPE2 067 1，19908 张连山我国抽油机的发展趋势(J)钻采工艺1996，19(6)：41-479 蒋汉青多相流进泵规律对泵效的影响(N)大庆石油学院学报1994，18(2)：27-3210 王琦龙，朱杰等抽油泵泵效分析计算（J）河南石油2003，(3)：33-3511 刘庆全基于FLUENT油井合理沉没度的研究（N）哈尔滨理工大学学报2005，10(1)：37-3912 林日亿有杆抽油泵沉没度的优化设计方法（N）.石油大学学报(自然科学版)2005，29(4)：87-9013 朱杰活塞对泵腔内气体的压缩效应是有杆抽油井系统效率较低的原因（J）内蒙古石油化工2006，(4)：133-13414 周文跃冲次对有杆抽油系统的影响分析及抽油机节能减速装置的应用（J）.石油天然气学报2005，27(6)：944-94515 朱杰冲次对有杆抽油井开采效果影响