抽油杆变形测试模拟样机研究

作     者：赵金成 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：于桂杰;康杰

授予年度：2015年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：抽油杆 受力与变形 模拟样机 电液伺服技术 

摘      要：在下冲程过程中,抽油杆由于受自身重力、井液浮力和柱塞端阻力等影响,以中和点为分界点,中和点以上部分受拉,以下部分受压。受压部分的抽油杆会因受压力过大发生失稳现象,导致抽油杆与油管的接触与偏磨,因此对抽油杆受力与变形情况的研究对防止管杆磨损具有非常重要的意义。目前,关于抽油杆受力与变形理论研究较多,但理论研究结果存在很大差异,在油田实际作业中指导作用不明显,为弥补理论研究的不足,采用实验方式对抽油杆受力与变形问题进行研究将会非常有效。本文在理论计算的基础上,设计一套抽油杆变形测试模拟样机,为抽油杆受力与变形实验研究提供条件。抽油杆属于超细长大柔度杆,在下冲程过程中,中和点以下的杆件受压。本文对抽油杆受压部分的受力与变形进行理论分析,给出中和点位置的计算公式,采用简支梁法、连续梁法分析抽油杆的变形。采用VB语言编制计算软件计算受力与变形,为模拟样机设计提供基本参数。本文对抽油杆变形测试模拟样机进行了设计。依据拟定的实验方法和基本参数对模拟样机进行整体分析和设计;根据执行机构需要满足的工作要求,机架部分采用SolidWorks进行设计与建模,通过ANSYS对易发生破坏的零部件进行强度校核,确保设备安全可靠;根据加载力需要满足的工作要求,确定采用电液伺服加载技术设计模拟样机的加载系统,依据AMESim对两种电液伺服加载方案的仿真结果,确定采用电液伺服阀控制的加载系统,对液压回路进行设计,在回路中设置多种液压元件以保证回路的安全,对相关液压零部件进行推荐选型;根据控制系统需要满足的工作要求,对硬件部分的工作原理进行阐述,推荐相关的硬件选型,通过LabVIEW编制控制程序,能够实现对模拟样机工作过程的自动控制,能够对实验数据进行处理、显示与保存等功能。