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潜油直线电机温度场的数值计算

湖北汽车工业学院学报 2023年第2期37卷 71-75页

作者：曹勇廖义德武汉工程大学机电工程学院湖北武汉430205

为了研究潜油直线电机在井下工作时的温度分布情况,建立了包含电机和原油在内的二维计算模型;根据电磁场仿真计算电机损耗,并将损耗以热源密度的形式加载到计算模型中;采用有限体积法求解电机在不同工况下的二维稳态温度场,得到了电机... 详细信息

为了研究潜油直线电机在井下工作时的温度分布情况,建立了包含电机和原油在内的二维计算模型;根据电磁场仿真计算电机损耗,并将损耗以热源密度的形式加载到计算模型中;采用有限体积法求解电机在不同工况下的二维稳态温度场,得到了电机整体的温度分布。研究了原油流速与电机温升的关系,开展了电机的温升试验,试验结果与计算结果基本一致,证明了计算方法的准确性。

关键词：潜油直线电机二维模型有限体积法温度场

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潜油直线电机无杆举升技术在定向井中的应用

石油机械 2019年第7期47卷 117-121,132页

作者：甘庆明黄伟黄志龙沈传海李佰涛长江大学石油工程学院长庆油田分公司油气工艺研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室长庆油田分公司第五采气厂长庆油田分公司第九采油厂

应用大平台开发低渗透油藏已经越来越普遍,然而井眼轨迹复杂和液量低是这类油田的特点,采用抽油机有杆举升存在偏磨及系统效率提升有限的问题,而采用无杆举升技术时又存在一次性投资高及免修期短的问题。为此,开展了以一台直线电机同时... 详细信息

应用大平台开发低渗透油藏已经越来越普遍,然而井眼轨迹复杂和液量低是这类油田的特点,采用抽油机有杆举升存在偏磨及系统效率提升有限的问题,而采用无杆举升技术时又存在一次性投资高及免修期短的问题。为此,开展了以一台直线电机同时驱动上、下两台柱塞泵的潜油直线电机无杆举升技术研究,对系统的水力学参数进行了计算,对直线电机的型式、永磁材料进行了选择,并对系统管柱进行了现场试验。试验结果表明:研制的潜油直线电机外径104 mm,稳定举升力达12 kN,满足低液量油井的举升要求;应用潜油直线电机无杆举升系统提高了系统效率,降低了能耗,从根本上解决了杆管偏磨问题,免修期达到411 d。潜油直线电机无杆举升技术为低液量油田提高系统效益提供了新方法。

关键词：潜油直线电机低液量无杆举升定向井

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一种圆筒形潜油永磁同步直线电机的开发

一种圆筒形潜油永磁同步直线电机的开发

作者：许孔孔航天动力技术研究院

学位级别：硕士

永磁同步直线电机(Permanent magnet synchronous linear motor,PMSLM)兼具永磁电机和同步电机的优点,因其体积小,效率高而得到广泛应用。在潜油系统中使用PMSLM作为其动力装置,摆脱了传统采油系统中间复杂的机械传动环节,使得采油效率... 详细信息

永磁同步直线电机(Permanent magnet synchronous linear motor,PMSLM)兼具永磁电机和同步电机的优点,因其体积小,效率高而得到广泛应用。在潜油系统中使用PMSLM作为其动力装置,摆脱了传统采油系统中间复杂的机械传动环节,使得采油效率得到极大提升。目前潜油直线电机在实际工况下存在推力小,推力波动大,电机温升过高等问题,严重抑制了其在油田中的推广和使用。本文针对上述问题,结合正在研发的“潜油直线电机往复泵系统设计”项目,开展新型的潜油PMSLM的电磁结构方案设计,优化等方面的研究,主要内容包括:(1)介绍了本文的研究背景以及直线电机的发展现状,并基于“潜油直线电机往复泵系统设计”项目需求,确定采用多个圆筒形结构PMSLM串联组合的方式实现大推力,并满足稳态温升要求的设计方案。(2)完成了满足大推力和稳态温升要求的单元PMSLM和多初级PMSLM的电磁结构设计,使组合电机的电磁推力由单元PMSLM的5k N提升到100k N。首先阐述了PMSLM的工作原理,进行了单元PMSLM的电磁结构设计,并采用有限元法进行仿真验证,得到满足需求的初始电磁结构方案。为验证设计方案的合理性,通过建立单元PMSLM的物理模型,采用了解析法和有限元法进行气隙磁场的分析。基于移位移相原理进行双初级PMSLM的设计,并建立单元PMSLM和双初级PMSLM的热分析模型,并采用ANSYS Workbench软件中的稳态热分析模块进行了PMSLM温升的计算,计算结果满足要求。(3)完成了单元PMSLM和双初级PMSLM的推力波动原因分析以及减少推力波动的优化设计。首先进行了推力波动的理论分析,解析计算齿槽力和端部力,得出影响PMSLM推力波动的主要结构参数有气隙厚度以及极弧系数等,并建立相应的有限元模型,从抑制齿槽力和抑制端部力两个方面进行PMSLM磁阻力的抑制,通过比较两者的优化方案,给出了优化磁阻力的较优方案。基于此方案,进行了双初级PMSLM的磁阻力优化以及进行举升力60k N和100k N多初级组合式大推力PMSLM的设计,并采用有限元法进行仿真验证,依据仿真结果,得出多初级PMSLM的推力与单元PMSLM的推力的关系式,为后续PMSLM的测量结果比较提供理论依据。(4)完成了双初级PMSLM实物样机的集成,并进行了磁阻力和电磁推力参数的测量。首先进行了双初级PMSLM的三维结构设计,针对潜油系统的特殊要求,进行PMSLM特殊工艺材料的选取,PMSLM引出线和电缆连接结构设计和密封设计,并进行双初级PMSLM的实物样机的集成,完成了相关参数的测量。

关键词：潜油直线电机齿槽力端部力推力特性工艺设计

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潜油直线电机不同结构参数下的性能分析

潜油直线电机不同结构参数下的性能分析

作者：王红超燕山大学

学位级别：硕士

本论文首先对直线电机的国内外研究现状以及潜油直线电机的工作原理和基本结构进行了阐述。针对潜油直线电机气隙磁场的解析计算,提出了永磁体等效磁化强度的计算方法,根据泊松方程,推导出潜油直线电机气隙磁场的解析表达式。运用Ansof... 详细信息

本论文首先对直线电机的国内外研究现状以及潜油直线电机的工作原理和基本结构进行了阐述。针对潜油直线电机气隙磁场的解析计算,提出了永磁体等效磁化强度的计算方法,根据泊松方程,推导出潜油直线电机气隙磁场的解析表达式。运用Ansoft电磁有限元分析软件,分别对潜油直线电机在定子绕组无激励状态和有激励状态两种情况下的瞬态磁场特性进行了分析,得到了潜油直线电机定子绕组在不同的两种状态下的磁力线、磁感应强度、磁场强度随时间变化的分布规律;通过电磁有限元分析,得到了在不同动子隔离套材料、不同动子永磁体轴向厚度下的直线电机的推力特性变化规律。根据潜油直线电机在定子和动子装配过程中以及定动子极距所产生的误差,运用电磁有限元软件对不同定子极距下的单节和多节永磁同步直线电机进行了反电动势性能和推力性能分析,得到在不同定子极距下的永磁同步直线电机的反电动势和推力性能的变化规律。通过改变动子磁钢的形状,对直线电机动子结构进行改进,运用Ansoft软件分别对阶梯状、梯形截面状和余弦曲线轮廓状的动子磁钢形状的潜油直线电机进行了推力性能分析,得到了不同磁钢形状参数的直线电机推力的变化规律,为直线电机的推力提升、直线电机动子磁钢的选择及直线电机的优化设计奠定了基础。

关键词：潜油直线电机瞬态磁场特性反电动势特性推力特性磁钢形状

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潜油直线电机举升功图测试系统研制

潜油直线电机举升功图测试系统研制

作者：乔美霞哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

潜油直线电机作为一种新型的采油技术，目前还处于研发阶段，以大庆为例，先导井试用中出现了有待进一步完善的现象，存在一定的不适应性。分析功图是判断抽油机井工况的基本方法。目前生产中所投入使用的示功仪为地面示功仪，而潜油直... 详细信息

潜油直线电机作为一种新型的采油技术，目前还处于研发阶段，以大庆为例，先导井试用中出现了有待进一步完善的现象，存在一定的不适应性。分析功图是判断抽油机井工况的基本方法。目前生产中所投入使用的示功仪为地面示功仪，而潜油直线电机举升工艺是一种无杆举升工艺，现有地面示功仪无法满足其测试要求。因此，本文针对潜油直线电机举升工艺开发了一套井下泵功图的直接测试系统，可获取泵况的一手资料，为进一步研究潜油直线电机的工作状态提供重要的数据支持。本文首先分析了潜油直线电机抽油工艺原理，建立了直线电机抽油机悬点动力分析数学模型，提出了直线电机抽油机的悬点载荷大小的计算方法。确定该举升工艺动态参数测试的工程难点后，提出采集系统总体设计方案。示功仪采用存储短接方式设计其钢体，采用载荷传感器直接测量运动负荷，采用加速度传感器通过二次积分间接测量运动位移，从而构成完整功图，核心处理器为32位STM32F103RE。上位机软件采用C#语言开发，集成了数据提取、数据处理、图形化显示以及保存功能。所开发的示功仪系统投入使用后，有效获取了潜油直线电机举升工艺的井下泵功图。通过分析可知，原有工艺泵启动瞬间负荷过大，导致运行不平稳等现象。对驱动系统的启动进行优化设计，提供了系统运行的平稳性，并可定量的减小整机功率，间接提高效率。

关键词：功图潜油直线电机悬点运动 STM32

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潜油直线电机抽油系统设计

化学工程与装备 2015年第7期 117-119页

作者：冯大鹏刘中海中石油燃料油有限责任公司青岛仓储分公司

针对有杆泵采油存在的杆管偏磨等问题,本文设计了潜油直线电机抽油系统,主要由变压器、控制屏、井下电缆、潜油直线电机、双作用抽油系统和电机密封装置等组成,由潜油直线电机直接驱动井下双作用抽油泵进行抽油。设计了电机密封结构,使... 详细信息

针对有杆泵采油存在的杆管偏磨等问题,本文设计了潜油直线电机抽油系统,主要由变压器、控制屏、井下电缆、潜油直线电机、双作用抽油系统和电机密封装置等组成,由潜油直线电机直接驱动井下双作用抽油泵进行抽油。设计了电机密封结构,使电机内部和外部作用流体压力均为油井油套环空压力,配套金属密封件的设计,可以有效延长电机密封的使用寿命,优选了永磁电机作为潜油直线电机类型,优选了电机永磁材料,并对电机进行了电磁设计,9m长度电机的设计持续推力达到了30k N,基于这一电机推力值,对抽油系统的抽油泵泵经、冲程和冲次等工作制度进行了设计,设计结果表明,该潜油直线电机抽油系统能够满足胜利油田绝大多数油井的举升要求。

关键词：潜油直线电机双作用抽油泵电机密封设计

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潜油永磁直线同步电机优化设计

防爆电机 2023年第4期58卷 4-7,84页

作者：周石曹晴吴顺海汤胜清陈璞湖南中车尚驱电气有限公司湖南株洲412000 中车株洲电机有限公司湖南株洲412000

陆地油田深井采油需求越来越多。深井需使用加厚套管,井下尺寸较小,同时更深的油井采油需要更大的举升力,使用传统系列潜油直线电机存在两个问题,尺寸紧张、推力不足,潜油直线电机急需优化设计,以满足新的采油需求。首先分析了潜油永磁... 详细信息

陆地油田深井采油需求越来越多。深井需使用加厚套管,井下尺寸较小,同时更深的油井采油需要更大的举升力,使用传统系列潜油直线电机存在两个问题,尺寸紧张、推力不足,潜油直线电机急需优化设计,以满足新的采油需求。首先分析了潜油永磁直线同步电机的结构与性能的关联性,找出了主要的结构变量。然后通过有限元分析了结构变量对电机性能的影响,并综合筛选出优化方案。最后通过制作样机,搭建试验平台,验证了优化方案。潜油永磁直线同步电机优化方案性能满足了油田采油的新需求。

关键词：圆筒形永磁直线同步电机优化设计潜油直线电机有限元

考虑新能源接入与流固耦合的直线电机温度场分析

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机械研究与应用 2023年第5期36卷 36-40,44页

作者：何海涛焦晶高跃邹博文何岳翀国网甘肃省电力公司陇南供电公司甘肃陇南742500

为解决潜油直线电机流固边界散热系数难以处理的问题,该文结合实际工况,以潜油直线电机为对象,采用流固耦合边界条件求解电机的三维稳态温度场,在此基础上考虑潜油直线电机特殊结构和新能源接入特性,建立了包括电机定子、转子、导油管... 详细信息

为解决潜油直线电机流固边界散热系数难以处理的问题,该文结合实际工况,以潜油直线电机为对象,采用流固耦合边界条件求解电机的三维稳态温度场,在此基础上考虑潜油直线电机特殊结构和新能源接入特性,建立了包括电机定子、转子、导油管、单向阀、机壳以及流动原油在内的整体三维模型以及光伏储能出力模型,研究了不同条件下的电机温度分布情况,得到了电机整体温度分布云图,分析了不同条件和光伏、储能出力特性对潜油直线电机的影响,仿真验证了流固耦合模型以及考虑新能源接入特性的合理性和可行性。

关键词：多段式潜油直线电机流固耦合新能源接入温度场

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电潜往复泵举升工艺优化研究与应用

油气藏评价与开发 2019年第1期9卷 56-60页

作者：钱坤胡文瑞孙延安师国臣杜伟山李骥楠盖伟涛何艳东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院黑龙江大庆163712

电潜往复泵是针对低渗透油藏提出的无杆采油设备,作为高效节能举升新技术之一,应用规模逐年扩大。针对油田生产中存在的问题:创造性地提出一种潜油直线电机的优化方法,包括改善电机举升力和控制方式;为深井或大排量井研制新型双作用减... 详细信息

电潜往复泵是针对低渗透油藏提出的无杆采油设备,作为高效节能举升新技术之一,应用规模逐年扩大。针对油田生产中存在的问题:创造性地提出一种潜油直线电机的优化方法,包括改善电机举升力和控制方式;为深井或大排量井研制新型双作用减载抽油泵;研发新型铝合金潜油电缆以实现降低一次性投资成本。现场应用90口井,平均检泵周期由452 d提高到693 d,最长检泵周期突破1 037 d,平均节电率达45.6%。应用效果表明优化升级的新工艺具有更好的可靠性、适应性和经济性,有利于电潜往复泵规模化应用,也为深入研究长线潜油电缆变频系统和电潜往复泵井下工况监测提供依据。

关键词：电潜往复泵潜油直线电机双作用减载抽油泵铝合金潜油电缆检泵周期