螺杆泵采油系统转速优化及试验技术PDF电子书下载

1概论 1

1.1引言 1

1.2螺杆泵采油系统概述 2

1.2.1螺杆泵采油系统组成 2

1.2.2螺杆泵分类 2

1.2.3螺杆泵采油系统主要特点 3

1.3螺杆泵采油系统研制与应用现状 4

1.3.1地面驱动螺杆泵采油系统研制现状 4

1.3.2潜油螺杆泵采油系统研制现状 6

1.3.3国外螺杆泵采油系统应用现状 10

1.3.4我国螺杆泵采油系统应用现状 14

1.4螺杆泵采油系统新进展与发展趋势 16

1.4.1新材料 17

1.4.2新结构设计 17

1.4.3新组件及配套技术 19

1.4.4螺杆泵采油技术的发展趋势 21

1.5采油螺杆泵的转速控制及优化 24

1.5.1采油螺杆泵转速控制的意义 24

1.5.2采油系统的软启动 24

1.5.3供采平衡 25

1.5.4采油螺杆泵的转速优化 30

参考文献 31

2单螺杆泵理论基础与选型设计 34

2.1单螺杆泵的工作原理 34

2.2单螺杆泵的流量计算与基本参数确定 37

2.2.1单螺杆泵的流量计算公式 37

2.2.2单螺杆泵基本尺寸的确定 38

2.3单螺杆泵定转子型线方程式 40

2.3.1螺杆的轴向型线及其方程式 40

2.3.2衬套的轴向型线及其方程式 42

2.4单螺杆泵的运动学分析 44

2.4.1单螺杆的自转和公转 44

2.4.2单螺杆在衬套中的运动特点 46

2.5单螺杆泵的能量损失与效率计算 48

2.5.1容积损失 48

2.5.2机械损失 49

2.6单螺杆泵定转子尺寸最优配比 50

2.6.1初始过盈最优值的确定 50

2.6.2螺杆偏心距对其半径最优比值的确定 52

2.6.3衬套导程对螺杆半径最优比值的确定 53

2.6.4螺杆-衬套副长度的选择 53

2.7单螺杆泵轴向力计算 54

2.7.1Gc的确定 56

2.7.2Gf的确定 56

2.7.3Gp的确定 58

2.8螺杆泵的选型设计 61

2.8.1螺杆泵的井下容积 61

2.8.2螺杆泵的压头 62

2.8.3泵型选择及参数设计 63

2.8.4配套抽油管的选择 68

参考文献 71

3螺杆泵定子橡胶及其磨损分析 72

3.1螺杆泵定子橡胶 72

3.1.1橡胶材料基本特征 72

3.1.2螺杆泵定子橡胶应具有的性能 72

3.1.3常用的螺杆泵定子橡胶材料 73

3.2实际工况下定子橡胶的选择 76

3.2.1常规浅井 77

3.2.2深井或超深井 77

3.2.3水平井 77

3.2.4特殊工况 78

3.3螺杆泵定子橡胶实物磨损分布规律 79

3.4螺杆泵定子橡胶磨损分析研究现状 79

3.4.1从自身结构参数角度分析定子橡胶磨损 79

3.4.2从受力角度分析定子橡胶磨损 81

3.4.3从机构构形角度分析定子橡胶磨损 83

3.4.4从有限元角度分析定子橡胶磨损 86

3.4.5从磨损机理角度分析定子橡胶磨损 88

3.4.6从流体动力学和结构力学角度分析定子橡胶磨损 90

3.5橡胶摩擦学 92

3.5.1摩擦学简介 92

3.5.2研究橡胶磨损的重要意义 93

3.5.3磨损的基本特征 94

3.5.4摩擦学系统简介 95

3.5.5橡胶摩擦的特点 96

3.5.6橡胶磨损的特点 97

3.5.7影响橡胶摩擦磨损性能的因素 100

3.6采油螺杆泵摩擦学系统分析 102

参考文献 104

4采油螺杆泵转速影响因素 107

4.1油井供液能力 107

4.2采油螺杆泵结构参数 108

4.2.1橡胶定子与金属转子之间的过盈量 108

4.2.2螺杆泵内部结构参数 110

4.3泵以上的环形空间 111

4.4油井工况 111

4.4.1原油黏度 111

4.4.2井下温度 112

4.4.3泵端压差 113

4.4.4原油中的含砂量 114

4.4.5原油中的含气量 114

4.4.6原油中的含蜡量 115

4.5螺杆泵定子橡胶的磨损 115

4.6螺杆泵的容积效率和机械效率 116

4.6.1螺杆泵的容积效率 116

4.6.2螺杆泵的机械效率 117

4.6.3泵两端压差对效率的影响 117

4.6.4油的温度和黏度对容积效率的综合影响 118

参考文献 123

5螺杆泵转速优化模型构建及预测 125

5.1常用的非线性优化方法 125

5.1.1遗传算法 125

5.1.2人工神经网络 127

5.1.3灰色理论 129

5.1.4小波分析 131

5.1.5模糊系统理论 134

5.2采油螺杆泵转速优化模型的构建与预测 135

5.2.1BP神经网络建模与预测 136

5.2.2RBF神经网络建模与预测 140

5.2.3Elman神经网络建模与预测 143

5.2.4基于遗传算法的神经网络建模与预测 146

5.2.5基于四种人工神经网络的螺杆泵转速优化效果比较分析 151

参考文献 152

6螺杆泵转速优化系统开发 156

6.1螺杆泵转速优化系统开发平台及支撑软件 156

6.1.1Delphi系统开发平台 156

6.1.2Matlab支撑软件 157

6.2Delphi与Matlab混合编程 158

6.2.1使用Matlab引擎 159

6.2.2利用Mideva软件平台 160

6.2.3利用文件传输方式 161

6.2.4利用DDE（动态数据交换） 162

6.2.5利用Active 162

6.3基于文件传输方式实现的混合编程 163

6.3.1Matlab的M语言 163

6.3.2Matlab数据的输入输出方法 163

6.3.3执行可执行文件（exe）的方式 164

6.3.4Delphi将数据传递给Matlab 164

6.3.5Matlab接受传递数据并进行计算 164

6.3.6矩阵运算的实现 165

6.4螺杆泵转速优化系统总体设计及组成模块 167

6.4.1螺杆泵转速优化系统总体设计 167

6.4.2螺杆泵转速优化系统组成模块 168

6.5螺杆泵转速优化系统的软件设计 168

6.5.1数据采集程序 169

6.5.2螺杆泵转速神经网络模型与Delphi实现 169

6.5.3控制输出程序 170

6.6螺杆泵转速优化系统的模拟硬件构成 170

6.7螺杆泵转速优化系统运行界面 171

6.7.1开机界面 171

6.7.2主界面 171

6.7.3试验主界面 177

6.7.4试验结果与报告界面 180

6.7.5数据分析界面 181

6.7.6曲线分析界面 182

6.7.7报表设置界面 183

参考文献 184

7螺杆泵转速优化试验平台构建 185

7.1摩擦磨损试验方法 185

7.1.1实验室试件试验 185

7.1.2模拟性台架试验 185

7.1.3实际使用试验 186

7.1.4摩擦磨损试验的三个阶段 186

7.2摩擦磨损试验机的设计准则 187

7.3摩擦磨损试验机分类与影响因素 188

7.3.1摩擦磨损试验机分类 188

7.3.2摩擦磨损试验机的影响因素 188

7.4螺杆泵转速优化模型参数在试验平台的实现 192

7.4.1温度 192

7.4.2原油黏度 192

7.4.3泵端压差 192

7.4.4排量 192

7.5试验平台总体技术要求 192

7.6试验平台整体结构布局与工作原理 193

7.6.1整体结构布局 193

7.6.2工作原理 193

7.7试验平台系统组成 194

7.7.1试验部分 196

7.7.2传动部分 196

7.7.3加载部分 197

7.7.4控制部分 197

7.7.5测量部分 198

7.7.6加热部分 198

7.8试验平台的功能 199

7.9试验平台验证试验 199

参考文献 200

8螺杆泵转速优化试验测试 201

8.1引言 201

8.2试验材料及试验机调试 201

8.2.1试验材料 201

8.2.2试验机调试 201

8.3试验步骤 202

8.4试验方案 202

8.4.1变时间-变转速试验方案 203

8.4.2定时间-变转速试验方案 203

8.5试验结果及分析 203

8.5.1变时间-变转速试验结果与分析 203

8.5.2定时间-变转速试验结果与分析 207