王宏博
- 作品数：15 被引量：35H指数：4
- 供职机构：燕山大学机械工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河北省自然科学基金更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程理学一般工业技术文化科学更多>>
- 低产抽油机井动态参数仿真模型与提高系统效率的途径被引量：14
- 2018年
- 综合考虑柱塞运动规律、阀球运动规律、阀隙瞬时流量与油井流入特性等因素的影响,建立了流体进泵规律与泵筒内瞬时压力的仿真模型,以此为依据改进了抽油杆柱纵向振动底部边界条件的仿真模型,进而建立了基于抽油杆柱纵向振动与流体进泵规律耦合的抽油机井示功图动态仿真模型;基于流体瞬时进泵规律,建立了抽油泵充满系数、漏失系数的仿真模型,从而改进了排量系数计算模型。对比仿真结果表明,所建立的系统动态参数仿真模型具有通用性,可以提高低沉没度供液不足油井示功图、排量系数与系统动态参数的仿真精度。仿真优化算例表明:(1)大泵径、长冲程与低冲数的抽汲参数设计原则仍然适用于低产抽油机井的节能设计,但最低冲数存在界线,同时最低冲数界限也限制了泵径上限;最低冲数界限随泵间隙的增加而增加;(2)对于严重供液不足油井,通过合理降低冲程与冲数,可以确保在油井产液量下降率低于5%的条件下,使系统效率最高提高近120%;(3)在油井产液量一定、下泵深度相同的条件下,优化冲程、冲数与泵径组合可以显著提高系统效率,仿真算例的系统效率变化范围为9.43%~17.48%;(4)在油井产液量与流压一定条件下,综合优化下泵深度、冲程、冲数与泵径可以显著提高系统效率,优化算例的系统效率由10.56%提高到31.49%。
- 王宏博董世民甘庆明甘庆明朱葛
- 关键词：耦合动力学排量系数
- 整体抽油杆柱在油管内空间屈曲的多段式仿真模型对比被引量：1
- 2018年
- 针对直井抽油机井杆管偏磨进行分析,将整体抽油杆柱在油管内的空间屈曲模型分为三段式、四段式和五段式,并分别建立了每种模型下每段的数学微分方程,给出连接点处的位移、转角、弯矩、切向剪力的连续性条件。基于数值积分法对每段的方程进行求解,并将数学模型最终转化为非线性代数方程组的数值仿真模型,实现了对整体抽油杆柱屈曲构型的数值仿真。仿真结果表明:当工程实际中杆柱泵端载荷远远超过空间屈曲临界载荷时,五段式建立整体杆柱空间屈曲模型比三段式和四段式更为合理;三段式和四段式屈曲模型在螺旋段接触力、螺旋段长度、悬臂段的位置与五段式都有一定差距;先前的研究中将螺旋段方程进行降阶简化,与本文的完整螺旋段屈曲方程求解相比,模型简化得到的螺旋段分布接触力和螺旋段的长度结果相差较大。不同的分段方式,杆管偏磨的位置、接触压力就不同,本文仿真方法为深入研究杆管偏磨和杆柱寿命预测奠定了理论基础。
- 孙秀荣董世民王宏博李伟成孙亮
- 关键词：机械设计抽油杆柱数值积分
- 定向井抽油杆柱横向振动仿真模型及扶正器布点优化被引量：4
- 2020年
- 将定向井抽油杆柱在井筒内横向振动的力学模型简化为具有初弯曲的纵横弯曲梁在井筒约束条件下的横向振动模型。在模型中考虑了交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,并提出了弯曲井筒是轴向运动抽油杆柱横向振动的一项主要激励。综合考虑弯曲井筒对轴向往复运动抽油杆柱横向振动的激励以及交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,应用弹性碰撞理论描述井筒对抽油杆柱横向振动的约束,并基于弹性体振动理论建立了具有初弯曲的抽油杆柱在井筒约束条件下横向振动仿真的数学模型。基于定向井抽油杆柱横向振动仿真模型,建立了扶正器布点优化的数学模型。采用龙格库塔法实现了定向井抽油杆柱横向振动的仿真计算;通过循环迭代方法实现了扶正器的布点优化。研究结果表明:(1)仿真结果与油田实际情况相符,验证了模型的适用性;(2)杆管偏磨的危险点为井眼的造斜段与杆柱受压段。井眼造斜段杆管接触力较大,杆柱受压段杆管碰撞剧烈;(3)优化扶正器配置后,杆体、接箍不与油管接触,扶正器的最大杆管接触力均在许用接触应力以内,保证了抽油杆柱的工作寿命。
- 董世民王宏博
- 关键词：抽油杆柱仿真模型
- 定向井抽油杆柱振动力学与系统优化的研究
- 抽油机井工作过程中,抽油杆柱存在明显的振动。抽油杆柱振动将影响油井悬点示功图、泵功图与杆管接触状态,进而影响油井能耗与杆管偏磨情况。因此,对杆柱振动力学的研究是抽油系统节能优化设计与杆管防偏磨设计的基础。目前对定向井抽油...
- 王宏博
- 关键词：定向井抽油杆柱纵向振动
- 一种脉动水力压裂压力发生装置及方法
- 本发明公开了一种脉动水力压裂压力发生装置及方法，解决了目前脉动水力压裂工艺如何有效产生脉动压力波的实际问题，并克服了现有压力波发生方式的弊端。本发明的脉动水力压裂压力发生装置通过恒压单元产生高压压裂液，在地面井口压裂液管...
- 董世民朱葛王宏博李伟成
- 文献传递
- 一种脉动水力压裂压力发生装置及方法
- 本发明公开了一种脉动水力压裂压力发生装置及方法，解决了目前脉动水力压裂工艺如何有效产生脉动压力波的实际问题，并克服了现有压力波发生方式的弊端。本发明的脉动水力压裂压力发生装置通过恒压单元产生高压压裂液，在地面井口压裂液管...
- 董世民朱葛王宏博李伟成
- 文献传递
- 游梁式抽油机新型传动方案设计
- 2018年
- 提出一种新的方法用于改善游梁式抽油系统电机"大马拉小车"现象。该方法通过增加抽油机整体的转动惯量降低电机负载扭矩波动,启动时应用液力变矩器提高电动机启动扭矩,启动后应用锁止离合器提高系统的传动效率,进而实现降低抽油系统电机额定效率,改善"大马拉小车"现象的目的。
- 刁海胜王宏博
- 关键词：液力变矩器仿真模型启动特性
- 变频游梁式抽油系统运行参数的优化设计与性能仿真被引量：8
- 2016年
- 综合考虑电动机端电压频率的实时变化以及电动机负载扭矩波动对电动机瞬时转速的影响,建立了变频控制游梁式抽油系统曲柄运动规律、抽油杆柱纵向振动规律与系统动态参数的仿真模型。将抽汲参数、平衡装置参数、频率函数、电动机输出轴皮带轮转动惯量等系统运行参数作为优化设计变量,在保证油井产量不变、抽油机承载能力、抽油杆柱强度、平衡度和上下冲程时间分配等约束条件的基础上,以系统输入功率最低作为优化设计的目标函数,建立了变频游梁式抽油系统运行参数优化设计的数学模型。仿真与优化结果表明:①在抽汲参数一定的条件下,优化实时频率可以显著改善游梁式抽油系统的动力性,具有明显的节电效果;②优化电动机输出轴皮带轮转动惯量可以降低电动机输出功率的幅值与波动程度,进一步提高变频控制游梁式抽油系统的节电效果;③综合优化抽汲参数、平衡装置参数、频率函数与电动机输出轴皮带轮转动惯量可以显著改善系统的动力性能,降低系统能耗。
- 董世民李伟成侯田博文王宏博陈俊先刘茂森
- 关键词：变频控制优化设计
- 抽油机厂内要求试验悬点载荷模拟装置
- 本实用新型公开了一种抽油机厂内要求试验悬点载荷的模拟装置，包括底座、支架、导向轮、模拟抽油杆变形装置、重物加载块、抽油杆、抽油泵、液压管路，所述底座上设置有导向轮支座、增程支架、油箱支架、抽油泵、蓄能器，增程支架上设置有...
- 董世民王宏博马维乐刘茂森
- 文献传递
- 轴向往复运动抽油杆柱在弯曲井眼内横向振动的仿真模型被引量：3
- 2020年
- 抽油杆柱横向振动的研究是分析油井杆管偏磨现象的基础。该文将定向井抽油杆柱在弯曲井眼内的横向振动问题简化为具有初弯曲的纵横弯曲梁在油管约束下的横向振动问题。除考虑交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励外,首次提出弯曲井眼也是轴向往复运动抽油杆柱横向振动的主要激励。综合考虑弯曲井眼对轴向往复运动抽油杆柱横向振动的激励,以及交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,应用弹性碰撞理论描述油管对抽油杆柱横向振动的约束,基于弹性体振动理论建立了具有初弯曲的抽油杆柱在弯曲井眼内的横向振动仿真模型。采用有限差分法与Newmark法实现了对定向井抽油杆柱横向振动的仿真计算。仿真结果表明:仿真结果与现场实际偏磨情况相符,说明在分析抽油杆柱横向振动时,轴向运动导致的弯曲井眼激励是一项不可忽略的因素;算例油井中,杆管偏磨的危险点主要出现在油井的造斜段与抽油杆柱的受压段。该文所建立定向井抽油杆柱横向振动仿真模型可用于指导抽油杆扶正器的优化配置。
- 王宏博董世民
- 关键词：采油工程抽油杆柱弯曲井眼轴向往复运动碰撞仿真模型
