潜油螺杆泵采油系统关键部件运动学分析及仿真设计

潜油螺杆泵采油系统关键部件运动学分析及仿真设计

论文摘要

潜油螺杆泵采油技术与其它人工举升技术相比具有一系列不可比拟的优点。该技术适易于稠油井、高含砂量井、高烃链油井的石油开采作业;潜油螺杆泵是一种新型的无杆采油设备,所以杆管偏磨所导致的断杆和管漏故障可以避免,抽油杆形变所产生的能耗可以消除。并且,该采油设备制造成本低,占地面积小,易于运输,安装方便,不易产生气锁现象,在原油开采中具有较好的前景,对我国采油技术的发展有着重要的意义。 减速器、联轴体和螺杆泵是潜油螺杆泵采油系统的关键部件。在本文中,介绍了潜油螺杆泵采油系统的组成机构及工作原理;分析了其技术特征及国内外发展状况;ESPCP系统工作在极限环境下,大量机械设计有别于常规,因此具体分析了螺杆泵、联轴体、减速器三个关键部件的运动学特征;分析综合减速器、联轴体和螺杆泵在设计过程中所涉及到的物理模型和数学模型。由于这三个部件的设计极为复杂和繁琐,涉及到大量数值计算和数据处理工作,而且对计算精度要求很高,所以本文使用VB6.0语言进行了AutoCAD二次开发,实现这三个部件的数字化设计。最后,用UG1.0软件进行潜油螺杆泵采油系统的关键部件实体建模,进行装配可视化,并进行运动仿真分析。 通过本文的研究工作,进一步澄清了潜油螺杆泵采油系统的关键部件运动学问题;解决单纯依靠人工设计时存在设计周期长、设计工作量大、计算精度低等问题,适应市场竞争的需求;进行减速器、联轴体和螺杆泵的运动学分析及仿真设计,实现装配过程可视化,在设计过程中,将可能出现设计错误和工艺错误消除,提高设计的准确性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 概述
  • 1.1 潜油螺杆泵采油系统的组成结构及工作原理
  • 1.1.1 系统组成结构
  • 1.1.2 工作原理
  • 1.2 潜油螺杆泵采油系统的特点
  • 1.3 潜油螺杆泵采油技术的发展状况
  • 1.3.1 国外潜油螺杆泵采油技术的发展状况
  • 1.3.2 国内潜油螺杆泵采油技术的发展状况
  • 1.4 电动潜油螺杆泵采油工艺的发展前景
  • 1.5 潜油螺杆泵采油系统应用中存在的问题
  • 2 潜油螺杆泵采油系统关键部件的运动学分析
  • 2.1 螺杆泵运动学分析
  • 2.1.1 单螺杆泵的作用原理
  • 2.1.2 单螺杆的自转和公转分析
  • 2.1.3 单螺杆在衬套中的运动特点
  • 2.2 渐开线零齿差内啮合齿轮副的运动特征分析
  • 2.2.1 联轴体的功能和结构特点
  • 2.2.2 零齿差内啮合齿轮副啮合特性分析
  • 2.2.3 啮合点沿内外齿轮齿廓变化过程分析
  • 2.2.4 齿廓实际工作段的确定
  • 2.2.5 零齿差内啮合齿轮副的重合度
  • 2.3 NGW型渐开线行星减速器齿面磨损分析
  • 2.3.1 潜油减速器的结构特点
  • 2.3.2 NGW型行星传动中各构件受力分析
  • 2.3.3 齿面磨损分析的必要性
  • 2.3.4 齿轮机构齿面磨损机理
  • 2.3.5 滑动系数
  • 2.3.6 实例计算分析
  • 3 潜油螺杆泵采油系统关键部件几何参数的确定
  • 3.1 螺杆泵几何参数
  • 3.1.1 单螺杆泵的流量计算公式
  • 3.1.2 单螺杆泵基本尺寸的确定
  • 3.2 联轴体几何参数
  • 3.2.1 渐开线零齿差内啮合齿轮的齿廓曲线方程
  • 3.2.2 变位系数与中心距的关系
  • 3.2.3 零齿差内齿轮副变位系数确定
  • 3.2.4 轮齿的强度校核
  • 3.3 潜油行星减速器几何参数
  • 3.3.1 齿数的选择
  • 3.3.2 强度的校核
  • 4 潜油螺杆泵采油系统关键部件参数化CAD系统设计
  • 4.1 系统的硬件和软件环境
  • 4.1.1 CAD系统的组成
  • 4.1.2 硬件环境
  • 4.1.3 软件环境
  • 4.2 参数化绘图设计
  • 4.2.1 参数化方法
  • 4.2.2 参数化的具体实现
  • 4.3 总体设计
  • 4.3.1 系统的设计原理
  • 4.3.2 数据库设计
  • 4.3.3 系统的界面设计
  • 4.4 系统的应用
  • 5 潜油螺杆泵采油系统关键部件实体建模和动态仿真设计
  • 5.1 仿真模型基本参数
  • 5.2 Unigraphics软件介绍
  • 5.3 实体建模
  • 5.3.1 UG复合建模综述
  • 5.3.2 建模过程
  • 5.3.3 创建关键部件三维模型
  • 5.4 动态仿真设计
  • 5.4.1 创建运动仿真分析方案
  • 5.4.2 运动仿真分析
  • 6 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 在学研究成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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    • [3].地面驱动螺杆泵采油技术的优化策略[J]. 化学工程与装备 2020(06)
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    • [5].浅析地面驱动螺杆泵采油技术的优化[J]. 化学工程与装备 2019(03)
    • [6].浅析螺杆泵采油工艺的合理应用[J]. 化学工程与装备 2019(06)
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