螺杆泵采油系统转速优化及试验技术

1概论

1.1引言

1.2螺杆泵采油系统概述

1.2.1螺杆泵采油系统组成

1.2.2螺杆泵分类

1.2.3螺杆泵采油系统主要特点

1.3螺杆泵采油系统研制与应用现状

1.3.1地面驱动螺杆泵采油系统研制现状

1.3.2潜油螺杆泵采油系统研制现状

1.3.3国外螺杆泵采油系统应用现状

1.3.4我国螺杆泵采油系统应用现状

1.4螺杆泵采油系统新进展与发展趋势

1.4.1新材料

1.4.2新结构设计

1.4.3新组件及配套技术

1.4.4螺杆泵采油技术的发展趋势

1.5采油螺杆泵的转速控制及优化

1.5.1采油螺杆泵转速控制的意义

1.5.2采油系统的软启动

1.5.3供采平衡

1.5.4采油螺杆泵的转速优化

参考文献

2单螺杆泵理论基础与选型设计

2.1单螺杆泵的工作原理

2.2单螺杆泵的流量计算与基本参数确定

2.2.1单螺杆泵的流量计算公式

2.2.2单螺杆泵基本尺寸的确定

2.3单螺杆泵定转子型线方程式

2.3.1螺杆的轴向型线及其方程式

2.3.2衬套的轴向型线及其方程式

2.4单螺杆泵的运动学分析

2.4.1单螺杆的自转和公转

2.4.2单螺杆在衬套中的运动特点

2.5单螺杆泵的能量损失与效率计算

2.5.1容积损失

2.5.2机械损失

2.6单螺杆泵定转子尺寸最优配比

2.6.1初始过盈最优值的确定

2.6.2螺杆偏心距对其半径最优比值的确定

2.6.3衬套导程对螺杆半径最优比值的确定

2.6.4螺杆一衬套副长度的选择

2.7单螺杆泵轴向力计算

2.7.1Gc的确定

2.7.2Gf的确定

2.7.3Gp的确定

2.8螺杆泵的选型设计

2.8.1螺杆泵的井下容积

2.8.2螺杆泵的压头

2.8.3泵型选择及参数设计

2.8.4配套抽油管的选择

参考文献

3螺杆泵定子橡胶及其磨损分析

3.1螺杆泵定子橡胶

3.1.1橡胶材料基本特征

3.1.2螺杆泵定子橡胶应具有的性能

3.1.3常用的螺杆泵定子橡胶材料

3.2实际工况下定子橡胶的选择

3.2.1常规浅井

3.2.2深井或超深井

3.2.3水平井

3.2.4特殊工况

3.3螺杆泵定子橡胶实物磨损分布规律

3.4螺杆泵定子橡胶磨损分析研究现状

3.4.1从自身结构参数角度分析定子橡胶磨损

3.4.2从受力角度分析定子橡胶磨损

3.4.3从机构构形角度分析定子橡胶磨损

3.4.4从有限元角度分析定子橡胶磨损

3.4.5从磨损机理角度分析定子橡胶磨损

3.4.6从流体动力学和结构力学角度分析定子橡胶磨损

3.5橡胶摩擦学

3.5.1摩擦学简介

3.5.2研究橡胶磨损的重要意义

3.5.3磨损的基本特征

3.5.4摩擦学系统简介

3.5.5橡胶摩擦的特点

3.5.6橡胶磨损的特点

3.5.7影响橡胶摩擦磨损性能的因素

3.6采油螺杆泵摩擦学系统分析

参考文献

4采油螺杆泵转速影响因素

4.1油井供液能力

4.2采油螺杆泵结构参数

4.2.1橡胶定子与金属转子之间的过盈量

4.2.2螺杆泵内部结构参数

4.3泵以上的环形空间

4.4油井工况

4.4.1原油黏度

4.4.2井下温度

4.4.3泵端压差

4.4.4原油中的含砂量

4.4.5原油中的含气量

4.4.6原油中的含蜡量

4.5螺杆泵定子橡胶的磨损

4.6螺杆泵的容积效率和机械效率

4.6.1螺杆泵的容积效率

4.6.2螺杆泵的机械效率

4.6.3泵两端压差对效率的影响

4.6.4油的温度和黏度对容积效率的综合影响

参考文献

5螺杆泵转速优化模型构建及预测

5.1常用的非线性优化方法

5.1.1遗传算法

5.1.2人工神经网络

5.1.3灰色理论

5.1.4小波分析

5.1.5模糊系统理论

5.2采油螺杆泵转速优化模型的构建与预测

5.2.1BP神经网络建模与预测

5.2.2RBF神经网络建模与预测

5.2.3Elman神经网络建模与预测

5.2.4基于遗传算法的神经网络建模与预测

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

参考文献

6螺杆泵转速优化系统开发

6.1螺杆泵转速优化系统开发平台及支撑软件

6.1.1Delphi系统开发平台

6.1.2Matlab支撑软件

6.2Delphi与Matlab混合编程

6.2.1使用Matlab引擎

6.2.2利用Mideva软件平台

6.2.3利用文件传输方式

6.2.4利用DDE（动态数据交换）

6.2.5利用Active

6.3基于文件传输方式实现的混合编程

6.3.1Matlab的M语言

6.3.2Matlab数据的输入输出方法

6.3.3执行可执行文件（exe）的方式

6.3.4Delphi将数据传递给Matlab

6.3.5Matlab接受传递数据并进行计算

6.3.6矩阵运算的实现

6.4螺杆泵转速优化系统总体设计及组成模块

6.4.1螺杆泵转速优化系统总体设计

6.4.2螺杆泵转速优化系统组成模块

6.5螺杆泵转速优化系统的软件设计

6.5.1数据采集程序

6.5.2螺杆泵转速神经网络模型与Delphi实现

6.5.3控制输出程序

6.6螺杆泵转速优化系统的模拟硬件构成

6.7螺杆泵转速优化系统运行界面

6.7.1开机界面

6.7.2主界面

6.7.3试验主界面

6.7.4试验结果与报告界面

6.7.5数据分析界面

6.7.6曲线分析界面

6.7.7报表设置界面

参考文献

……

7螺杆泵转速优化试验平台构建

8螺杆泵转速优化试验测试

《螺杆泵采油系统转速优化及试验技术》 在查阅大量国内外资料的基础上，对螺杆泵采油技术、单螺杆泵理论基础、螺杆泵定子橡胶及其磨损、采油螺杆泵转速影响因素的研究现状进行了综合评述和分析。论述了螺杆泵的转速受定子橡胶本身、油井的工况、泵的效率、定子橡胶的磨蚀和泵的结构参数等多种因素的影响，是一个非线性的问题，并提出了基于人工神经网络技术建立螺杆泵转速优化模型的思路。本书由沈阳工业大学机械学院吕晓仁、王世杰和中海石油炼化有限责任公司何振歧等联合编著。