本文關(guān)鍵詞：新型電磁式井下振動采油裝置設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著對油田長時間地持續(xù)開發(fā),注水井的吸水指數(shù)和油井的產(chǎn)能都會發(fā)生明顯降低,其主要原因是由于泥質(zhì)、石蠟?zāi)z質(zhì)及瀝青質(zhì)的沉積物、污垢、乳化液以及其他機械雜質(zhì)將孔隙通道堵塞,讓油層滲透率降低,產(chǎn)液量及注入量減少。其中油井的結(jié)垢問題甚是嚴重,這一問題一直嚴重制約和影響著油氣田的開發(fā)。為了防止地層結(jié)垢堵塞,振動采油作為一種主要的物理法來提高油田采收率的方法,相比于其他各種物理、化學(xué)的方法,在設(shè)備投入、操作費用、作用面積和作用效果上,具有明顯的優(yōu)勢。振動采油技術(shù)作為物理法采油技術(shù)的重要組成部分,它是通過某種強大的能量作用于地層,使油層及流體產(chǎn)生不同的物理、化學(xué)變化,從而改造油層滲流條件,解除油層堵塞,疏通油流通道,創(chuàng)造有利于原油流動的環(huán)境,達到油井增產(chǎn)、注水井增注的目的。在充分分析國內(nèi)外振動采油設(shè)備以及當前振動采油設(shè)備存在著不足的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計了一種新型的井下振動采油裝置--新型電磁式井下振動采油裝置,通過新設(shè)計的井下振動采油裝置,在井下油層處形成振動波,振動波以聲波的形式在油層中傳播,進而作用于油層,達到油層解堵和提高原油采收率的效果。本文從以下五個方面對新型電磁式井下振動采油裝置進行相關(guān)方面的設(shè)計與研究：(1)通過查閱國內(nèi)外文獻,在分析與總結(jié)國內(nèi)外已有的振動采油技術(shù)基礎(chǔ)上,根據(jù)磁阻最小化理論,設(shè)計了新型井下振動采油裝置；同時設(shè)計了具有橫向運動有效放大功能的聲輻射器結(jié)構(gòu)以及與之配合的中心桿結(jié)構(gòu)；并在實際工況的要求下,設(shè)計和計算了聲輻射器輻射板和中心桿的主要相關(guān)參數(shù)、組成材料、軸向載荷和諧振頻率。(2)在設(shè)計的聲輻射器輻射板的結(jié)構(gòu)下,避免了安裝空間對功能材料的體積約束；對聲輻射器輻射板進行動力學(xué)建模與分析,得到其固有振型函數(shù)和在軸向載荷作用下的橫向撓曲線；并且通過實例仿真,驗證了得到的結(jié)果。通過分析表明：具有初始彎曲的輻射板能實現(xiàn)運動的有效橫向放大,當軸向簡諧力作用于聲輻射器上時,聲輻射器的參數(shù)振動存在著運動穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū),并且在參數(shù)共振時,線性阻尼不能起抑制振幅增長的作用,但是可以縮小振動運動的不穩(wěn)定區(qū)(減少對輻射板的能量傳遞)。(3)通過ANSOFT對井下振動裝置直線驅(qū)動器進行電磁仿真分析,確定了直線驅(qū)動器的最優(yōu)結(jié)構(gòu)和相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)；并進行了直線驅(qū)動器對其中心桿處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度計算、中心桿電磁驅(qū)動力計算和輸出軸向位移計算。(4)先在理論基礎(chǔ)上分析聲波對提高原油產(chǎn)量的作用機理；然后在LMS Virtual.lab軟件中,建立井下油層處振動裝置、套管和油層模型；確定其邊界條件,分析聲輻射器在恒載和簡諧載荷作用下的聲學(xué)響應(yīng)以及其產(chǎn)生的聲波對油層的作用；并在上述模型基礎(chǔ)上,分析了聲輻射器在油層處振動產(chǎn)生的聲波的傳遞損失。(5)提出了幾種振動采油裝置井下安裝結(jié)構(gòu),并分析了不同油井工況和采油要求下,安裝方式的選擇；對直線驅(qū)動器裝置的電磁線圈進行了設(shè)計計算,確定線圈導(dǎo)線的規(guī)格、匝數(shù)和其他幾何尺寸；同時也對振動采油裝置的溫度控制和地面電源控制儀進行了分析；根據(jù)分析提出了兩種方式來避免振動采油裝置溫度過高的方法,以及井下振動采油裝置的控制原理圖。
【關(guān)鍵詞】：振動采油裝置 磁阻最小化理論 聲輻射器 直線驅(qū)動器 聲學(xué)響應(yīng)分析
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE933
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.3 本文研究內(nèi)容20-23
• 1.3.1 研究內(nèi)容及技術(shù)路線20-22
• 1.3.2 研究方法22-23
• 1.3.3 論文創(chuàng)新性工作23
• 1.4 本章小結(jié)23-24
• 第2章 新型井下振動采油裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計24-34
• 2.1 新型井下振動采油裝置結(jié)構(gòu)及其工作原理24-25
• 2.2 井下振動采油裝置聲輻射器結(jié)構(gòu)設(shè)計25-29
• 2.2.1 聲輻射器結(jié)構(gòu)和工作原理圖25-26
• 2.2.2 聲輻射器輻射板尺寸設(shè)計26-28
• 2.2.3 聲輻射器輻射板材料選擇28-29
• 2.3 聲輻射器軸向載荷29-30
• 2.4 聲輻射器諧振角頻率30-31
• 2.5 中心桿結(jié)構(gòu)設(shè)計31-33
• 2.6 中心桿的諧響應(yīng)分析33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 第3章 聲輻射器輻射板的動力學(xué)分析34-51
• 3.1 聲輻射器的力學(xué)模型34-35
• 3.2 聲輻射器輻射板的固有振型函數(shù)35-37
• 3.3 輻射板橫向強迫振動撓曲線解37-42
• 3.3.1 軸向位移與橫向撓曲關(guān)系下的撓曲線解37-39
• 3.3.2 聲輻射器輻射板受迫振動微分方程下的理論撓曲線解39-40
• 3.3.3 聲輻射器輻射板受迫振動微分方程下的簡化撓曲線解40-42
• 3.4 強迫振動穩(wěn)定性分析42-44
• 3.5 實例仿真驗證44-49
• 3.5.1 位移仿真驗證44-46
• 3.5.2 撓曲線計算公式誤差分析46-47
• 3.5.3 輻射板撓曲線圖47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第4章 井下振動采油裝置直線驅(qū)動器設(shè)計51-73
• 4.1 二維電磁場基本理論51-53
• 4.1.1 電磁場有限元方法簡述51
• 4.1.2 電磁場基本理論51-52
• 4.1.3 電磁場中的邊界條件52-53
• 4.2 直線驅(qū)動器結(jié)構(gòu)及其工作原理53-54
• 4.3 直線驅(qū)動器的建模與仿真54-64
• 4.3.1 電磁場仿真分析步驟54-55
• 4.3.2 直線驅(qū)動器建模與網(wǎng)格劃分55-57
• 4.3.3 磁場分析下直線驅(qū)動器結(jié)構(gòu)設(shè)計57-62
• 4.3.4 直線驅(qū)動器中心桿受力和位移62-64
• 4.4 直線驅(qū)動器三維模型64-65
• 4.5 直線驅(qū)動器磁感應(yīng)強度計算65-67
• 4.6 電磁驅(qū)動力計算67-69
• 4.6.1 能量守恒法電磁驅(qū)動力計算67-68
• 4.6.2 磁極間電磁力法電磁驅(qū)動力計算68-69
• 4.7 直線驅(qū)動器位移輸出69-70
• 4.8 直線驅(qū)動器的輸出功率70-72
• 4.9 本章小結(jié)72-73
• 第5章 基于聲輻射器的聲波采油技術(shù)分析與仿真73-89
• 5.1 聲學(xué)基礎(chǔ)73-77
• 5.1.1 聲學(xué)基本概念73-75
• 5.1.2 聲學(xué)基本方程75-76
• 5.1.3 聲學(xué)邊界條件76-77
• 5.2 聲波對提高原油產(chǎn)量的作用機理77-79
• 5.2.1 聲波對多孔介質(zhì)的作用77
• 5.2.2 聲波對油層流體的作用77-78
• 5.2.3 聲波對原油流量的影響78-79
• 5.3 聲輻射器輻射強度79
• 5.4 聲輻射器模型及其固有頻率79-80
• 5.5 恒載下聲輻射器的聲學(xué)響應(yīng)分析80-83
• 5.6 簡諧載荷下聲輻射器的時域聲學(xué)分析83-85
• 5.7 聲波的傳遞損失計算85-87
• 5.7.1 聲波在套管油層的損失85-86
• 5.7.2 聲波在巖層的損失86-87
• 5.8 本章小結(jié)87-89
• 第6章 新型井下振動采油裝置及其輔助系統(tǒng)設(shè)計89-102
• 6.1 振動采油裝置井下安裝結(jié)構(gòu)89-94
• 6.1.1 振動采油裝置通過油管固定安裝89-91
• 6.1.2 振動采油裝置通過封隔器固定安裝91-94
• 6.2 振動采油裝置電磁線圈設(shè)計94-96
• 6.3 振動采油裝置溫度控制96-99
• 6.3.1 冷卻水循環(huán)控制振動采油裝置溫度96-97
• 6.3.2 線圈功率優(yōu)化控制振動采油裝置溫度97-99
• 6.4 振動采油裝置地面電源控制儀99-101
• 6.5 本章小結(jié)101-102
• 第7章 結(jié)論與建議102-105
• 7.1 結(jié)論102-104
• 7.2 建議104-105
• 致謝105-106
• 參考文獻106-112
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及研究成果112

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐愛群;項占琴;陳子辰;;采油用井下聲輻射器[J];機械工程學(xué)報;2008年05期

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1 周然;新型電磁式井下振動采油裝置設(shè)計與研究[D];西南石油大學(xué);2016年

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本文編號：283217