The invention discloses a pump power diagram calculation method and device based on the fluctuation analysis of the suspension load of a pumping unit. The method includes: step 1: obtaining the longitudinal wave equation of a sucker rod; step 2: calculating the wave equation and obtaining the analytical solution of the wave equation; step 3: Fourier coefficient meter according to the suspension load. Step 4: Calculate pump displacement according to the Fourier coefficient of suspension point displacement and pump load; Step 5: Calculate pump power diagram according to suspension point indicator diagram; Step 6: Analyze the wave form of pump valve under pulse load; Step 7: Determine sucker rod length l, damping coefficient V and sucker rod cross section according to the wave form of suspension point load. The area is Ar. Some parameters of the sucker rod in the prior art are not accurately obtained, and the length and diameter of the sucker rod are sometimes not available. The technical problems affecting the calculation and application of the pump power diagram are solved. The technical effects of obtaining the pump power diagram, calculating the length of the sucker rod, the cross-sectional area of the sucker rod and damping coefficient are achieved.
【技术实现步骤摘要】
一种基于抽油机悬点载荷波动分析的泵功图计算方法和装置
本专利技术涉及石油开采
，特别涉及一种基于抽油机悬点载荷波动分析的泵功图计算方法和装置。
技术介绍
抽油机泵功图是有杆泵抽油系统中抽油泵运行状况的直接反映，获得抽油机泵功图对于油田的生产和管理具有重要意义。抽油泵一般处于地下数千米的深度，无法直接测量。常用的获取方法是用动力仪测量悬点示功图，利用复数分离变量法求解抽油杆波动方程，根据抽油杆材料、长度、直径、粘滞阻尼系数等参数计算得到。在实际应用中有些参数不宜准确获得，比如粘滞阻尼系，甚至有些情况下抽油杆的长度、直径等参数也不具备，影响了泵功图的计算和应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于抽油机悬点载荷波动分析的泵功图计算方法和装置，用以解决现有技术中抽油杆的部分参数不宜准确获得，比如粘滞阻尼系，且抽油杆的长度、直径等参数有时也不具备，影响了泵功图的计算和应用的技术问题，达到了便于获得泵功图、便于计算抽油杆杆长、抽油杆横截面积以及阻尼系数的技术效果。一方面，本专利技术提供了一种基于抽油机悬点载荷波动分析的泵功图计算方法，所述方法包括：步骤1：获得抽油杆的...
【技术保护点】
1.一种基于抽油机悬点载荷波动分析的泵功图计算方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：获得抽油杆的纵向波动方程；步骤2：计算所述波动方程，并获得所述波动方程的解析解；步骤3：根据悬点载荷的傅里叶系数计算泵载荷；步骤4：根据悬点位移、泵载荷的傅里叶系数计算泵位移；步骤5：根据悬点示功图计算泵功图；步骤6：分析泵阀脉冲载荷作用下的波动形式；步骤7：根据悬点载荷波动形式确定抽油杆杆长l、阻尼系数v和抽油杆横截面积Ar。
【技术特征摘要】
1.一种基于抽油机悬点载荷波动分析的泵功图计算方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：获得抽油杆的纵向波动方程；步骤2：计算所述波动方程，并获得所述波动方程的解析解；步骤3：根据悬点载荷的傅里叶系数计算泵载荷；步骤4：根据悬点位移、泵载荷的傅里叶系数计算泵位移；步骤5：根据悬点示功图计算泵功图；步骤6：分析泵阀脉冲载荷作用下的波动形式；步骤7：根据悬点载荷波动形式确定抽油杆杆长l、阻尼系数v和抽油杆横截面积Ar。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，根据声音在抽油杆中的传播速度为c，油井液体对抽油杆的阻尼系数为ν，并且为欠阻尼状态，上边界条件位移时间函数为p(t)，下边界条件载荷时间函数为q(t)，初始时刻位移与速度均为零，抽油杆的长度为l，获得抽油杆的纵向波动方程为：3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述波动方程，并获得所述波动方程的解析解，还包括：获得所述波动方程的预设解为：u(x,t)＝w(x,t)+q(t)x+p(t)(2)，根据所述预设解和所述波动方程获得齐次边界条件的定解问题，且所述定解问题为：其中，f(x,t)＝-ν(q'x+p')-(q”x+p”)(4)；根据边界条件w(0,t)＝wx(l,t)＝0，获得所述定解问题的本征函数为：sinωnx，根据所述本征函数族sinωnx分别对W(x,t)、f(x,t)进行展开，且展开结果为：和将公式(5)、(6)、(7)均带入公式(3)，结果为：Wn”+vWn'+(ωnc)2Wn＝fn(t)(8)；根据预设值w(x,0)＝0,wt(x,0)＝0得到：Wn(0)＝Wn'(0)＝0(9)；将公式(4)带入得到：fn(t)＝fpn(t)+fqn(t)(10)；其中，将上边界条件位移时间函数p(t)和下边界条件载荷时间函数为q(t)按照周期T傅里叶级数展开得到：和其中，得到其中，计算得到根据公式(8)得到：所述公式(21)的解为：根据欠阻尼特性，当时，根据公式(9)可得：Cn＝Dn＝0；根据Cn＝Dn＝0，将公式(22)带入公式(21)可得：计算得到：根据公式(5)计算得到：将公式(21)带入公式(2)中得到所述波动方程的解析解为：4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据悬点载荷的傅里叶系数计算泵载荷，还包括：按照将所述悬点载荷进行傅里叶级数展开：根据所述公式(26)计算获得悬点载荷为：其中，Er为抽油杆杨氏模量，Ar为抽油杆截面积；将所述公式(14)带入所述公式(28)得到：根据所述公式(27)和所述公式(29)对比得到：将Qnm和Pnm的计算公式分别带入计算得到：ErAra0＝ace0(30)，将所述公式(31)和(32)展开可得：其中，分别为悬点位移形成的悬点载荷参数；将公式和公式均带入所述公式(33)和所述(34)可得：根据所述公式(39)和所述公式(40)得到：其中，根据所述公式(17)、(18)、(19)、(20)、(23)、(24)计算得到aqm和bqm，带入下边界条件获得泵载荷为：5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据悬点位移、泵载荷的傅里叶系数计算泵位移，还包括：将悬点位移傅里叶系数apm、bpm以及泵载荷傅里叶系数aqm、bqm带入所述公式(17)、(18)、(19)、(20)、(23)、(24)中，分别获得所述波动方程解析解的参数Apnm、Aqnm、Bpnm、Bqnm、Qnm、Pnm，带入所述公式(2)可得泵位移为：6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据悬点示功图计算泵功图...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹教建，孙东，马秀波，尹玉芳，杨新建，李静，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37
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