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1、有杆抽油系统地面示功图在井下故障诊断中的研究摘要：目前机械式采油仍是在国内外原油开采屮占首要地位，而冇杆抽油系统乂是机械采油中应用最广的。抽油泵在井下的工况十分复杂，工作环境极其恶劣，不但受“机、杆、泵”抽油设备的影响，而且直接受到“砂、蜡、气、水”的影响，故障发生率很高。我们应用波动方程，建立了以泵示功图为基础的井下故障诊断模型，边界条件选用光杆动载荷及位移得到抽油杆柱任意截面处的载荷和位移计算表达式，进一步利用计算机编程绘出所需的抽油杆各截面及泵的示功图，实现了悬点示功图到井下泵示功图的转换，并通过示
2、功图对泵的漏失、受气体影响、磨损、卡泵等工作状况做出分析，达到对抽油系统的整个工作状况进行评价的目的。Abstract:Currentlymechanicalrecoverystilloccupiesadominantpositionindomesticandforeigncrudeoi1production；rodpumpingsystemismostwidelyusedinmechanicalrecovery.Theworkingconditionofdownholepumpisverycomplex
3、；itisnotonlyaffectedbythepumpingequipment,suchasmachine,rod,andpump,butalsoinfluencedbysand,wax,gasandwater,andresultsthehighincideneeoffailure.Webuildthedownholefaultdiagnosismodelbasedondynamometerbyapplyingthewaveequation,boundaryconditionofroddynamicl
4、oadanddisplacementisusedtogettheloadanddisplacementexpressionofarbitraryrodcross-section，andusecomputertoprogramandobtainthedynamometerofrequiredrodcross-sectionandpump,andrealizetheconversionofroddynamometertodownholepumpdynamometer；thelossofpump,gasinfl
5、uenee，wearandtearisanalyzedthroughdynamometertoevaluatetheworkingconditionsofthepumpingsystem・关键词：有杆抽油系统；示功图；模型建立；故障诊断Keywords:rodpumpingsystem；dynamometer；modelestablishment；faultcliagnosis中图分类号：TE933文献标识码：A文章编号：1006-4311(2013)24-0188-020引言示功图是显示或体现抽油机井运
6、行工况的主要方法，其包含了有杆抽油系统在作业过程屮的大量信息，是冇杆抽油系统故障诊断的基础。1以泵示功图为基础的井下故障诊断模型悬点示功图与井下泵示功图的转化：目前，关于抽油机的故障诊断技术在计算机中的应用是以波动方程等一些数学方法來分析问题。这类方法的一般步骤为：①以现有的(所测得的)光杆载荷和位移来相应的计算出井下各级抽油杆柱所对应的及泵柱塞的载荷和位移；②以各级载荷和位移数据绘制对应的抽油机示工图；最后，通过相应的数学方法对各示工图进行分析，从而得出抽油机系统的大致工况。抽油井计算机诊断技术用來描述
7、抽油杆柱动态的基本微分方程一般为带粘滞阻尼的波动方程，即:■二a2・-c・(1)式中：u(x,t)——抽油杆柱；x——断面不同时间的位移；t——时间；a——应力传播速度；c——粘滞阻尼系数。假设D(t)为悬点动载荷函数，边界条件为光杆位移函数U(t)o因此对D(t),U(t)分别进行傅里叶展开，结果如下：D(t)二■+■(?滓ncosn?棕t+?子nsinn?棕t)(2)U(t)二■+■(vncosn?棕t+?啄nsinn?棕t(3)式中：D(t)——悬点动负荷函数；U(D——悬点在不同时间的位移；？滓n
8、,?子n——负荷傅立叶系数;vn,?啄n——位移傅立叶系数；?棕——曲柄角速度D(t)及U(t)的傅立叶系数？滓n,?子门和vn,?啄n可用下面公式得到：?滓n=HHD(t)cosn?棕tdt?子n二(t)sinn?棕tdt(4)vn=HHU(t)cosn?棕tdt?啄n=HHU(t)sinn?棕tdt(5)其中n=0,1,2,…，■,■为截断的傅氏级数项。2利用示功图对井下故障分析以抽油杆断脱、排出部分漏失、固定阀漏失、气体
