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    • 简介:生物柴油作为清洁可再生燃料,可以与石化柴油以任意比例调合使用形成生物柴油调合燃料,在柴油机上直接应用。柴油机燃用生物柴油调合燃料可以改善燃烧过程,降低颗粒物排放,但NOX排放有所增加,结合废气再循环技术EXHAUSTGASRECIRCULATION,EGR,可以达到同时降低NOX和颗粒物排放的目的。采用生物柴油调合燃料,改变了燃料的理化特性采用EGR技术,改变了缸内的燃烧环境燃料特性与燃烧环境的改变影响了颗粒物的形成,颗粒物的形貌、结构等状态特征也会发生改变。全文共分为七章,围绕生物柴油调合燃料缸内废气氛围颗粒物的形成过程与状态特征,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,重点针对缸内碳烟前驱体的形成过程、燃烧过程中的碳烟生成特性以及排放颗粒物的形貌、结构、石墨化程度、氧化活性等状态特征开展了研究工作。建立了生物柴油柴油耦合化学动力学模型,揭示了燃烧过程中的活性自由基、乙炔、芳香烃等碳烟前驱体的形成与衍变规律基于自然发光法,提出了碳烟生成量的评价参数,探讨了生物柴油与EGR对碳烟生成与氧化的作用机制通过颗粒的形貌分析,提出了表征颗粒轮廓复杂程度的评价指标研究了生物柴油调合燃料颗粒表面官能团与氧化活性的变化规律,并揭示了两者之间的相互关系。针对不同燃烧阶段的碳烟生成规律,在定容燃烧弹上,采用高速摄影,开展了废气氛围下的柴油B0以及生物柴油调合燃料B20、B50的火焰发展过程与碳烟生成特性研究,采用燃烧火焰综合亮度作为碳烟生成量的评价参数,探讨了生物柴油与EGR对碳烟生成与氧化的作用机制,结果表明,采用生物柴油调合燃料,在火焰浮起长度处的氧卷吸量高于柴油,能够提高颗粒在燃烧后期的氧化速率,减少碳烟排放量采用EGR技术,对碳烟的生成与氧化均起到抑制作用,扩散燃烧后期,燃烧火焰综合亮度下降速率随废气浓度的增加而逐渐减小,表明燃烧后期碳烟的氧化速率降低是导致其排放量增加的主要原因。搭建了柴油机性能试验台架,测量了排放污染物,同时对燃烧过程进行了分析,重点考察了生物柴油掺混比、EGR率对颗粒排放数量浓度的影响。结果表明,颗粒的数量浓度粒径分布特征为双峰对数分布相同工况下,随生物柴油掺混比的增加,小负荷工况下的核态颗粒数量明显增加,大负荷下的聚积态颗粒减少,与B0相比,燃用B20、B50在25%负荷下的核态颗粒数量浓度峰值分别增加了166%、828%,在75%负荷下的聚积态颗粒数量浓度峰值分别减小了335%、803%采用EGR技术,小负荷下的核态颗粒数量浓度峰值降低,大负荷下的聚积态颗粒数量浓度峰值显著升高,颗粒的平均粒径增大。开展了生物柴油调合燃料在废气氛围下的碳烟形成过程研究,构建了包含芳香烃与碳烟形成的生物柴油柴油混合燃料耦合化学动力学模型,分析了生物柴油掺混比与EGR率对燃烧过程中的活性自由基、乙炔、芳香烃以及碳烟生成规律的影响。结果表明,采用生物柴油调合燃料会促使缸内OH自由基生成始点提前,诱导火焰提前产生,碳烟前驱体乙炔的质量分数减小,抑制了芳香烃的形成与生长,导致芳香烃苯与芘的生成量减小,碳烟质量分数逐渐降低。随EGR率的增加,OH自由基的生成量减小而乙炔的生成量有所增加,对应的生成始点都发生后移苯和芘的生成时刻滞后,生成量明显增加,导致碳烟的质量分数逐渐增加采用EGR技术,碳烟生成与消耗达到平衡所需的时间有所延长。针对生物柴油调合燃料颗粒物的状态特征,采用电镜、X射线小角散射等试验方法,分析了颗粒群的形貌、颗粒的粒径分布、基本碳粒子的微观结构,提出了以计盒维数作为表征颗粒轮廓复杂程度的评价指标。结果表明,颗粒群整体呈团簇状结构,粒径范围集中在20NM~80NM之间。颗粒的计盒维数随生物柴油掺混比的增加而增大,随EGR率的增加而减小,表明采用生物柴油调合燃料,提高了颗粒间的团簇程度,采用EGR技术会导致颗粒间的团簇程度降低。颗粒基本碳粒子结构呈指纹状的球形碳层结构随生物柴油掺混比的增加,基本碳粒子的层面间距、弯曲度减小,微晶尺寸略有增加随EGR率的增加,基本碳粒子的层面间距、弯曲度逐渐增大,微晶尺寸逐渐减小。生物柴油调合燃料在废气氛围条件下会形成团簇体积较大、表面较为粗糙的颗粒。采用拉曼光谱技术,分析了生物柴油调合燃料颗粒的化学异相性、石墨化程度等参数的变化规律,结果表明,随生物柴油掺混比与EGR率的增加,半高宽逐渐增大,颗粒的化学异相性增强颗粒的ID1IG比值随生物柴油掺混比的增加而逐渐减小,ID3IG比值略有增大,采用生物柴油调合燃料有助于提高颗粒的石墨化程度,而对颗粒中的无定型碳含量影响较小颗粒的ID1IG、ID3IG比值随EGR率的增加逐渐增大,采用EGR技术,颗粒的石墨化程度降低,颗粒中的无定型碳含量增加。为揭示生物柴油调合燃料颗粒表面官能团与氧化活性之间的相互关系,采用软X射线近边吸收光谱、热重分析仪等测试技术,分析了颗粒表面官能团的分布规律,探讨了颗粒氧化特征参数的变化规律。结果表明,柴油机颗粒表面含氧官能团COH、CO、脂肪族CH官能团的含量随生物柴油掺混比以及EGR率的增加而逐渐增加。生物柴油调合燃料缸内废气氛围颗粒的氧化活性表观活化能介于5425KJMOL~8717KJMOL之间。随生物柴油掺混比以及EGR率的增加,颗粒的活化能逐渐减小,表明采用生物柴油调合燃料和EGR技术均会提高颗粒的氧化活性,两者共同作用能进一步减少颗粒燃尽所需的能量。颗粒的活化能随着颗粒表面脂肪族CH官能团以及含氧官能团含量的增加而逐渐降低。与脂肪族CH官能团相比,含氧官能团对颗粒的活化能影响更大,是提高颗粒氧化活性的主要因素。
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    • 简介:越来越多的人选择汽车出行,这必会带来了不少问题,如日益减少的石油资源和石油需求量增加之间的矛盾,为了缓解矛盾,尽快寻找石油燃料的替代产品。乙醇柴油是柴油替代产品的一种,然而,不同厂商生产的乙醇柴油品质参差不齐,不利于乙醇柴油的推广使用,因此,需要一种便捷的手段对乙醇柴油的品质进行检测。本文采取了光谱诊断技术对乙醇柴油的主要指标做了研究。建立乙醇柴油品质指标的准确可靠定量分析模型,具体结论如下1以乙醇柴油为实验目标,利用近红外光谱(NEARINFRAREDSPECTROSCOPY,NIR)技术对乙醇柴油的乙醇含量、密度、粘度进行定量分析,采用五种预处理方法对光谱数据进行处理,并建立了最小二乘支持向量机、主成分回归和偏最小二乘回归三种模型。结果表明在多元散射校正平滑预处理下,最小二乘支持向量机对乙醇柴油密度、粘度、乙醇含量的建模效果最好,相关系数分别RP是09950995和0995;RMSEP分别是68104,113102和05714101。2以乙醇柴油为实验目标,利用中红外光谱(INFRAREDSPECTROSCOPY,MIR)技术,对乙醇柴油进行光谱采集与分析。对乙醇柴油MIR原始数据进行不同的预处理,并对光谱数据进行波段筛选,分别建立了乙醇柴油乙醇含量、密度、粘度PLSR模型,得出以下主要结论综合比较八种变量筛选方法,发现UVESPACARSPLS对乙醇含量的建模效果最好,模型预测集的RP、RMSEP分别为0978、0825。变量筛选较原始光谱建立的模型来说,不仅模型输入数量减少,预测效果也有所提高。3利用拉曼光谱技术,对乙醇柴油进行光谱采集与分析,对乙醇柴油拉曼光谱原始数据进行不同的预处理,并对光谱数据进行波段筛选,分别建立了乙醇柴油乙醇含量、密度、粘度PLSR模型,得出以下主要结论发现SPACARSPLS对乙醇含量的建模效果最好,模型预测集的RP、RMSEP分别为0978、0825。波段筛选出的波长变量以及建模的结果为以后设计便携式中红外光谱仪打下基础。
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    • 简介:目前我国铺设的输油管道大部分已经服役了20多年,管道因腐蚀破坏而造成的泄漏事故时有发生,造成了巨大的经济损失,严重的管道事故甚至会危害人身安全,因而管道的安全运行越来越受到人们的重视。如何对油田在役管道实施检测,及时发现问题,采取补救措施,延长管道寿命,提高安全可靠性,已成为我国油田降低石油和天然气生产成本、保护人员生命安全的关键所在。目前国内外在埋地管道腐蚀检测方面已做了大量的研究,开发了各种各样的检测技术。在管道检测的基础上,对管道作出科学合理的评价,计算出管道的剩余强度,对评估管道的使用年限,制定管道的维修管理方案有重要的意义。国外在管道剩余强度评价方面已经做了深入的研究,而我国才刚刚起步。本文将对国内外目前最常用的检测方法做介绍,对国内外研究现状做整体的概括,重点分析管道腐蚀检测的两种方法“多频管中电流法”和“金属蚀失量法”。检测工作的重点就是对防腐层防护性能与管道剩余壁厚两方面进行检测。在管道剩余强度评价上,介绍了几种常用的评价方法,主要研究的是API评价体系,分析它对均匀腐蚀缺陷的评价流程与评价步骤。本文检测坚持理论联系实际,结合自己参与的某油田开展的实地检测,将检测方法是如何应用在实际工作中的展现给大家,对于检测出的防腐层数据做了科学的分析,给出了评价意见,为管道检测周期的制定提供了依据。结合检测所得的剩余壁厚数据,根据管道的剩余壁厚计算出在役管道的剩余强度,为管道的安全运行提供了保证。文章最后运用VB60对均匀腐蚀缺陷管道剩余强度进行分级评价,编制出相应的评价软件,为管道评价提供了操作平台。
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    • 简介:油水井套管的损坏一直困扰着油田的高效开发,给油田生产带来许多不便,甚至影响正常生产。本文通过对大港油田港西区块的套损井建立非线性有限元模型,利用有限元软件对常用套管的承载能力进行分析。对套管的变形形态与地应力作用大小、应力范围之间的关系和非均匀地应力的求解进行了研究。主要研究内容和结论如下(1)建立了大港油田常用套管的有限元模型,利用有限元软件对各种套管的承载能力进行分析。对套管的变形形态与地应力作用大小、范围之间的关系进行了研究,得到符合大港油田实测数据的变形形态。(2)根据采集的油井数据分析得出大港油田港西地区套管变形的主要因素是泥页岩吸水蠕变及膨胀和油层出砂。(3)给出了通过破裂压力求取水平地应力的计算方法。为油田其他区块套损的相关计算提供了计算依据。(4)用ANSYS中的非线性弹簧单元模拟地应力的作用,并建立了套管受压损坏后的有限元模型,对套管的整形修复过程进行了分析模拟,得到了大港油田现有条件下可修复的套损套管范围。(5)建立套管修复后的力学模型,对套管再次受压变形损坏进行了预测,并与首次变形的计算结果进行了对比。(6)给出了国内外目前常用的套管整形复位工具的工作特点及适用范围等。(7)针对港西地区具体油井套管损坏的数据,初步分析计算了用现有套管损坏整形复位工具进行修复的可行性。
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    • 简介:油田广泛采用注水采油技术进行采油生产。注水泵出水管线是注水系统必不可少的设施之一,其振动直接影响到油井的稳定生产、采油质量和效率。过大的振动可能引发严重事故,造成重大经济损失。因此,对注水泵出水管线的振动及其控制策略进行研究有着重大的工程意义。本文针对中国石油吐哈油田分公司某注水泵出水管线振动过大问题,以此管线为研究对象,研究了管线的振动与减振策略。首先研究了管道振动的机理,重点论述了流体压力脉动引起的管道振动;借助BK3560测试系统对该管线的振动响应信号进行了测试与分析,获得了管线振动的主要激励频率、振动源及振动较大点等信息。详细研究了管道结构模态的有限元分析方法和试验模态分析方法,并借助ANSYS软件及BK3560测试系统分别对该注水泵出水管线进行了理论模态分析和试验模态分析。在有限元方法中,建立了空管和载流管线的有限元模型,获得了各个模型的理论模态参数,分析了流固耦合对载流管线固有特性的影响;在管线结构的试验模态分析中,测试了该注水泵出水管线的频响函数,识别了管线结构的模态参数。识别结果和振动响应分析结果共同表明,管线发生了二阶共振。最后,对两种分析方法的计算结果进行了比较发现,两种方法的分析结果基本一致。在上述研究的基础上,详细论述了管线结构减振的一般策略,同时结合工程实际对该注水泵出水管线提出了具有针对性的减振改造策略,并运用有限元分析方法对改造后管线进行模态分析和谐响应分析,验证了改造策略的可行性。
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      上传时间:2022-07-26
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    • 简介:杭州湾海底管道是中石化甬沪宁管网的重要子工程,也是我国孔径最大的长距离海底原油输送管道。由于特殊的地理自然环境,杭州湾海底管道的安全性问题是甬沪宁管网的正常运行的关键所在,也是中国石油化工股份有限公司以及社会各界关注的热点。腐蚀失效是海底管道失效的主要原因之一,然而在极其复杂的海洋环境中,腐蚀又是不可避免的,因此对含腐蚀缺陷海底管道进行结构完整性研究具有重要的工程应用价值。本文的研究是“杭州湾海底管道安全运行与风险管理技术研究”项目的一部分,研究同时得到了国家高技术研究发展计划863计划和中国石油化工股份有限公司科技开发部资助。本文的题目是“杭州湾海底管道腐蚀失效分析及其寿命预测”,通过对含腐蚀缺陷的海底管道的结构完整性评定的研究,得出杭州湾海底管道的安全状况,并通过对不同失效模式下的腐蚀剩余寿命的研究,为管道的运行和维护提供决策依据。本文的主要研究内容及部分结论如下1分安全系数PSFS法作为一种简便的处理结构完整性评定中参数不确定性的方法,有效地减少了评定过程中所需评定参数的数量和计算的工作量,仍然具有较强的工程应用价值。本文分析了API579和BS7910的分安全系数的来源,给出了基于一次二阶矩法FOSM的分安全系数求解方法,实例表明该方法能简便有效的计算出相应的分安全系数值。2面型缺陷是海底管道在服役过程中最常见的缺陷类型,也是最危险的一种缺陷,本文基于BS7910的基本原理利用分安全系数对管道中常见的焊缝表面环向裂纹进行了评定,给出了含不同裂纹尺寸时杭州湾海底管道的安全可接受性。评定结果表明杭州湾海底管道的三条并行管道Ψ2731MM,Ψ7112MM和Ψ762MM的裂纹临界深度值分别为31MM,31MM和26MM以Α2C01为例。3本文根据DNVRPF101的体积型缺陷评定的分安全系数法对杭州湾海底管道可能出现的体积型缺陷进行评定,并给出了含不同尺寸的凹坑缺陷时杭州湾海底管道的安全工作压力。评定结果表明杭州湾海底管道的三条并行管道Ψ2731MM,Ψ7112MM和Ψ762MM的凹坑临界深度值分别为46MM,58MM和20MM以凹坑长度L200,宽度C20为例。4根据DNVRPG101以及应力腐蚀试验的结果,确定了杭州湾海底管道的体积型缺陷及应力腐蚀裂纹的扩展速率,并在此基础上运用概率安全评定的方法,对杭州湾海底管道的腐蚀失效概率的变化趋势进行了计算,对剩余寿命做出了预测。结果表明三条并行管道Ψ2731MM,Ψ7112MM和Ψ762MM均匀腐蚀的剩余寿命分别为111年、120年和109年;管道SCC剩余寿命分别为32871小时、40985小时和39217小时以无损检测中发现裂纹的Α2C01、ΑB002为例。
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      上传时间:2022-07-26
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    • 简介:添加柴油降凝剂生产低凝柴油,可使部分蜡油馏分深度切割成为柴油馏分,拓宽了柴油馏程,节约了资源;同时具有操作灵活简便、费用低、见效快,保留高十六烷值的蜡组分等特点,是一种增产高品质柴油的有效方法,对于提升我国炼油企业的国际竞争力具有重要的作用。本论文主要研究以下两部分内容第一部分针对兰炼生产的柴油的特点,采用溶液聚合法制备丙烯酸酯苯乙烯马来酸酐三元共聚物作为柴油降凝剂。运用正交分析法筛选出最佳工艺条件单体配比N丙烯酸酯N苯乙烯N马来酸酐911,引发剂用量为原料总质量的08%,反应温度90℃,反应时间8小时,最佳条件下制备的降凝剂收率为6415%,加剂量为01%质量比时,兰炼生产的三种柴油的凝点分别降低了10℃、5℃、7℃,具有良好的降凝效果。同时提出了降凝剂的生产工艺过程,对主体反应设备进行了设计型计算,为降凝剂的工业化生产提供了依据。第二部分为了克服浓硫酸作为催化剂带来的弊端,研制了SO42ZRO2TIO2固体酸催化剂代替浓硫酸作为丙烯酸酯合成的催化剂。结果表明固体酸的最佳制备条件是05MOLL1硫酸浸泡6H,550℃焙烧3H,ZRTI原子比为025。将催化剂用于丙烯酸酯的合成,酯化率可达926%,高于未加入TIO2的SO42ZRO2催化剂。
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      上传时间:2022-07-27
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    • 简介:地处偏僻的油田单井油罐的多液位自动检测和计量是油田生产中迫切需要解决的问题,本文针对单井油罐,研究开发了油罐气油界面和油水界面的多液位远程监控系统。本文对国内外液位检测理论与技术进行了认真的研究,在此基础上,设计了油罐多液位监控系统,包括由液位传感器和检测电路构成的液位检测系统、完成数据采集与控制功能的单片机系统、无线远程通信系统和上位机数据处理系统。在液位检测系统中,改进了传统的电容式液位传感器,设计了多液位测量的分段式电容液位传感器和电容检测电路;单片机系统以AT89C51单片机为核心,可以完成分段电容和温度等数据的采集、传输及油罐阀门的自动控制;无线远程通信系统以GPRS网络、INTER公网为桥梁,主要完成单片机系统和上位机的数据传输;在上位机数据处理系统中,建立了油罐多液位BP神经网络预测模型,利用神经网络自学习功能和强大的泛化功能,提高了液位测量精度和系统实时性,除此之外,该系统还可以完成报警、信息转发、存储、打印、显示及对下位机的远程监控等功能。通过实验研究,证明了油罐多液位远程监控系统的可行性、先进性、可靠性及实用性。
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      上传时间:2022-07-26
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      上传时间:2022-07-26
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      上传时间:2022-07-26
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    • 简介:随着人类社会的发展,化石燃料的消耗量逐渐增大,化石燃料的价格也逐渐升高,能源紧张和环境污染问题,正一步步的制约着中国经济的发展。所以,人们对替代燃料的需求越来越强烈。生物质资源是一种清洁的可再生资源,而通过生物质裂解、液化等技术,可以将生物质资源转化为生物燃料或者高附加值化学品。中国作为农业生产大国,伴随着农业生产,产生出大量的副产物,而作为农业生产副产物的农作物秸秆中存在着大量的生物质资源,对于农作物秸秆中的生物质资源的开发和利用,也越来越受到研究者的关注。因此,本文就以棉花秸秆作为生物质原料,分别通过生物质微波裂解、液化技术,转化为液化产物,并对产物进行分析后进行分离,然后确定产物中主要成分进行模型化合物的催化加氢实验,从而达到提高产物品质、创造高附加值化学品的目的。1以棉花秸秆为原料,采用微波辅助裂解技术将棉花秸秆转化为生物油。通过响应面中心组合回归实验,优化了微波辅助裂解技术棉花秸秆的最佳工艺条件粒径为过20目筛、微波吸收剂2G、波功率1800W,反应时间235分钟,反应温度为550℃。实际生物油产率最高为3247%。对产物进行分析,得知生物油中主要含有酚类、羧酸类和芳香族化合物。2为进一步增加生物油产率,研究了不同催化剂对棉花秸秆裂解生物油的产率的影响,研究认为用质量分数为10的磷酸预处理,加入氯化钠的量为8,此混合催化剂对棉花秸秆生物质裂解制备生物油比较有利,在微波功率1900W,裂解温度500℃,裂解时间30MIN条件下,生物油的产率达到了4551。对棉花秸秆生物油进行成分分析,发现生物油含有酚、醛、酯、羧酸、酮、醇、呋喃类等物质,其中酚类物质相对含量最高。3以棉花秸秆为原料,选择乙二醇为液化剂,浓硫酸和对氨基苯磺酸混合催化剂,采用微波辅助直接催化液化技术对棉花秸秆进行液化。采用响应面优化实验得到的最佳工艺条件为功率为600W、对氨基苯磺酸为5、浓硫酸为25、反应温度140℃、微波时间25MIN、液料比151,在此最佳工艺条件下液化产率为9454。并对产物进行分析后,发现主要产物有酚类、长链脂肪酸、长链脂肪酸酯、油酸等。4对生物油产物采用溶剂分离法进行分离,再经过GCMS分析后得知生物油中主要化合物有酚类、酮类、酸类、酯类、脂肪族化合物、醛类等,其中酚类化合物所占比例最高。大量含氧官能团的存在,导致生物油,含氧量增高、酸性增加、品质下降,需要对生物油进行催化加氢等相应的改性处理,以降低氧的含量和油的黏度,从而提高生物油品质。5以苯酚作为生物油的模型化合物,在高压固定床中进行了催化加氢脱氧实验,以苯酚的转化率和环己烷的选择性作为指标,通过单因素实验研究了各因素对苯酚催化加氢脱氧的影响,并得出了最优反应条件20NIHZSM5分子筛为催化剂,反应温度为220℃,氢气压力为4MPA,进料速度为01MLMIN。在此条件下,最优的苯酚转化率为9993,环己烷选择性为9807。
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      上传时间:2022-07-26
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    • 简介:有杆抽油系统在油田采油中占主导地位,是油田能耗的主要组成部分,其运行效率一直备受关注。采用传统游梁式抽油机是有杆抽油系统效率低下的重要原因。受限于游梁抽油机曲柄摇杆的非线性传动方式,尽管出现了各种改进型游梁抽油机,其驱动功率不平衡、电机负载率低、效率低下、工作参数调整困难、体积大质量重等一系列缺点一直存在,并限制了其通过长冲程低冲次运行提高有杆抽油系统效率的能力。因此一系列无游梁式抽油机得到了研发与应用。本文针对提高有杆抽油系统运行效率的目标,尝试将直驱电液技术应用其中,研发了线性平衡驱动的液压抽油机,研究了直驱电液系统的悬点提升位移跟踪控制,并基于井下系统工作动态提出了有杆抽油系统节能运行控制策略,实现了原油开采的节能增效。这些研究为有杆抽油系统效率提升与直驱电液系统应用研究提供了支撑,具有重要的实际应用与学术研究价值。本文根据采油悬点载荷的特点,从驱动速度平衡与驱动力平衡角度分析了减小抽油机装机功率、提高电机负荷率进而提高抽油机效率的方法,并由此设计了平衡效果好的直驱电液抽油机。为实现仅可获带噪声位移量测信号且受未知干扰的直驱电液抽油机悬点提升跟踪控制,本文研究了量测噪声环境下的系统状态观测与未知干扰估计方法,进而设计了带干扰补偿的自适应切换增益滑模控制器。在连续时间滑模控制器的基础上,考虑工业控制器的采样控制特性,设计了位移跟踪离散时间滑模控制器。在研究高效直驱电液抽油机与悬点提升控制的基础上,进一步研究了有杆抽油系统的节能运行控制。建立了包括抽油杆柱和抽油泵在内的井下系统动态仿真模型,分析比较了不同浮力处理方法在抽油杆柱动态模型中的效果,求解了基于等摩擦功原理的抽油杆柱波动方程粘性阻尼系数。利用井下系统模型仿真比较了油井含气量与悬点运动对抽油泵工况与悬点载荷的影响。进一步考虑油层供油动态,仿真分析了不同采油冲次下油井产油量与系统能耗效率的变化。最终提出了基于抽油泵充满度控制的采油节能控制策略,并设计了由悬点功图求解井下泵充满度的方法。论文的主要结构如下第一章,论述了有杆抽油系统节能增效的研究背景及意义,概述了有杆采油系统的工作原理、国内外采油效率研究现状以及液压抽油机的研发现状,并介绍了直驱电液技术的相关研究进展,最后提出了课题的主要研究内容。第二章,介绍了直驱电液抽油机的设计、仿真分析与样机功能性试验。给出了本课题液压抽油机的载荷与冲程冲次等主要性能指标。设计了悬点提升曲线及液压驱动与功率平衡方案,并对带气体蓄能的直驱电液系统方案进行了具体设计与器件选型。仿真验证了所设计液压抽油机的性能,并对样机进行了轻载挂重的连续运行试验与传动效率分析。第三章,针对直驱电液抽油机仅位移可测且带随机噪声,存在系统参数不确定性及未知负载力扰动下的悬点提升位移跟踪问题,设计了连续时间滑模控制器。结合电机矢量控制与液压动态建立了直驱电液系统的动态模型。比较了基于滑模观测器、跟踪微分器与KALMAN扩张观测器的状态观测与干扰估计效果。设计了基于理想切换增益的切换增益自适应律。仿真与实验比较了控制算法的性能。第四章,研究了直驱电液抽油机悬点提升采样控制时的离散滑模控制器。讨论了离散滑模趋近律问题,分析了准滑模带宽与干扰补偿误差的关系,研究了给定降维系统性能下的滑模面设计方法。分析了前步干扰补偿可能导致的系统不稳定,并提出在滑模控制器输出与系统输入间引入一阶输入滤波器,分析了引入输入滤波器后系统的稳定性判断方法。第五章,建立了包括三维定向井抽油杆柱与抽油泵在内的井下系统联合仿真模型,给出了其数值求解方法,并利用仿真模型比较了油层含气量和不同悬点运动曲线对采油作业的影响。讨论了抽油杆柱动态模型中不同浮力处理方法的影响与效果,以及基于等摩擦功求解了的其等效粘性阻尼系数。第六章,研究了供采匹配问题,提出了有杆抽油系统节能控制策略。联合油井流入动态与井下系统模型仿真了不同冲次时的供采平衡状态。分析了冲次提高对油井产油量与井下系统效率的影响。提出了维持一定泵充满度的采油效率优化控制策略。对优化控制策略中的抽油泵充满度判断问题,研究了基于泵端位移载荷曲线一阶、二阶导数的判断方法。第七章,对本文的主要研究工作和结论进行了总结归纳,阐述了本文的创新点,并对下步研究工作进行了展望。
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