1.基于连续系统振型叠加法的抽油机井泵功图转化方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:步骤1、同时考虑悬点位移激励、泵端载荷激励与油液阻尼激励,从多级抽油杆柱上选取微元体,对微元体进行动力学分析,从而建立多级抽油杆柱波动方程:式中:u*(t)为任意时刻悬点的位移,单位为m;Ke为抽油杆柱悬挂系统的等效弹簧常数,单位为N/m;E1为第一级杆柱弹性模量,单位为Pa;E2为第二级杆柱弹性模量,单位为Pa;L1为第一级杆柱长度,单位为m;L2为第二级杆柱长度,单位为m;A1为第一级杆柱横截面积,单位
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为m ;A2为第二级杆柱横截面积,单位为m ;u1(x,t)为第一级杆柱任意截面x在时刻t相对于悬点的位移,单位为m;u2(x,t)为第二级杆柱任意截面x在时刻t相对于悬点的位移,单位为m;Fp(t)为柱塞载荷,单位为N;c1为声音在第一级抽油杆中的传播速度,单位为m/s;v1为油井液体对第一级抽油杆柱的阻力系数,单位为1/s;c2为声音在第二级抽油杆中的传播速度,单位为m/s;v2为油井液体对第二级抽油杆柱的阻力系数,单位为1/s;
步骤2、利用傅里叶级数法给出悬点位移、悬点载荷和泵端载荷的近似表达式:悬点位移
悬点载荷
泵端载荷
式中:e0、en、fn为悬点位移傅里叶表达式中的傅里叶系数;g0、gn、hn为悬点载荷傅里叶表达式中的傅里叶系数;j0、jn、ln为泵端载荷傅里叶表达式中的傅里叶系数;ω0为曲柄转动的平均角速度,单位为rad;t为曲柄运动的时间,单位为s;
步骤3、利用振型叠加法将抽油杆柱波动方程化为正则方程:式中: 为正则坐标下杆柱任意位置处的加速度; 为正则坐标下杆柱任意位置处的速度;qr(t)为正则坐标下杆柱任意位置处的位移;CNr为正则阻尼;ωr为固有频率;Qr(t)为正则力;
步骤4、利用单自由度系统振动求解公式求解方程,杆柱任意位置处的位移表达式为:式中:Rrn为正则力表达式中sin前的系数表达式;Srn为正则力表达式中cos前的系数表达式;Zr为放大因子; 为相位角;Tr为正则力表达式中的常数项表达式;K为杆柱的弹簧刚度;
步骤5、利用悬点载荷求解和对比系数求出泵端载荷表达式的傅里叶系数,求出泵端载荷表达式和位移表达式,对比系数的过程为:式中:Yr(x)为正则振型函数;Gr′od为杆柱在油液中的自重。
2.权利要求书1中所述的基于连续系统振型叠加法的抽油机井泵功图转化方法,其特征在于:在步骤3中,正则方程的求解的计算步骤如下:步骤二中用傅里叶级数法给出了泵端载荷和悬点位移的近似表达式,并代入到了方程中,运动微分方程右端sin,cos前的系数表达式如下式:式中:n为泵端载荷和悬点位移的傅里叶表达式中的傅里叶系数的个数;Ar为正则系数;
Zhangpo(r)、Zdamp(r)为正则力表达式中的简化表达式;U(L1+L2)为主振型函数;
将其带入单自由度系统在简谐激励力下的响应求解公式,并将不同频率的简谐力激励下的响应叠加,得到杆柱任意位置处的位移表达式。
3.权利要求书1中所述的基于连续系统振型叠加法的抽油机井泵功图转化方法,其特征在于:在步骤5中,悬点载荷求解及对比系数的计算步骤如下:悬点载荷的表达式为:
*
PRL=Ke(u(t)‑u1(0,t))+G′rod令上式与步骤二中得到的悬点载荷表达式中cos与sin前的傅立叶系数对应相等,求得泵端载荷表达式的傅里叶系数;
对比系数确定泵端载荷傅里叶系数:
由上式求得泵端载荷傅里叶系数jn,ln,j0,得到泵端载荷的表达式。