基于振动力学的抽油杆柱传动效率数值仿真研究

抽油杆运动中存在的一个阻尼振动【摘要】有杆抽油泵抽汲参数的选择会影响到油气开采的泵效及抽油机和抽油杆柱的使用年限，本文通过分析抽油杆柱的受力模型，知道了抽汲参数对抽油杆柱受力载荷有一定的影响，根据已有资料，导出了抽汲参数与抽油杆柱受力载荷之间的关系。

通过Matlab软件绘制了柱塞与泵筒之间的摩擦力和冲次之间关系的曲线图，最后发现柱塞与泵筒之间存在一个与冲次有关的阻尼振动。

【关键词】抽汲参数力学分析冲次阻尼振动1 前言随着油田开发的不断进行，油气开采过程中暴露出来的问题就越来越多。

其中，抽油杆柱偏磨一直是一个比较难以解决的技术问题，通过各种受力分析得出，偏磨段主要出现在下冲程抽油杆中和点以下的受压段。

本文拟通过对抽油杆柱受力载荷的进一步推导分析，来分析抽汲参数对柱塞与泵筒之间的摩擦力的影响。

2 抽油杆柱塞与泵筒之间的摩擦力从现有文献对抽油杆柱上、下冲程受力载荷的研究中，可以知道，在抽油杆柱塞与泵筒之间存在一个摩擦力，且对于这个摩擦力的计算公式，目前存在三种：（1）经验公式（式4）其中：v为柱塞的运动速度，m/s；Dp为柱塞直径，m；Dp为柱塞长度，m；δ为泵间隙，m；ΔP为柱塞上端与下端的压差，Pa；ε为柱塞与衬套之间的偏心率；μ1为井中流体的粘度，Pa ？s；S为泵冲程，m；ω为抽油机转速，rad/s。

由于（3）式相比（2）式的假设条件更符合实际，且柱塞的运动速度对载荷的影响规律一样。

因此，我们只讨论公式（3）。

由于抽油机曲柄旋转一周，实现一个冲次，因此，可以用冲次表示转速，代入（4）式，再将（4）式代入到（3）式，即：为了研究P与n及其它抽汲参数的关系，我们选用下面的已知数据（见表1）：将表中数据代入（6）式，以冲次n为自变量，作为横坐标，泵筒与柱塞之间的摩擦力为因变量，作为纵坐标，利用Matlab软件绘制不同泵径、不同柱塞长度和不同冲程下的曲线图。

从图中可以看出，柱塞与泵筒之间的摩擦力的理论模型是一个阻尼振动模型，阻尼振动的振幅随n的变化而变化，在上、下冲程中方向呈下、上交替变化；从图中还可以看出随着Lp、Dp和S的增大，柱塞与泵筒之间的摩擦力也相应变大，且只影响大小，对方向没有影响，而且显著程度相对冲次n来说是比较小的；另外，可以看到当n＜10的时候P的变化是比较小的而且不存在摩擦力方向的改变，尤其是在n=5附近，P的值是比较稳定的，这也从理论上说明了为什么在实际生产中n值不能太大，为实际生产中n值得选择提供一个理论参考。

螺杆泵井抽油杆振动研究目录摘要 (3)Abstrast (4)第1章前言 (5)第2章杆泵井抽油杆柱受力分析 (8)2.1螺杆泵的主要性能参数计算 (8)2.1.1单螺杆泵的理论排量 (8)2.2抽油杆柱受力分析 (8)2.2.1抽油杆受力分析模型及计算 (9)2.2.2 扭矩 (10)2.2.3弯矩 (11)2.2.4泵出口压力 (11)2.2.5 剪切力 (11)2.2.6 抽油杆应力的计算 (12)2.3螺杆泵井抽油杆柱强度计算方法 (12)2.3.1 抽油杆柱的抗扭强度 (12)2.3.2抽油杆柱的抗拉强度 (13)2.3.3组合应力作用下的杆柱强度计算 (13)2.3.4抽油杆柱允许扭转圈数的计算 (14)2.3.5螺杆泵采油井中抽油杆柱的受拉伸长计算 (14)第3章螺杆泵井抽油杆柱振动分析 (16)3.1抽油杆柱振动产生机理 (16)3.2抽油杆的纵向振动分析 (16)3.2.1纵向振动的运动方程的建立 (16)3.2.2纵向振动的运动方程的求解 (18)3．3抽油杆柱扭转振动分析 (20)3.3.1扭转振动的运动方程的建立 (20)3.3.2扭转振动的运动方程的求解 (21)3.4抽油杆柱横向振动分析 (22)3.4.1横向振动的运动方程的建立 (22)3.4.2横向振动的运动方程的求解 (24)3.5抽油杆柱共振的临界转速 (25)4章驱动杆柱动力学相关计算 (27)4.1振动引起的驱动杆疲劳断裂定量分析 (27)4.1.1 断口分析 (27)4.1.2 力学分析 (27)4.1.3 理论模型的建立 (29)4.1.4 加工工艺与使用工艺的优选 (31)第5章结论 (32)参考文献 (33)致谢 (35)摘要：地面驱动螺杆泵采油系统采用抽油杆向井下泵传递能量，抽油杆承受拉力、扭矩和弯矩，受力情况复杂。

尤其是采用大排量螺杆泵或下泵深度较深时，抽油杆强度问题是影响采油系统安全生产的主要问题，因此对螺杆泵采油系统抽油杆柱进行力学研究以及动态特性分析，完善其工作理论具有重要的理论与实际意义。

在华留学生心理健康状况调查在华留学生心理健康状况调查在华留学生心理健康状况调查【关键词】心理健康；SCL【摘要】目的探讨来华留学生的心理健康状况。

方法采用症状自评量表对安徽师范大学和江西师范大学53名在校留学生进行心理健康状况调查并与中国青年常模进行对比分析。

结果症状自评量表评分显示，留学生的强迫、恐怖、偏执、精神病性因子分均显著高于中国青年常模（P<0.05或0.01），留学生阳性因子分≥2的检出率最高为强迫症状（49.0%），≥3的检出率最高为敌对情绪（9.4%）。

结论部分留学生存在一定的心理问题，需给予相应的心理干预。

【关键词】心理健康；SCL90；留学生；强迫症状；敌对情绪The research on SCL90 of Foreign students studying in ChinaHu Fang，Cui Lizhong，Gao Li(College of Educational Science, Auhui Normal University, Wuhu xxxx，Anhui, China)【Abstract】Objective To explore mental healthy status of the foreign students in China. Methods This article was tested on 53 foreign students from Anhui Normal university and Jiangxi Normal university with symptom checklist (SCL90), and the results were compared with Chinese young norm. Results That results showed that there were great differences between foreign students and Chinese young norm in the scores of compulsion, phobia, paranoid and psychosis. The highest detection rate of positive factors抯cores no less than 2 of foreign students was compulsion, and which no less than 3 was hostility. Conclusion Part of foreign students studying in China have some mental problem, should be given relative psychological intervention.【Keywords】Mental health; SCL90;foreign student; compulsion;hostility近年来随着来华留学生人数增加，留学生的心理健康问题已引起有关专家注意，尤其是对于初次来华的学生，因语言不通，文化背景迥异，思乡情绪等更易产生焦虑、苦闷、困惑等心理问题。

本科毕业设计（论文）题目：抽油机动态模型仿真抽油机动态模型仿真摘要课题主要通过对抽油机电机及其负载转的研究来分析了油田应用较多的游梁式抽油机电机一个冲程内的工作状态，并利用Matlab软件对抽油机进行仿真。

本文主要从以下两部分展开分析。

第一部分就是建立异步电机的数学模型并仿真，即分析异步电机运行时的电压、磁链、转矩等之间关系，用数学表达式来模拟电机运行各能量关系；第二部分是建立抽油机负载转矩的数学模型并仿真，分析抽油机输出转矩、曲柄输出扭矩、悬点载荷与抽油机各参数之间的关系，得到抽油机负载转矩。

在Matlab Simulink上分别搭建异步电机模型和抽油机负载转矩模型，并进行仿真，利用电流、功率仿真曲线分析工常工作时的抽油机工作状态。

关键词：游梁式抽油机；异步电机；抽油机负载转矩；悬点载荷Dynamic Modeling of the pumping unitAbstractThe thesis mainly researches and analysis the working conditions of beam pumping unit which is applied a lot on the oilfield. Mathematical model of the pumping unit and its load is established. And its modeling and simulation are based on MATLAB.This paper includes the following two parts. The first part is to establish a mathematical model of induction motor simulation, which analyzes the voltage asynchronous motor is running, flux, torque and so the relationship between mathematical expressions to simulate the motor is running all the energy relationship; The second part is to create smoke generator load torque of the mathematical model and simulation, analysis pumping output torque, output torque of the crank, and the pumping rod load relationship between parameters obtained pumping load torque. Were built on the Matlab Simulink model and pumping induction motor load torque model and simulation, the use of current, power simulation curve analysis work normally when the pumping operation.Keywords：Beam pumping unit；asynchronous motor；pumping load torque；rod load目录第1章引言 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究现状 (1)1.3 论文主要研究内容 (2)第2章异步电机的数学模型及仿真 (3)2.1 异步电机在ABC三相坐标系下的数学模型 (3)2.1.1 电压方程 (3)2.1.2 磁链方程 (4)2.1.3 转矩方程 (6)2.1.4 运动方程 (6)2.2 坐标变换与变换矩阵 (6)2.1.2 坐标变换的基本原理 (6)2.1.2 常用的坐标系变换矩阵 (6)2.3 异步电机α、β静止两相坐标系下的数学模型 (7)2.4 异步电机在MATLAB下的建模仿真 (7)2.5 本章小结 (11)第3章抽油机电机负载的数学模型及仿真 (12)3.1 抽油机电机特性 (12)3.2 驴头悬点载荷的计算 (13)3.2.1 悬点运行规律 (13)3.2.2 悬点载荷与加速度的关系 (15)3.3 驴头悬点载荷的传递转换 (18)3.3.1 电机负载转矩的求解 (18)3.3.2 曲柄轴扭矩的计算 (19)3.4 抽油机负载转矩的仿真 (22)3.5 抽油机动态模型仿真 (26)3.6 本章小结 (28)第4章结论 (30)4.1 结论 (30)4.2 展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)第１章引言1.1课题研究的背景在能源紧张的今天，石油作为现在消耗最多的能源，显得犹为重要。

聚驱抽油机井抽油杆柱动态仿真与防偏磨优化设计的开题报告一、选题背景目前我国石油行业正在向高效、安全、智能化方向转型。

聚驱抽油机是一种高效、节能的油井抽油设备，被广泛应用于采油工程中。

然而，由于油井环境的复杂性，聚驱抽油机的使用寿命受到了很大的限制。

其中，抽油杆柱的偏磨问题是导致聚驱抽油机寿命短的一个重要因素。

因此，如何优化抽油杆柱的设计，提高其使用寿命，是当前石油行业所面临的一个重要问题。

二、研究内容本课题将从聚驱抽油机抽油杆柱的动态仿真入手，深入探究抽油杆柱的偏磨机理和优化设计方案，主要包括以下内容：1. 聚驱抽油机抽油杆柱的运动分析和动态仿真建模。

通过求解抽油杆柱的相对运动方程，得到抽油杆柱的位移、加速度等参数，并建立动态仿真模型，用于分析抽油杆柱的运动特性。

2. 抽油杆柱偏磨机理分析。

从润滑、磨损、抗疲劳、弯曲等多个方面分析抽油杆柱偏磨的机理，并将分析结果与动态仿真模型相结合，找出偏磨的主要原因。

3. 抽油杆柱设计方案优化。

根据偏磨机理分析结果，提出一些优化设计方案，如材料、表面处理、润滑方式等，并使用动态仿真模型来验证和评估优化效果。

三、研究意义通过本课题的研究，可以深入探究聚驱抽油机抽油杆柱的动力学特性和偏磨机理，为制定针对性的优化方案提供理论依据。

同时，本课题结果的应用将有助于延长聚驱抽油机的使用寿命，提高油井抽油效率，降低生产成本，推动石油行业的健康发展。

四、研究方法1. 基于 MATLAB/Simulink 平台建立聚驱抽油机抽油杆柱的动态仿真模型，通过模拟求解抽油杆柱的运动学和动力学参数。

2. 研究抽油杆柱偏磨机理，包括使用现有理论分析和实验测试等方式。

3. 提出针对性的优化方案，并使用动态仿真模型对优化方案进行验证和评估。

抽油杆柱力学特性研究综述作者：马前进郭士英杨晶董驰仝春玥来源：《当代化工》2020年第06期摘要：参阅了大量中外文文献综述了抽油杆柱力学特性研究成果。

通过波动方程分析、微分方程分析、简支梁模型分析、线性方程组分析、电学分析以及屈曲分析六个方面，比较详尽地介绍了各个分析方法的优缺点和适用范围，对于从事相关工作或此研究的人员提供一定的参考。

A Review of Mechanical Properties of Sucker Rod StringMA Qian-jin1，2， GUO Shi-ying3， YANG Jing1，2， DONG Chi1，2， TONG Chun-yue1，2（1. Key Laboratory of Education Ministry for Enhanced Oil and Gas Recovery， Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 168318， China;2. Northeast Petroleum University， Daqing Heilongjiang 168318，China;3. Technical Center of Daqing Toutai Oilfield Development Limited Liability Company，Daqing Heilongjiang 168318， China）自石油行业结束了以藤条打捞石油的阶段以来，有杆抽油系统在很大程度上占据着采油工作的核心地位。

而采油系统中最重要的一部分就是抽油杆，它是将曲柄的旋转运动转化为抽油泵柱塞往复运动的连接件。

抽油杆的工作周期，决定着一口井的采油量。

因而，对抽油杆柱力学特性的分析就显得尤为重要。

在有杆抽油系统中，由于抽油桿处于几千米深的地下，且井筒内环境恶劣而时常发生抽油杆断、漏、脱等事故，对油田正常生产带来严重的影响。

不同参数对抽油杆柱动态仿真的影响分析董平;樊军【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)011【摘要】抽油杆柱是有杆抽油系统中最重要的设备之一,它是整个抽油机系统中上位机和下位机的动力传递设备,其性能好坏直接关系到抽油机的正常运转和油田的采油效率.由于抽油机经常处于恶劣的工作环境之下,因此抽油机的损坏率比较高,加之抽油杆柱的井下的工作环境比较复杂,抽油杆柱经常处于挤、压、拉、等复杂的受力状况,因此其损坏几率很高.首先为抽油杆柱的载荷模型选择合适的边界条件,并将该模型视为震动模型.通过matlab编程的方法,得出了不同参数下抽油杆柱震动位移随井下深度的变化图谱.从不同材料对抽油杆柱震动位移随深度变化的影响分析,可以为实际的生产与制造中抽油杆柱材料的选择提供理论依据和借鉴基础.从不同冲次对抽油杆柱震动位移的影响可以得出:在实际的生产中抽油机冲次的选择一般应为3-7次每个周期,过大或者过小都会影响抽油机的正常运行.总之仿真计算结果为抽油杆柱的改进和优化提供了一定的借鉴基础.【总页数】4页(P105-107,112)【作者】董平;樊军【作者单位】新疆大学机械工程学院,新疆乌鲁木齐830049;新疆大学机械工程学院,新疆乌鲁木齐830049【正文语种】中文【中图分类】TH16【相关文献】1.不同干燥参数对叶丝指标与感官质量的影响分析 [J], 张志刚; 顾秋林; 鲍文华; 鲍旭东2.不同设备不同扫描参数对影像组学特征可再现性影响分析 [J], 张白霖;戴振晖;朱琳;杨耕;朱远湖;招什武;蔡春雅;李飞;王学涛3.不同运行参数对采煤机负载的影响分析 [J], 马卫斌4.不同结构特征参数对显示器后壳注塑质量的影响分析 [J], 汪鑫;刘泓滨;赵达峰5.巷道支护不同参数对锚杆性能的影响分析 [J], 刘伟军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

聚合物驱抽油机井杆柱纵向振动的仿真模型
董世民;赵力朋;王胜杰;崔晓华
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2008(20)2
【摘要】应用幂律流体本构方程和动量守衡方程,建立了抽油机井杆管环空幂律流体速度分布规律与杆柱液体摩擦力的计算模型,以此为基础建立了聚合物驱抽油杆柱纵向振动仿真的非线性波动方程。

与抽油杆柱纵向振动的常规波动方程比较,新模型含有速度幂律指数的非线性液体摩擦力项,应用差分法建立了非线性波动方程的数值仿真模型。

根据一个周期液体摩擦功相等的原则,将非线性液体摩擦力项线性化,建立了等效阻尼系数的计算方法,并将非线性波动方程简化为常规波动方程。

开发了聚合物驱抽油机井杆柱纵向振动的仿真软件,分析了流变参数对抽油杆柱纵向振动与示功图的影响。

仿真与实测结果对比表明,非线性波动方程仿真模型具有较高的仿真精度,悬点最大与最小载荷的仿真误差小于±12%。

【总页数】5页(P309-313)
【作者】董世民;赵力朋;王胜杰;崔晓华
【作者单位】燕山大学机械工程学院;大庆石油学院机械系
【正文语种】中文
【中图分类】TE833
【相关文献】
1.游梁式抽油机皮带纵向振动特性的仿真模型
2.具有减载器的抽油杆柱纵向振动仿真研究
3.聚合物驱抽油机井杆柱液体摩擦力的计算方法
4.定向水平井杆(管)柱纵向振动的数学模型
5.同井注采泵抽系统抽油杆柱纵向振动与悬点示功图仿真模型
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第29卷 第1期2008年1月石油学报A CT A PETROLEI SINICAV o l.29Jan.N o.12008基金项目:中国石油天然气集团公司 九五 科技攻关项目(97科字116号)部分研究成果。

作者简介:董世民,男,1962年9月生,1998年获西南石油学院博士学位,现为燕山大学机械工程学院教授,主要从事机械采油系统动态仿真与运行优化的科研工作。

E -mail:ysuds hm @163 com文章编号:0253-2697(2008)01-0120-04定向井有杆抽油系统抽汲参数的优化设计和仿真模型董世民1 王胜杰1 卢东风2 姬生柱2 侯维前2 王希涛2(1 燕山大学机械工程学院 河北秦皇岛 066004; 2 大庆油田第八采油厂 黑龙江大庆 163514)摘要:综合分析了复杂结构定向井井眼轨迹、杆管间摩擦力、抽油机悬点运动规律、抽油泵气体影响或供液不足的井下实际边界条件对抽油杆柱轴向振动的影响,建立了定向井抽油杆柱轴向振动仿真模型,利用该模型实现了悬点与泵示功图的自动快速仿真。

根据仿真示功图,建立了定向井有杆抽油系统效率的仿真模型。

系统分析了定向井井眼轨道对杆管摩擦力、摩擦功率及系统效率的影响。

综合考虑油井产能协调、油井配产、抽油机承载能力、抽油杆柱强度与电动机功率利用率等约束条件,以系统效率最高为目标函数,提出了定向井抽汲参数优化设计的计算机仿真方法,开发了定向井有杆抽油系统抽汲参数优化设计的计算机软件。

现场试验结果表明,该软件系统具有较高的仿真精度。

关键词:定向井;有杆抽油系统;抽汲参数;优化设计;仿真模型中图分类号:T E 833 文献标识码:ASimulation models for optimization design of suction parameters for rodpumping system in directional wellsDONG Shim in 1 WAN G Shengjie 1 LU Dong feng 2 JI Sheng zhu 2 H OU Weiqian 2 WAN G Xitao 2(1.College of M echanical Eng ineer ing ,Yans han Univers ity ,Qinhuangdao 066004,China;2.T he E ighth Oil P ro duction P lant ,Petr oChina Daqing Oilf ield L imited Co mp any ,D aq ing 163514,China)Abstract :T he factor s affecting the ax ia l vibr atio n o f pumping rod str ing,including the dir ectional well t rack,the fr ictio n for ce be -tw een pumping ro d str ing and tubing,the polished r od movement o f pum ping unit and complex boundar y conditio ns of pump wer e analyzed.T he simulat ion mo dels fo r ax ial v ibration o f r od str ing in directional wells w ere set up.T he dy namo meter ca rds for the po -l ished rod of pumping unit can be auto matically and r apidly simulated by using this model.O n the basis of simulated dynamometer car ds,the mathematical models for simulating efficiency o f pumping system w ere set up.By simulating the dynamic par ameters o f rod pumping sy stem in the dir ect ional w ells,the effect s o f well tr ack on frict ion for ce between rod string and t ubing,frict ion po wer and the eff iciency of rod pumping system in the dir ectional wells wer e analy zed.T he constr aint conditio ns such as the accor dance co ndition of o utput of o il w ells,pr og ramming output,bear ing capacity of pumping unit,str eng th co ndition o f rod string and utiliza -t ion r atio o f mot or s pow er wer e integ rated.T he max imum efficiency of ro d pumping system w as taken as the objective functio n,and the simulating and o pt imizing method of t he suct ion parameters in t he dir ect ional wells w as pro po sed.T he cor respo nding co mputer so ftwa re was develo ped.T he application to field show ed t hat the computer softw are had high simulating accur acy Key words :dir ectional wells;r od pumping system;suctio n par ameter s;o ptimizat ion desig n;simulat ion models国内外学者对定向井有杆泵举升系统杆柱载荷计算、杆柱振动与动态仿真、参数优化与扶正器合理配置等问题进行了大量研究[1-5]。

浅析有杆抽油系统动态参数数值预测摘要：根据抽油杆柱的受力分析，通过对井眼轨迹、抽油杆柱结构的整体理解，在杆液管粘性摩擦和造成的杆管库仑摩擦，建立运用有杆抽油系统工况用来预测数学模型，并采用显示差分和隐式差分抽油杆柱与油管之间摩擦系数。

运用升山结合的方法来求解预测模型。

实例计算表明，这种数学模型能够准确预测有杆抽油系统动态参数。

关键词：有杆抽油动态参数预测因为有杆抽油系统井下杆柱受力比直井复杂，在非线性的微分方程数学模型求解等问题上需要比直井预测考虑的因素更多。

根据抽油杆柱在斜井中的运动状况，充分考虑井斜角、方位角对抽油杆柱节点载荷的影响，建立抽油杆柱载荷计算的三维数学模型。

一、模型分析1.隐式有限差分形式在建立有杆抽油系统的预测数学模型时，计入了杆液管粘性摩擦和井斜造成的杆管库仑摩擦，同时考虑了实际泵况对系统的影响。

在系统非线性运动微分控制方程的解法上，为提高精度和速度，采用隐式有限差分形式表述同级抽油杆柱的非线性运动微分控制方程，2.迭代法求解形式对不同杆柱级间边界节点的非线性运动微分控制方程采用变单元的显式有限差分表示，组成动态参数预测数学模型的差分方程组；运用迭代法求解此差分方程组，得到系统各截面及悬点的示功图，进而计算系统的各动力学参数。

二、模型建立1.假设条件数学模型的基本假设：①油管将上式两边同时除以prA，并整理得内壁呈刚形体，在外力作用下不产生变形；②抽油杆柱中心和井眼中心一致；2.其密度为常数抽油杆柱在轴向上做往复运动且其变形为线弹性变形。

3.抽油杆柱力学行为分析井眼上任意一点可由井眼斜深、井斜角和方位角三个参数来表示，斜深坐标用S表示，井斜角用口表示。

在井眼曲线坐标5处取一单元体出，设U（s，￡）为抽油杆柱上5点在时间为t时的位移，P（s，￡）为5截面处式中；P=ErA，三、模型求解1.针对有杆抽油系统模拟模型的特点在抽油杆抽油杆柱的轴向力，P（s，￡）+△P为s+As截面处抽油杆柱的轴向力；N（s）为油管对单位长度单元体抽油杆柱的支反力。

２０２０年７月第３５卷第４期西安石油大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ′ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｊｕｌ．２０２０Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４收稿日期：２０１９ ０９ １０基金项目：国家自然科学基金项目“整体区块抽油机井运行仿真优化的基础理论研究”（５１１７４１７５）；国家自然科学基金项目“抽油杆柱屈曲变形与井眼轨道激励的抽油杆柱横向振动理论与杆管偏磨机理的研究”（５１９７４２７６）第一作者：刘赛（１９９２ ），男，硕士研究生，研究方向：机械采油系统动态仿真与运行优化。

Ｅ ｍａｉｌ：１７２６８１６６３５＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯作者：姚春东（１９６４ ），女，教授，硕士生导师，研究方向：机械系统动态仿真、优化设计和泵类新产品开发。

Ｅ ｍａｉｌ：ｙｃｄ０４＠１６３．ｃｏｍＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ０６４Ｘ．２０２０．０４．０１４中图分类号：ＴＥ９３８文章编号：１６７３ ０６４Ｘ（２０２０）０４ ００９１ ０６文献标识码：Ａ同井注采泵抽系统抽油杆柱纵向振动与悬点示功图仿真模型刘赛，姚春东，赵超，张佳妮，董子龙（燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛０６６００４）摘要：由于同井注采泵抽系统抽油杆柱受到双泵柱塞载荷的共同作用，现有的抽油杆柱单泵力学模型不能用于同井注采双泵力学模型的研究，需要在抽油杆柱单泵力学模型的基础上进一步改进和完善。

鉴于此，综合考虑柱塞的运动规律、泵筒内流体的可压缩性及泵筒内气体等因素的影响，建立了抽油泵柱塞载荷仿真模型。

基于同井注采系统双柱塞载荷作用下的抽油杆柱工作原理，建立了双柱塞载荷作用下的抽油杆柱纵向振动仿真模型。

仿真结果表明：仿真悬点最大载荷与实测悬点最大载荷误差仅为２．３５％，验证了计算模型的正确性，而且悬点最大载荷随着气油比ＲＧＯ的增大而减小，悬点最小载荷随着气油比ＲＧＯ的增大而增大。

关键词：同井注采；双柱塞载荷；纵向振动；仿真模型；示功图ＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌＶｉｂｒａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｏｆＳｕｃｋｅｒＲｏｄｉｎＩｎｊｅｃｔｉｏｎ ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＰｕｍｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍａｎｄＰｏｌｉｓｈｅｄＲｏｄＩｎｄｉｃａｔｏｒＤｉａｇｒａｍＬＩＵＳａｉ，ＹＡＯＣｈｕｎｄｏｎｇ，ＺＨＡＯＣｈａｏ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎｉ，ＤＯＮＧＺｉｌｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ，Ｈｅｂｅｉ０６６００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇｏｆｔｈｅｓａｍｅｗｅｌｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｊｏｉｎｔａｃｔｉｏｎｏｆｄｏｕｂｌｅｐｕｍｐｐｌｕｎｇｅｒｌｏａｄｓ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇｏｆｓｉｎｇｌｅｐｕｍｐｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃａｎｎｏｔｂｅｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇｏｆｔｈｅｓａｍｅｗｅｌｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｉｔｎｅｅｄｓｔｏｂｅｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄｐｅｒｆｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅ ｆｏｒｅ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｍｏｔｉｏｎｌａｗｏｆｔｈｅｐｌｕｎｇｅｒ，ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｌｕｉｄｉｎｔｈｅｐｕｍｐｂａｒｒｅｌａｎｄｔｈｅｇａｓｉｎｔｈｅｐｕｍｐｂａｒｒｅｌ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｐｌｕｎｇｅｒｌｏａｄｏｆｔｈｅｏｉｌｗｅｌｌｐｕｍｐｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇｕｎｄｅｒｄｏｕｂｌｅｐｌｕｎｇｅｒｌｏａｄｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｗｅｌｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇｕｎｄｅｒｄｏｕｂｌｅｐｌｕｎｇｅｒｌｏａｄｓｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｍａｘｉｍｕｍｐｏｌｉｓｈｅｄｒｏｄｌｏａｄａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｍａｘｉｍｕｍｐｏｌｉｓｈｅｄｒｏｄｌｏａｄｉｓｏｎｌｙ２．３５％，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｌｉｓｈｅｄｒｏｄｌｏａｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｇａｓｔｏｏｉｌ，ａｎｄｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｐｏｌｉｓｈｅｄｒｏｄｌｏａｄｉｎ ｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｇａｓｔｏｏｉｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｓａｍｅｗｅｌｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｄｏｕｂｌｅｐｌｕｎｇｅｒｌｏａｄ；ｖｅｒｔｉｃａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ；ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ刘赛，姚春东，赵超，等．同井注采泵抽系统抽油杆柱纵向振动与悬点示功图仿真模型［Ｊ］．西安石油大学学报（自然科学版），２０２０，３５（４）：９１ ９６．ＬＩＵＳａｉ，ＹＡＯＣｈｕｎｄｏｎｇ，ＺＨＡＯＣｈａｏ，ｅｔａｌ．Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｓｕｃｋｅｒｒｏｄｉｎｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓ ｔｅｍａｎｄｐｏｌｉｓｈｅｄｒｏｄｉｎｄｉｃａｔｏｒｄｉａｇｒａｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ＇ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２０，３５（４）：９１ ９６．西安石油大学学报（自然科学版）引　言目前，我国的主要大型油田已经进入高含水开发期，采出液含水量大多超过了９０％［１ ３］。

第５１卷㊀第６期２０２３年６月㊀㊀林业机械与木工设备ＦＯＲＥＳＴＲＹＭＡＣＨＩＮＥＲＹ＆ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧＥＱＵＩＰＭＥＮＴＶｏｌ５１Ｎｏ.６Ｊｕｎ.２０２３研究与设计基于振动采收的油橄榄树动力学仿真分析梁明清１ꎬ㊀贾秋霜２ꎬ㊀岳元满１ꎬ㊀何存财１ꎬ㊀黄晓鹏１ꎬ㊀万芳新１∗(１.甘肃农业大学机电工程学院ꎬ甘肃兰州７３００７０ꎻ２.潍坊职业学院ꎬ山东潍坊２６２７３７)摘㊀要:为研制机械振动式油橄榄收获机而针对油橄榄的振动采收进行了动力学仿真分析ꎮ根据油橄榄树的基本参数和树形结构ꎬ利用ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ软件进行树体三维模型的建立和简化ꎬ再使用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ对油橄榄树进行了模态分析和谐响应分析ꎮ由模态分析得到油橄榄树前１０阶固有频率ꎬ并确定最佳激振力振动频率范围为１８~２１Ｈｚꎻ由谐响应分析可知最佳激振力大小为２０００Ｎꎬ最佳激振高度为８００ｍｍꎬ最佳激振频率为２０Ｈｚꎮ结论可为机械振动式油橄榄收获机的设计提供理论依据ꎮ关键词:油橄榄ꎻ机械振动ꎻ模态分析ꎻ谐响应分析中图分类号:Ｓ２２５.９３㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:２０９５－２９５３(２０２３)０６－００４５－０６ＤｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｌｉｖｅｔｒｅｅｂａｓｅｄｏｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｈａｒｖｅｓｔｉｎｇＬＩＡＮＧＭｉｎｇ￣ｑｉｎｇ１ꎬＪＩＡＱｉｕ￣ｓｈｕａｎｇ２ꎬＹＵＥＹｕａｎ￣ｍａｎ１ꎬＨＥＣｕｎ￣ｃａｉ１ꎬＨＵＡＮＧＸｉａｏ￣ｐｅｎｇ１ꎬＷＡＮＦａｎｇ￣ｘｉｎ１∗(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００７０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＷｅｉｆａｎｇＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅꎬＷｅｉｆａｎｇＳｈａｎｄｏｎｇ２６２７３７ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｏｆｏｌｉｖｅｏｉｌｔｏｄｅｖｅｌｏｐａｍｅｃｈａｎｉｃａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｙｐｅｏｌｉｖｅｈａｒｖｅｓｔｅｒ.ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｂａｓｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｒｅｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｏｌｉｖｅｔｒｅｅꎬｔｈｅＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｐｌｉｆｙａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｏｌｉｖｅｔｒｅｅꎬａｎｄｔｈｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｈａｒｍｏｎｉｏｕｓｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｌｉｖｅｔｒｅｅｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ.Ｔｈｅｆｉｒｓｔ１０ｏｒｄｅｒｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎ￣ｃｉｅｓｏｆｏｌｉｖｅｔｒｅｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓꎬａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅ１８~２１Ｈｚ.Ｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｃｅｓｉｚｅｉｓ２０００Ｎꎬｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｅｘｃｉ￣ｔａｔｉｏｎｈｅｉｇｈｔｉｓ８００ｍｍꎬａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓ２０Ｈｚ.㊀Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｖｉｂｒａｔｉｎｇｏｌｉｖｅｈａｒｖｅｓｔｅｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｏｌｉｖｅꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎꎻｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓꎻｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓ㊀㊀收稿日期:２０２３－０３－０２基金项目:甘肃省重点研发计划项目 丘陵山地果园多功能管理机的研制 (２１ＹＦ５ＮＡ０９３)第一作者简介:梁明清ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事特色林果生产机械化研究ꎬＥ－ｍａｉｌ:１８４６８６９５９３＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ∗通讯作者:万芳新ꎬ教授ꎬ硕士生导师ꎬ硕士ꎬ主要从事特色林果生产机械化和农产品加工技术与装备研究ꎬＥ－ｍａｉｌ:ｗａｎｆｘ＠ｇｓａｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮ油橄榄(ＯｌｅａｅｕｒｏｐａｅａＬ.)属于木犀科(Ｏｌｅａｃｅａｅ)常绿乔木ꎬ被誉为和平树㊁长寿树ꎬ是世界著名的优质木本油料树种兼果用树种之一ꎬ其鲜果所榨的油含有丰富的营养和功能活性成分ꎬ具有预防心脑血管疾病林业机械与木工设备第５１卷和抗肿瘤等功能ꎬ素有 植物油皇后 的美誉ꎮ近年来甘肃省陇南地区油橄榄种植面积快速增长ꎬ据不完全统计ꎬ目前陇南地区油橄榄种植面积达５４万ｈｍ２ꎬ产量占全国总产量的６０％以上[１－３]ꎮ随着油橄榄种植面积持续增长ꎬ人工采收已不能满足油橄榄产业的发展需求ꎬ因此亟待研发油橄榄采收机械解决采收问题ꎮ目前ꎬ国内外小型林果的机械化采收较多采用振动的方式[４]ꎮ果树振动收获最佳激振频率和振幅与果树自身固有频率有关ꎬ因此不同果树振动的仿真与分析研究可对激振方式选择和激振装置设计提供理论指导[５－６]ꎮ王冬等[７]建立了３种典型果树三维模型ꎬ利用有限元方法进行了模态分析ꎬ得到了固有频率和模态振型ꎬ并进行了振动响应特性仿真试验ꎮ丁凯等[８]对枣树建立三维模型并进行了模态分析和谐响应分析ꎬ确定了枣树的最佳激振频率ꎮ张最等[９]根据枸杞振动采收机理建立了振动采摘动力学模型ꎬ通过田间试验发现ꎬ试验结果与仿真结论一致ꎮＬ.Ｐｈｉｌｌｉｐｓ等[１０]针对果树主干和侧枝结构ꎬ利用有限元分析方法进行了动力学仿真分析ꎮＨ.Ｂｅｎｔａｈｅｒ等[１１]通过对油橄榄进行有限元数值模拟分析ꎬ优化了油橄榄果实机械收获中的激振条件ꎮ本文以油橄榄树为研究对象ꎬ首先建立树体三维模型ꎬ继而利用有限元仿真软件对模型进行模态分析和谐响应分析ꎬ得出油橄榄树的固有频率㊁最佳激振力㊁激振位置及激振频率ꎬ以期为振动式油橄榄收获机械激振参数的选择提供理论参考ꎮ１㊀油橄榄树有限元模型建立１.１㊀油橄榄树的农艺要求与生长参数对甘肃省陇南市武都区桔柑镇种植基地进行实地考察ꎬ以树龄为２０年左右的油橄榄树作为调研对象ꎬ对油橄榄行距㊁油橄榄株距㊁油橄榄高度㊁树冠直径㊁树冠高度㊁树干直径等参数进行测量ꎮ测量工具为卷尺(分度值为１ｍｍ)和游标卡尺(分度值为０.０２ｍｍ)ꎬ测得的各参数如表１所示ꎮ表１㊀油橄榄树的农艺和生长参数测量项目测量参数油橄榄树树距/ｍ３.２ʃ０.２油橄榄树行距/ｍ５.４ʃ０.２油橄榄树最高高度/ｍ３.５ʃ０.２油橄榄树最大主干直径/ｍｍ１００ʃ０.２油橄榄树最大树冠直径/ｍ３.２ʃ０.２１.２㊀油橄榄树的有限元模型根据油橄榄树实际生长特征及尺寸ꎬ利用三维建模软件ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ建立油橄榄树模型[１２]ꎮ为便于油橄榄树的有限元分析ꎬ本文对油橄榄树枝干进行简化ꎬ主枝简化成表面光滑㊁具有一定直径和曲率的圆柱杆ꎮ将建立的模型导入关联软件ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ中ꎬ按表２中油橄榄树的基本物理参数设定材料的属性ꎮ对油橄榄树进行网格划分ꎬ采用自动划分网格ꎬ网格模型由１３４００８个节点和７２２２９个单元体组成ꎮ建立的油橄榄树模型如图１所示ꎮ表２㊀材料属性密度/ｋｇ ｍ－３弹性模量/Ｐａ泊松比４００６.６５８Ｅ＋９０.３图１㊀油橄榄树有限元模型２㊀模态分析为分析油橄榄树的固有频率和振型ꎬ进行油橄榄树的模态分析ꎮ将油橄榄树的根部固定在土壤中ꎬ模态分析时ꎬ对油橄榄树主干底部添加固定约束[１３]ꎮ由于油橄榄树在高频振动下容易造成损伤ꎬ并且一般振动机构的振动频率难以超过３０Ｈｚ[１４]ꎬ因此在(０ꎬ３０)Ｈｚ频率范围内进行模态分析ꎮ油橄榄树模态分析中的前１０阶固有频率如表３所示ꎬ获得振型图如图２所示ꎮ６４第７期梁明清ꎬ等:基于振动采收的油橄榄树动力学仿真分析表３㊀油橄榄树的前１０阶固有频率模态阶数固有频率/Ｈｚ１５.２６６７２６.０５３２３８.２８５０４９.５２９７５１１.５０２６１８.１０７７１９.２６７８２０.００２９２０.７４０１０２５.７０７７４林业机械与木工设备第５１卷图２㊀油橄榄树模态图㊀㊀油橄榄树的１０阶固有频率范围为５.２６６７~２５.７０７Ｈｚꎬ当施加力的振动频率越接近固有频率时ꎬ对应油橄榄树的响应幅值越大ꎮ分析振型图可知:第１阶㊁第２阶和第４阶模态都表现为主枝和部分侧枝振动ꎬ产生的响应幅值较小ꎻ第３阶㊁第５阶和第６阶表现为全部侧枝的振动ꎬ响应幅值相对较大ꎻ第７阶到第８阶表现为全部侧枝的振动ꎬ响应幅值适中ꎻ第９阶和第１０阶表现为部分侧枝的振动ꎬ响应幅值略大ꎮ综上所述ꎬ油橄榄振动收获所施加激振力激振频率应接近油橄榄树第７㊁８阶固有频率ꎬ所以最佳激振力振动频率范围为１８~２１Ｈｚꎮ３㊀谐响应分析为研究油橄榄树的振动规律ꎬ分析树干在稳态下受迫振动情况ꎬ通过模拟振动装置作用在树体上产生的激振力ꎬ迫使树体做简谐运动ꎮ采用模态叠加法ꎬ在模态分析基础上对树体模型进行谐响应分析ꎮ本研究所依托的油橄榄收获机ꎬ通过双偏心式振动方式ꎬ产生简谐激振力ꎬ在Ｘ轴方向产生激振力ꎬＹ方向的力相互抵消ꎮ３.１㊀油橄榄树表面激振力施加位置的确定为确定油橄榄树表面某一位置施加激振力时ꎬ油橄榄树整体振动变形和位移分布较均匀ꎬ激振力传递效果较好ꎬ需求得这一施力位置距地面高度[１５]ꎮ选取激振力施加位置距离地面高度分别为６００ｍｍ㊁８００ｍｍ㊁１０００ｍｍꎬ将大小为２０００Ｎ的激振作用力施加于油橄榄树枝表面ꎬ分析得到油橄榄树变形和位移云图如图３所示ꎮ由图３可知ꎬ同一大小激振作用力施加在油橄榄树表面不同位置ꎬ油橄榄树整体产生的变形和位移均不同ꎮ激振位置距离地面６００ｍｍ时ꎬ油橄榄树主枝和侧枝均产生不同程度的振动ꎬ所产生的振动位移较小ꎻ距离地面高度８００ｍｍ时ꎬ油橄榄树侧枝振动程度较为明显ꎬ振动位移量较大ꎻ距离地面高度１０００ｍｍ时ꎬ油橄榄树主枝和侧枝振动传递效果明显ꎮ综合以上对比分析可知ꎬ油橄榄树激振力施加位置距离地面高度为８００ｍｍ时ꎬ振动变形和位移分布较均匀㊁激振力传递效果较好ꎮ８４第７期梁明清ꎬ等:基于振动采收的油橄榄树动力学仿真分析图３㊀激振力为２０００Ｎ时不同激振位置油橄榄树模型变形和位移云图３.２㊀油橄榄树表面激振力大小的确定为确定油橄榄树表面某一位置施加激振力时ꎬ油橄榄树整体振动变形和位移分布较均匀ꎬ激振力传递效果较好ꎬ需求得激振力大小ꎮ选取激振力施加位置距离地面高度为８００ｍｍꎬ将大小分别为１０００Ｎ㊁２０００Ｎ㊁３０００Ｎ的激振作用力施加于油橄榄树枝表面ꎬ分析得到油橄榄树变形和位移云图如图４所示ꎮ图４㊀距离地面８００ｍｍ时不同激振力油橄榄树模型变形和位移云图㊀㊀由图４可知ꎬ不同大小激振作用力施加在油橄榄树枝表面距离地面高度为８００ｍｍ时ꎬ油橄榄树整体产生的变形和位移均不同ꎮ激振力大小为１０００Ｎ时ꎬ油橄榄树主枝和侧枝均产生不同程度的振动ꎬ所产生的振动位移较小ꎻ激振力大小为２０００Ｎ时ꎬ油橄榄树主枝和侧枝振动程度较为明显ꎬ振动位移较大ꎻ激振力大小为３０００Ｎ时ꎬ油橄榄树主枝和侧枝振动效果明显ꎬ变形量明显增大ꎬ但其值过大容易损伤果树ꎮ综合以上对比分析可知ꎬ油橄榄树激振力大小为２０００Ｎ时ꎬ振动变形和位移分布较均匀㊁激振力传递效果较好ꎮ３.３㊀油橄榄树枝表面频率响应分析为确定油橄榄树枝表面最佳激振频率ꎬ在油橄榄树中选取具有典型代表性６个响应点ꎬ选取在８００ｍｍ处施加２０００Ｎ激振力ꎬ如图５所示ꎮ图５㊀响应点选取对油橄榄树枝干顶端６处进行了频率响应变形分析ꎬ可以得到频率与加速度ꎬ以及频率与振幅的关系ꎮ对比后取１处典型频率响应变形进行分析ꎬ经９４林业机械与木工设备第５１卷过处理分析得到如图６所示的频率响应分析图ꎮ图６　频率响应㊀㊀由图６可知ꎬ油橄榄树模型整体加速度在油橄榄树固有频率范围内变化较大ꎮ当频率为２０Ｈｚ时ꎬ油橄榄树侧枝关键点加速度响应值达到最大ꎬ同时关键点位移响应值也处在峰值ꎮ为提高机械振动式油橄榄收获效率同时不损伤油橄榄树ꎬ对油橄榄树施加激振力的激振频率不能和油橄榄树固有频率值相同ꎬ应在油橄榄树固有频率值附近ꎮ根据模态分析所得油橄榄树固有频率ꎬ得油橄榄树机械振动收获所施加激振力的最佳激振频率为２０Ｈｚꎮ４㊀结论结合ＡＮＳＹＳ有限元分析软件和ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ建模软件进行了油橄榄树振动采收的仿真分析ꎮ根据油橄榄种植基地的生长参数ꎬ建立油橄榄树的三维实体模型ꎬ通过模态分析获得油橄榄树前１０阶固有频率和振动模式ꎬ油橄榄树的前１０阶振动固有频率的范围从５.２６６７~２５.７０７Ｈｚꎬ并得到最佳激振力振动频率范围为１８~２１Ｈｚꎮ采用模态叠加法ꎬ通过谐响应分析确定油橄榄树表面激振力最佳施加位置距离地面为８００ｍｍꎬ最佳激振力为２０００Ｎꎬ通过频率分析ꎬ获得油橄榄树枝表面最佳激振频率为２０Ｈｚꎮ本文可为振动式油橄榄收获机激振参数的确定提供理论参考ꎮ参考文献:[１]㊀于小飞.中国油橄榄产业区域发展规划研究[Ｊ].陕西林业科技ꎬ２０１７(３):６１－６３.[２]㊀刘高顺ꎬ张正武ꎬ杨建宏.陇南市油橄榄产业发展成就与展望[Ｊ].中国林业ꎬ２０１６(９):２２０－２２１.[３]㊀王成章ꎬ陈强ꎬ罗建军ꎬ等.中国油橄榄发展历程与产业展望[Ｊ].生物质化学工程ꎬ２０１３ꎬ４７(２):４１－４６.[４]㊀陈度ꎬ杜小强ꎬ王书茂ꎬ等.振动式果品收获技术机理分析及研究进展[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１１(８):１９５－２００.[５]㊀彭俊ꎬ孙世鹏ꎬ傅隆生.机械振动式沙棘采收的动力学研究[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１７ꎬ３９(１):３２－３７.[６]㊀杜小强ꎬ倪柯楠ꎬ潘珂ꎬ等.可调振幅单向拽振式林果采收机构参数优化[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１４(１６):２５－３２.[７]㊀王冬ꎬ陈度ꎬ王书茂ꎬ等.基于有限元方法的整形果树振动收获机理分析[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１７ꎬ３３(１):５６－６２.[８]㊀丁凯ꎬ张炳成ꎬ张慧明ꎬ等.机械振动式红枣收获的动力学研究[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１９ꎬ４１(２):５０－５４.[９]㊀张最ꎬ肖宏儒ꎬ丁文芹ꎬ等.振动式枸杞采摘机理仿真分析与样机试验[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１５ꎬ３１(１０):２０－２８.[１０]㊀ＬＰｈｉｌｌｉｐｓ－ＡꎬＨｕｔｃｈｉｎｓｏｎＪＲꎬＦｒｉｄｌｅｙＲＢꎬｅｔａｌ.Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｏｒｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｒｅｅｌｉｍｂｓｗｉｔｈｓｅｃｏｎｄａｒｙｂｒａｎｃｈｅｓ[Ｊ].Ｔｒａｎｓ￣ａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＡＳＡＥꎬ１９７０ꎬ１３(１):１３８－１４２.[１１]㊀ＢｅｎｔａｈｅｒＨꎬＨａｄｄａｒＭꎬＦａｋｈｆａｋｈＴꎬｅｔａｌ.Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｏｌｉｖｅｔｒｅｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｕｓｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈａｋｅｒｓ[Ｊ].Ｔｒｅｅｓꎬ２０１３ꎬ２７(６):１５３７－１５４５.[１２]㊀刘梦飞.核桃采摘机的设计与试验[Ｄ]:西安:陕西科技大学ꎬ２０１５.[１３]㊀何苗ꎬ坎杂ꎬ李成松ꎬ等.枸杞植株的动力学特性研究[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１８ꎬ４０(５):１８－２３.[１４]㊀贺磊盈.面向振动采收的果树枝干三维重建方法及其动力学特性研究[Ｄ].杭州:浙江理工大学ꎬ２０１４.[１５]㊀吴道远.核桃树体建模及其果实采摘机设计[Ｄ].福州:福建农林大学ꎬ２０１７.０５。

武汉理工大学硕士学位论文抽油杆柱的动态特性及其应用技术研究姓名：许公仆申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：刘明尧20100501中文摘要随着油田开发工作的进展，我国大部分油田都已进入开发后期，油井普遍都具有较高的含水量，我国石油资源并不丰富，但是石油的消耗却在不断地增长，导致石油缺口越来越严重。

因此，必须加大提升井液的能力，提高采油的效率。

经研究分析发现，抽油杆柱上所受液柱载荷引起抽油杆柱的弹性变形以及各种动载荷所引起的抽油泵的冲程损失是导致有杆泵抽油系统效率低下的一个重要原因。

针对这一问题，本文建立抽油杆柱的动力学模型和仿真模型，对抽油杆柱的动态特性进行仿真分析，同时利用其动态特性指导有杆泵抽油系统的参数优化设计，达到提高原油开采效率、节能的目的。

论文取得的具体成果如下：（１）将抽油杆柱离散成质量、弹簧、阻尼结构的系统，建立了抽油杆柱的动力学模型，运用牛顿运动定律，建立抽油杆柱的振动微分方程，将振动微方程转变为状态方程，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立抽油杆柱数学仿真模型。

利用机械系统动态仿真软件ＡＤＡＭＳ中拉压弹簧阻尼器和质量块相连接建立抽油杆柱的ＡＤＡＭＳ仿真模型。

（２）利用数学仿真模型和ＡＤＡＭＳ仿真模型对抽油杆柱的动态特性进行仿真分析。

分析抽油杆柱刚度和阻尼变化时，泵冲程的变化规律。

阻尼不变时，泵冲程总的趋势是随刚度的减小而减小，但中间会出现一个使泵冲程突然增大的共振区域；当刚度不变时，阻尼系数的改变将会改变系统振动的幅值，且幅值随阻尼系数的增大而减小。

（３）对有杆抽油系统的优化方法进行分析，提出了利用抽油杆柱的动态振动特性，即在其他参数基本不变的情况下，可通过设计一种减小抽油杆柱刚度的结构，使抽油泵的位移增大，实现泵的超冲程，达到提高油井产量，提高原油开采效率的目的。

关键词：有杆泵抽油系统，抽油杆柱，动态特性，泵冲程，参数优化分析ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｎｌｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｏｉｌｆｉｅｌｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｆｉｅｌｄｓｉｎＣｈｉｎａｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｐｌｏｒｅｄａｔｔｈｅｌａｔｅｓｔａｇｅ，ａｎｄｔｈｅｗｅｌｌｓｇｅｎｅｒａｌｌｙｈａｖｅｈｉｇｈｅｒｒｅｌａｔｉｖｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ．ＯｉｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆＣｈｉｎａａｒｅｎｏｔａｂｕｎｄａｎｔ，ｂｕｔｔｈｅｏｉｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｈａｓｃｏｎｔｉｎｕｅｄｔｏｇｒｏｗ，ｃａｕｓｉｎｇｏｉｌｓｈｏｒｔａｇｅｅｖｅｎｍｏｒｅｓｅｖｅｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｗｅｍｕｓｔｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｗｅｌｌ’Ｓｃａｐａｃｉｔｙｔｏｌｉｆｔｔｈｅｗｅｌｌｆｌｕｉｄａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｏｉｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｏｄｓｔｒｉｎｇｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｌｉｑｕｉｄｃｏｌｕｍｎ１０ａｄｓｕｆｆｅｒｅｄｏｎｔｈｅｒｏｄｃｏｌｕｍｎａｎｄｔｈｅｐｕｍｐ＇ｓｓｔｒｏｋｅｌｏｓｓｃａｕｓｅｄｂｙａｖａｒｉｅｔｙｏｆｄｙｎａｍｉｃ１０ａｄａｒｅａｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅａｓｏｎｆｏｒｔｈｅｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓｕｃｋｅｒｒｏｄｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅｗｒｉｔｅｒｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｒｏｄｓｔｒｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇ’Ｓｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅｉｔｃａｎｕｓｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｔｏｇｕｉｄｅｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆｔｈｅｒｏｄｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｃｒｕｄｅｏｉｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓａｖｅｅｎｅｒｇｙｎ赡ａｒｔｉｃｌｅｃｏｎｃｌｕｄｅｓｒｅｓｕｌｔｓａｓｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：（１）Ｄｉｓｃｒｅｔｅｔｈｅｒｏｄｓｔｒｉｎｇｉｎｔｏａｓｙｓｔｅｍｏｆｍａｓｓｅｓ，ｓｐｒｉｎｇｓ，ｄａｍｐｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇａｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇ，ｕｓｅＮｅｗｔｏｎ＇ｓｌａｗｓｏｆｍｏｔｉｏｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｑｕａｔｉｏｎｉｎｔｏａｎｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｓｔａｔｅ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇｉｎｔｈｅＳｉｍｕｌｉｎｋ．ＵｓｅｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｐｒｉｎｇｍａｓｓｄａｍｐｅｒｉｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＡＤＡＭＳｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅＡＤＡＭＳｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｒｏｄｓｔｒｉｎｇ．（２）ＵｓｅｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄＡＤＡＭＳｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｔｏｃｏｎｄｕｃｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇ’Ｓｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｗｈｉｌｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｄａｍｐｉｎｇｏｆｔｈｅｒｏｄｓｔｒｉｎｇｉｓｃｈａｎｇｉｎｇ，ｗｅａｎａｌｙｚｅｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｕｍｐｓｔｒｏｋｅ．Ｗｈｅｎｄａｍｐｉｎｇｉｓｃｏｎｓｔａｎｔ，ｔｈｅｐｕｍｐｓｔｒｏｋｅｗｉｌｌｄｅｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓ’Ｓｄｅｃｌｉｎｅ．Ｂｕｔｔｈｅｒｅｗｉｌｌｂｅａｒｅｓｏｎａｎｃｅｒｅｇｉｏｎ，ｉｎｔｈｉｓｒｅｇｉｏｎ，ｔｈｅｐｕｍｐｓ仃ｏｋｅｗｉｌｌｂｅｓｕｄｄｅｎｌｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ；ｗｈｅｎｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｉｓｃｏｎｓｔａｎｔ，ｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ＇ｓｃｈａｎｇｉｎｇｗｉｌｌｃｈａｎｇｅｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄａｍｐｌｉｔｕｄｅｗｉｌｌｄｅｃｒｅａｓｅｗｈｅｎｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｓ．（３）Ａｎａｌｙｚｅｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｒｏｄｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｗｒｉｔｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓⅡｔｏｕｓｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｏｄｓｔｒｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｍｅａｎｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｂａｓｉｃａｌｌｙｕｎｃｈａｎｇｅｄ，ｗｅｄｅｓｉｇｎａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｈａｔｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｒｏｄｓｔｒｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓＳＯｔｈａｔｔｈｅｐｕｍｐｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇｔｈｅｐｕｍｐｕｌｔｒａ－ｓｔｒｏｋｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔａｃｈｉｅｖｅｓｔｈｅｇｏａｌｏｆｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｉｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｏｉｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｕｃｋｅｒｒｏｄｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，Ｓｕｃｋｅｒｒｏｄｓｔｒｉｎｇ，Ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，Ｐｕｍｐｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ＰａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓＩＩＩ独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

井筒内旋转抽油杆柱动力学仿真
刘巨保;罗敏;张薇
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2005(17)6
【摘要】井筒内细长抽油杆柱是石油工程中特有结构,考虑旋转抽油杆柱可能在任意井深和井眼圆周方向上与井筒产生的碰撞接触,建立了旋转抽油杆柱动力学模型,并采用动力间隙元和空间梁单元、Newmark法进行仿真。

经B3-4-P31等井的应用表明:通过仿真设计的抽油杆柱和扶正器安放位置,能够在井下安全可靠工作,避免了抽油杆柱发生脱断、偏磨事故。

该方法已在大庆油田得到应用,也可以在其它油田推广应用。

【总页数】4页(P1356-1359)
【关键词】井筒;抽油杆柱;动力学;仿真;有限元;碰撞接触
【作者】刘巨保;罗敏;张薇
【作者单位】大庆石油学院机械科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.重力热管式抽油杆柱吸收地热加热井筒技术 [J], 刘永建;范英才;李勇;李巍
2.三维弯曲井眼抽油杆柱动力学模型建立与仿真 [J], 杨海滨;狄勤丰;卜向前
3.基于振动力学的抽油杆柱传动效率数值仿真研究 [J], 王素玲;常瑞清;刘勤志;孙
伟国;徐广元
4.重力热管式抽油杆柱加热井筒技术现场试验 [J], 范英才;蒋生健;王铁强;刘永建
5.稠油井闭式热流体循环井筒温场计算与抽油杆柱设计 [J], 梁金田;徐明海
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油井钻柱粘滑振动仿真及控制策略研究作者：付蒙等来源：《价值工程》2014年第28期摘要：在石油钻井的过程中，钻井设备与岩层之间相互作用容易产生钻柱的粘滑振动。

主要表现为井底钻具组合周期性的粘滞、旋转。

为了更好地控制钻井平稳运行以及增强钻柱的性能，理解钻柱粘滑振动的复杂机理，研究粘滑振动控制策略具有重要的意义。

文章构建钻柱传动系统数学模型，对钻柱振动进行仿真分析，提出抑制钻柱粘滑振动的控制策略。

Abstract： During the drilling process， stick-slip friction between the drill bit and the rock can cause notable undesired drill-string stick-slip vibration. The drill-string stick-slip vibration exhibits drill bit intermittent stagnation and rotation. In order to better control the drilling operation and enhance the performance of the drill string， to understand the complex mechanism of stick-slip vibration of drill string and to research its control strategy has important significance. A mathematical model of the transmission system of drilling-string was established. According to its simulation， the characteristic of stick slip friction is analyzed and control strategy to restrain stick-slip friction is proposed.关键词：钻柱；粘滑振动；粘滑仿真；系统控制Key words： drill-strings；stick-slip oscillation；simulation of stick-slip；system control中图分类号：TE21 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）28-0045-020 引言钻具在切割岩层时受到摩擦、压强、岩石质地等因素影响，往往出现钻柱振动现象。