含煤层气井有杆泵排采设备的直流微电网母线电压波动控制策略

为了解决周期性动态交变负荷作用下,驱动煤层气井有杆泵排采设备运行的电动机交替工作于电动和发电状态所导致的直流微电网母线电压波动的问题,提出一种含煤层气井有杆泵排采设备的直流微电网母线电压波动控制策略。通过建立包含变换器控制层、负荷功率平衡层以及母线功率控制层的分层控制结构,实现从微源-负荷-微网3方面抑制直流母线电压波动的目标。利用MATLAB/Simulink搭建直流微电网分层控制模型并进行仿真,结果表明,该控制策略可有效抑制煤层气井有杆泵排采设备周期性动态交变负荷引起的直流母线电压波动,维持系统的稳定。

煤层气井有杆排采系统悬点动载荷计算

有杆泵排采设备悬点动载荷是正确设计和选择抽油机和抽油杆以及确定电动机功率的重要影响因素。在分析杆柱和液柱受力状态的基础上,建立了惯性载荷的数学模型,基于弹性体振动理论,建立了振动载荷的计算模型,并给出悬点动载荷的计算方法和变化规律。结果表明,煤层气井悬点载荷的计算需同时考虑惯性载荷和振动载荷,且开采初期,动载荷所占比重较大;随着开采的进行,动载荷所占比重迅速减小,稳定生产时,影响已较小;杆管总变形量明显小于油田,且动变形量相对较小。该算法首次较为精确地计算出煤层气井有杆排采系统的悬点载荷并给出示功图,为有杆排采的设计计算提供了依据。

煤系地层天然气井有杆排采泵力学模型的研究

基于有杆排采系统的运动学和动力学分析,建立了计算有杆排采泵各载荷的数学模型,给出煤系地层天然气井不同工况下的动力示功图。结果表明,考虑惯性力和振动载荷等动载荷因素后,有杆排采泵的动力示功图呈现波动和偏斜的状态,考虑动载荷和摩擦载荷的耦合作用后,有杆排采泵动力示功图的上缘朝上平移,而其下缘则会下移。煤系地层天然气井的动载荷和摩擦载荷加大了有杆排采泵所承受载荷的变化幅度与不平衡性。而且随着泵冲程次数的不断降低,有杆排采泵动力示功图的下缘逐渐远离零线,同时其上缘逐渐远离下缘,此外减小惯性力和振动载荷等动载荷会降低有杆排采泵动力示功图的上下缘倾斜程度并减小其波动幅度。