Принципи побудови моделі свердловинної штангової насосної установки для середовища Maplesoft MapleSim 7

Abstract

Побудова адекватної математичної моделі СШНУ є складним завданням, оскільки на роботу СШНУ впливає велика кількість різноманітних чинників. Існуючі моделі неточні або складні для використання і модифікації. Метою даної праці є розроблення принципів побудови моделей СШНУ з високим рівнем адекватності та можливістю простої їх модифікації і удосконалення. Розроблено математичну модель СШНУ в середовищі компонентно-орієнтованого моделювання складних динамічних систем Maplesoft MapleSim 7. Модель побудована за допомогою таких компонентів Maple-Sim, як кругла труба, інерція рідини, зворотний клапан, гідравлічний циліндр, поступальна постійна сила, маса, поступальна пружина з демпфером, поступальне тертя. Застосування компонентно-орієнтованого підходу дозволяє спростити модифікацію моделі СШНУ під час надання моделі нових можливостей чи зміни її складових. Виконано оцінку адекватності моделей шляхом порівняння теоретичних та практичних динамограм. Розроблена модель може бути використана для різностороннього аналізу і оптимізації СШНУ.

Development of adequate mathematical model of the sucker rod pumping unit is a difficult task because a large number of different factors affect its operation. Existing models are inaccurate or difficult to use and modify. The aim of this paper is to develop the principles of sucker-rod pumping unit models with a high level of adequacy and the possibility of easy modifications and improvements.The mathematical model of the sucker rod pumping unit was developed in the component-oriented modeling software for complex dynamic systems Maplesoft MapleSim 7. The model was developed using such MapleSim components as circular pipe, fluid inertia, check valve, hydraulic cylinder, translational constant force, mass, translational spring damper, translational friction. The component-oriented approach helps to simplify the model modification if new features appear in the model or its parts are changed. Also we evaluated the adequacy of the model by comparing theoretical and practical dynamometer cards. The developed model can be used for comprehensive analysis and optimization of sucker rod pumping unit.