陕梅辰， 谭笑， 朱春梅， 马超， 智玉杰

（1.北京信息科技大学机电工程学院，北京100192；2.中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京100085）

0 引言

石油是工业生产中一种重要的燃料动力资源，在能源结构中占有举足轻重的地位。水基动力无杆抽油机是代替常规有杆抽油机的一种可用于斜井开采的新型设备，其具有泵效高、能耗低等优点［1］。此无杆抽油系统属于近期新研制的全新系统，尚未大规模使用，对其性能与故障的研究还有待深入开展，在系统运行过程中，出现过因动力缸受力变形而导致失效的情况，为对系统工作状态进行研究，掌握其力学性能至关重要，因此对系统进行受力分析非常有意义。

这种新型无杆抽油机采用液压机构取代了传统抽油机的抽油杆，井下泵依靠液压动力运转，因而对井下结构进行受力分析时，需采用流-固耦合算法对系统进行分析。本文针对井下动力缸，利用ANSYS Workbench对其进行流—固耦合分析与应力分析，其结果有助于找到系统最薄弱环节，并可以为进一步开展故障分析和整体系统优化设计提供技术指导。

1 模型的建立

1.1 动力学方程

由于新型水基动力无杆抽油系统为液压系统，因此井下动力缸的载荷由动力液的压力提供，在进行受力分析前需要对抽油泵的动力缸和动力液进行流—固耦合分析，使用到的流—固耦合的有限元方程为：

式中，U＝［uvw］T；U、P 分别表示有全域各节点压力所组成的列矢量。各总系数矩阵有全域各单元各系数阵叠加而成，即：