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龍圖騰網恭喜西南石油大學申請的專利一種柱塞氣舉用柱塞在水平井井筒內下行速度的計算方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114611429B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-23發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210258752.2，技術領域涉及：G06F30/28；該發明授權一種柱塞氣舉用柱塞在水平井井筒內下行速度的計算方法是由周陳程;劉永輝;羅程程;楊建英設計研發完成，并于2022-03-16向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種柱塞氣舉用柱塞在水平井井筒內下行速度的計算方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種柱塞氣舉用柱塞在水平井井筒內下行速度的計算方法，通過對柱塞在水平井井筒中下落過程進行受力分析，推導柱塞下落運動方程，根據流體類型劃分柱塞下落運動階段，依次計算柱塞在各階段的下落速度，分析各階段銜接點柱塞速度變化。本發明可計算柱塞在水平井中不同階段的下落速度，準確表征柱塞在水平井井筒內下行運動過程，確定出柱塞下落最終停止位置，對優化水平井柱塞舉升排水采氣工藝具有重大現實意義。

本發明授權一種柱塞氣舉用柱塞在水平井井筒內下行速度的計算方法在權利要求書中公布了：1.一種柱塞氣舉用柱塞在水平井井筒內下行速度的計算方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：劃分柱塞在水平井中下落運動階段；步驟二：計算柱塞在氣柱、液柱中下行速度；步驟三：分析柱塞入水沖擊過程速度變化，確定柱塞在液柱中下行初速度；步驟四：計算柱塞在液柱中下行速度，其中，所述的步驟一劃分柱塞在水平井中下落運動階段具體為：根據柱塞在水平井井筒內下行過程所遇流體類型，將下行過程分為在氣柱中下行、入水沖擊和在液柱中下行三個階段；其中，所述的步驟二計算柱塞在氣柱、液柱中下行速度具體為：柱塞在氣柱中和在液柱中下落均為在單一流體內下落，因此運動規律相同，計算方法相同，僅參數取值不同；單一井斜角下柱塞速度由初始值逐漸變速至平衡速度，并以平衡速度勻速下行；柱塞在氣柱中垂直段下落的初始速度為0，而在液柱中下落初始速度由步驟三計算；從井眼軌跡看，柱塞下落需經歷垂直段和傾斜段，均采用井斜角θ表征：垂直段井斜角為0°，傾斜段井斜角為0°至90°；對柱塞在任意井斜角θ下落過程進行受力分析，柱塞受到自身重力、浮力、支撐力、摩擦力和下落阻力，推導柱塞下行的運動方程：F重力cosθ-F浮力cosθ-F摩擦力-F阻力＝ma1其中F重力為柱塞重力，N；θ為井斜角，油管中軸線與地球鉛垂線之間的夾角，°；F浮力為柱塞受到流體的浮力，N；F摩擦力為柱塞受到管壁的摩擦力，N；F阻力為柱塞在流體中下落受到的阻力，N；m為柱塞質量；a為柱塞加速度，ms2；將各力具體表達式代入式1并整理得：mgcosθ-ρgπr2Lcosθ-fmgsinθ-ρgπr2Lsinθ-0.5Cρπr2v2＝ma2其中m為柱塞質量，N；g為重力加速度，Nkg；θ為井斜角，油管中軸線與地球鉛垂線之間的夾角，°；ρ為流體的密度，kgm3；π為圓周率，無量綱；r為柱塞半徑，m；L為柱塞長度，m；f為摩阻系數，無量綱；C為阻力系數，無量綱；v為柱塞速度，ms；a為柱塞加速度，ms2；根據式2得到柱塞下行的加速度計算式： 將加速度a進行變換后對式3進行積分，推導出柱塞做變加速運動距離的表達式： 其中y為柱塞做變加速運動的距離，m；v0為柱塞做變加速運動的初速度，ms；當柱塞加速度為0時，柱塞達到平衡狀態即開始勻速下行，得到柱塞下行的平衡速度計算式： 其中v平衡為柱塞下落的平衡速度，ms；其中，所述步驟三分析柱塞入水沖擊過程速度變化，確定柱塞在液柱中下行初速度具體為：柱塞以氣柱中下行的末速度撞擊液面，由于液體密度大于氣體密度，柱塞排開流體的阻力增加，導致柱塞所受合外力與速度方向相反，柱塞下行開始減速；而柱塞下行阻力與柱塞速度的平方項呈正相關，將隨柱塞速度減小而降低，加速度也隨之減小，故該過程柱塞做加速度減小的減速運動，柱塞速度和加速度均在減小，出現三種情況：一速度比加速度先減小為零，此時加速度方向仍然沿油管切線方向向上，柱塞將會沿油管向上運動，實驗測試過程中未出現柱塞反向向井口運動，故該條件不成立；二加速度比速度先減小為零，柱塞達到平衡狀態，勻速下行；三加速度和速度同時減小為零，柱塞停止，第3種情況為第2種情況的極端情況，由于液體的密度大于氣體密度，撞擊液面瞬間產生的阻力增加，入水沖擊過程時間縮短，且沖擊距離小于水平井井筒長度，因此忽略柱塞入水沖擊過程的距離，柱塞速度瞬時減小至平衡速度，該速度為柱塞在液柱中下行的初速度，通過式5計算得出；其中，所述步驟四計算柱塞在液柱中下行速度具體為：利用式4分別計算柱塞在液柱中各單一井斜角下落做變加速運動過程的速度變化，利用式5分別計算柱塞在液柱中各單一井斜角下落達到的平衡速度；其中在液柱中下行的初速度為入水沖擊過程達到的平衡速度，柱塞在液柱中后續各井斜角下落的初始速度為柱塞在上一井斜角下落的末速度。

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