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龙图腾网恭喜西南石油大学申请的专利一种柱塞气举用柱塞在水平井井筒内下行速度的计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114611429B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210258752.2，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种柱塞气举用柱塞在水平井井筒内下行速度的计算方法是由周陈程;刘永辉;罗程程;杨建英设计研发完成，并于2022-03-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种柱塞气举用柱塞在水平井井筒内下行速度的计算方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种柱塞气举用柱塞在水平井井筒内下行速度的计算方法，通过对柱塞在水平井井筒中下落过程进行受力分析，推导柱塞下落运动方程，根据流体类型划分柱塞下落运动阶段，依次计算柱塞在各阶段的下落速度，分析各阶段衔接点柱塞速度变化。本发明可计算柱塞在水平井中不同阶段的下落速度，准确表征柱塞在水平井井筒内下行运动过程，确定出柱塞下落最终停止位置，对优化水平井柱塞举升排水采气工艺具有重大现实意义。

本发明授权一种柱塞气举用柱塞在水平井井筒内下行速度的计算方法在权利要求书中公布了：1.一种柱塞气举用柱塞在水平井井筒内下行速度的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：划分柱塞在水平井中下落运动阶段；步骤二：计算柱塞在气柱、液柱中下行速度；步骤三：分析柱塞入水冲击过程速度变化，确定柱塞在液柱中下行初速度；步骤四：计算柱塞在液柱中下行速度，其中，所述的步骤一划分柱塞在水平井中下落运动阶段具体为：根据柱塞在水平井井筒内下行过程所遇流体类型，将下行过程分为在气柱中下行、入水冲击和在液柱中下行三个阶段；其中，所述的步骤二计算柱塞在气柱、液柱中下行速度具体为：柱塞在气柱中和在液柱中下落均为在单一流体内下落，因此运动规律相同，计算方法相同，仅参数取值不同；单一井斜角下柱塞速度由初始值逐渐变速至平衡速度，并以平衡速度匀速下行；柱塞在气柱中垂直段下落的初始速度为0，而在液柱中下落初始速度由步骤三计算；从井眼轨迹看，柱塞下落需经历垂直段和倾斜段，均采用井斜角θ表征：垂直段井斜角为0°，倾斜段井斜角为0°至90°；对柱塞在任意井斜角θ下落过程进行受力分析，柱塞受到自身重力、浮力、支撑力、摩擦力和下落阻力，推导柱塞下行的运动方程：F重力cosθ-F浮力cosθ-F摩擦力-F阻力＝ma1其中F重力为柱塞重力，N；θ为井斜角，油管中轴线与地球铅垂线之间的夹角，°；F浮力为柱塞受到流体的浮力，N；F摩擦力为柱塞受到管壁的摩擦力，N；F阻力为柱塞在流体中下落受到的阻力，N；m为柱塞质量；a为柱塞加速度，ms2；将各力具体表达式代入式1并整理得：mgcosθ-ρgπr2Lcosθ-fmgsinθ-ρgπr2Lsinθ-0.5Cρπr2v2＝ma2其中m为柱塞质量，N；g为重力加速度，Nkg；θ为井斜角，油管中轴线与地球铅垂线之间的夹角，°；ρ为流体的密度，kgm3；π为圆周率，无量纲；r为柱塞半径，m；L为柱塞长度，m；f为摩阻系数，无量纲；C为阻力系数，无量纲；v为柱塞速度，ms；a为柱塞加速度，ms2；根据式2得到柱塞下行的加速度计算式： 将加速度a进行变换后对式3进行积分，推导出柱塞做变加速运动距离的表达式： 其中y为柱塞做变加速运动的距离，m；v0为柱塞做变加速运动的初速度，ms；当柱塞加速度为0时，柱塞达到平衡状态即开始匀速下行，得到柱塞下行的平衡速度计算式： 其中v平衡为柱塞下落的平衡速度，ms；其中，所述步骤三分析柱塞入水冲击过程速度变化，确定柱塞在液柱中下行初速度具体为：柱塞以气柱中下行的末速度撞击液面，由于液体密度大于气体密度，柱塞排开流体的阻力增加，导致柱塞所受合外力与速度方向相反，柱塞下行开始减速；而柱塞下行阻力与柱塞速度的平方项呈正相关，将随柱塞速度减小而降低，加速度也随之减小，故该过程柱塞做加速度减小的减速运动，柱塞速度和加速度均在减小，出现三种情况：一速度比加速度先减小为零，此时加速度方向仍然沿油管切线方向向上，柱塞将会沿油管向上运动，实验测试过程中未出现柱塞反向向井口运动，故该条件不成立；二加速度比速度先减小为零，柱塞达到平衡状态，匀速下行；三加速度和速度同时减小为零，柱塞停止，第3种情况为第2种情况的极端情况，由于液体的密度大于气体密度，撞击液面瞬间产生的阻力增加，入水冲击过程时间缩短，且冲击距离小于水平井井筒长度，因此忽略柱塞入水冲击过程的距离，柱塞速度瞬时减小至平衡速度，该速度为柱塞在液柱中下行的初速度，通过式5计算得出；其中，所述步骤四计算柱塞在液柱中下行速度具体为：利用式4分别计算柱塞在液柱中各单一井斜角下落做变加速运动过程的速度变化，利用式5分别计算柱塞在液柱中各单一井斜角下落达到的平衡速度；其中在液柱中下行的初速度为入水冲击过程达到的平衡速度，柱塞在液柱中后续各井斜角下落的初始速度为柱塞在上一井斜角下落的末速度。

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