钻井泵活塞缸套密封系统密封性能流-固耦合分析*

现有的关于钻井泵活塞皮碗受力情况的相关研究,大多忽略了钻井泵工作过程中活塞缸套与钻井液的流-固耦合作用,得出的结论与实际的受力特性有一定的差别。为研究活塞皮碗的受力情况,通过建立活塞缸套的有限元模型,采用流-固耦合方法来模拟活塞缸套受力特性,同时探讨皮碗过盈量以及唇角尺寸对其密封性能的影响。仿真结果表明：缸套与皮碗接触面之间受力变化规律与缸套内压力变化规律相似;在最大工作压力作用下,缸套内表面和垫圈表面与皮碗接触部位等效应力都较大,但相较于缸套和垫圈,皮碗是活塞密封中最易失效的部件;皮碗的应力主要集中在活塞皮碗的唇部及根部与垫圈接触处,而这也是皮碗易发生失效的2个部位;当皮碗过盈量大于1.0 mm,唇角大于15°时,皮碗唇部会产生向心效应,进而影响皮碗的密封性能。     

压裂机组柴油机燃料油集中连续供油装置研制

非常规油气开发压裂施工中由于井场面积小、设备多、间距小、设备连续运行时间长,易发生压裂机组着火事故的问题。利用集中连续供油方法、自动控制原理和远程遥控APP技术,研制了一种具有远程自动控制功能的压裂机组发动机的集中连续供油装置,并进行厂内试验和井场应用试验。所研制的供油装置实现了远程24台压裂设备的柴油机集中连续供给燃油和自动控制,以及50 m距离内的远程遥控、意外或紧急情况下的自动切换。该装置避免了压裂设备大容量燃油箱着火、助燃及火势扩大风险,提高了压裂作业的安全性。     

4 200 r/min卧螺离心机转鼓和螺旋输送器结构参数优选

为满足钻井液高效分离的需求,亟需研制高转速卧螺离心机。针对中高转速卧螺离心机转鼓破裂、螺旋输送器叶片断裂的技术难题,以3 200 r/mim离心机的转鼓和螺旋输送器结构参数为基础,利用有限元法分析转速提高到4 200 r/mim时卧螺离心机转鼓和螺旋输送器的最优参数。为提高计算精度,首先对转鼓和螺旋输送器的网格进行无关性分析,推荐转鼓和输送器的网格数分别为250 000和600 000。另外,以应力变形和安全系数为评判依据,利用有限元法分析转鼓壁厚、螺旋叶片螺距、厚度和倾角的结构参数,得出螺距、厚度为螺旋输送器的敏感参数,建议优选螺距为116 mm、厚度为7.5 mm,其余结构参数影响不是特别明显。建议根据螺旋输送器的振动特性和固液分离特性进一步优选结构参数,为高速离心机研制提供参考。