集成压裂机组研制

针对我国油田特定区决施工特点，通过对油田现用设备使用情况的分析和具体区决施工参数的统计，提出了集成压裂机组研制内容和配置，研制开发了集成压裂机组。产品结合了2000型压裂泵输出功率大、压力和排量覆盖范围合理的条件，集成了压裂车、混砂车、管汇车和仪表车的功能，实现了单台设备完成试压、压裂、酸化、防砂等多种施工流程，改变了常规施工作业设备种类和人员多、操作指挥复杂的施工模式，为油田提供了适合工艺要求的设备。     

我国压裂设备现状及国产装备研发目标

我国压裂设备经过三十多年发展,从初期全部设备进口到关键技术引进,发展到今天与国际技术水平同步。面临国内近年来急剧增长的压裂设备需求状况和未来压裂设备发展,国内装备制造业应该从产品研发入手,在不断研发新产品基础上,规范产品结构,通过采用先进设计方法,缩短产品研发周期,提升设计质量,为企业产能提升创造有利条件。本文通过对我国压裂设备现状介绍和国内装备制造业研发现状的分析,提出了我国装备制造业产品研发目标和压裂设备新产品开发方向。     

1300HP五缸钻井泵机组设计

随着石油钻井装备的发展,车装钻机以其移动性强、性能先进、适用范围广、现场安装方便等优点等在油田得到广泛应用,尤其是3000~4000m车装钻机已经或即将成为我国4000m以下钻井施工主力钻机。所设计的1300HP五缸钻井机泵机组采用柴油机和液力传动箱驱动五缸钻井泵,具有排量覆盖范围广、操作控制灵活、整机移动安装方便的特点,该产品的研制成功将为我国大型车装钻机提供理想的配套装备。     

30CrMo合金钢的冲蚀磨损性能研究

采用自制的喷射型冲蚀磨损试验机,研究在水力压裂工况下,高速携砂液对高压管汇材料30CrMo的冲蚀磨损作用,分析冲蚀磨损机制以及冲蚀角度和冲蚀速度对30CrMo合金钢冲蚀性能的影响。结果表明,30CrMo合金钢在高速粒子冲击下,其耐冲蚀磨损性能表现一般,属于典型的金属塑性材料;冲蚀角度为30°时,30CrMo的冲蚀磨损量最大;30CrMo的磨损机制与冲蚀角度有直接的关系,冲蚀角度小于30°时,冲蚀磨损机制以切削模型为主,大于30°时以局部塑性变形模型为主;冲蚀磨损量随冲击速度增加而显著增加,在高速冲击时,30CrMo钢的冲蚀磨损较为严重。     

高压管汇的检测及安全评价技术研究

鉴于传统检测方法的不足,研制了一种基于磁记忆检测原理的高压管汇直管便携式检测仪。介绍了高压管汇磁记忆检测及评价方法流程,对含典型缺陷的高压管汇进行磁记忆检测,对其剩余强度进行分析,建立了磁记忆检测信号与剩余强度的评价指标。分析结果表明,磁记忆检测信号值与高压管汇的缺陷类型、缺陷尺寸参数具有明显的相关性;检测信号可以较好地反映缺陷尺寸的变化;高压管汇的缺陷类型、缺陷尺寸参数与其剩余强度存在一定的定量关系,可据此关系建立高压管汇的检测评价标准;该研究内容可为高压管汇的定量化安全评价提供一种新思路。     

水力压裂工况下42CrMo材料冲蚀磨损特性研究

利用自制的喷射型冲蚀磨损试验机,研究了水力压裂工况下高速携砂液对高压管汇材料42CrMo钢和45#钢的冲蚀磨损作用。研究结果表明,随着携砂液中砂粒质量浓度和粒径的增大,材料的冲蚀磨损量相应增多;材料的冲蚀磨损量随冲蚀速度的提高而显著增多,冲蚀速度与冲蚀磨损量呈一定指数关系,冲蚀粒子粒径和冲蚀速度对材料冲蚀磨损量的影响可概括为冲击粒子动能的影响;在粒子高速冲击时,42CrMo钢比45#钢具有更好的耐磨性,这是由材料本身的性能决定的。     

基于Workbench的混砂车搅拌叶轮疲劳寿命分析

混砂车搅拌叶轮在旋转过程中产生脉动的循环载荷,叶轮的疲劳属于高周疲劳。利用ANSYS Workbench多物理场耦合分析平台完成了叶轮流固耦合分析,得到了叶轮表面应力分布。在Workbench中采用专业的疲劳分析模块Fatigue tools对叶轮进行了疲劳寿命数值计算,找出了叶轮疲劳安全系数最小的位置是叶轮的根部,与叶轮的最大应力位置相同,说明数值模拟结果具有一定的指导意义。     

油田压裂车车架的多工况疲劳寿命分析

为了分析多工况下压裂车车架的疲劳强度,进行了轮胎悬空、道路颠簸、制动、普通压力振动冲击和高压振动冲击5种工况下压裂车疲劳寿命分析,并对恶劣工况进一步拟合分析,进行疲劳损伤累积。在建立车架有限元模型的基础上,将各工况下的应力仿真数据与试验数据进行了对比,两者的误差在10%以内,验证了有限元模型的准确性。将压裂车5种工况下的动力学分析结果作为疲劳分析的随机载荷谱,得出压裂车车架有足够的强度。通过危险工况的疲劳损伤累积,拟合出压裂车疲劳寿命为完整出工104次。     

试论冲程长度对游梁式抽油机的影响

通过对国内外部分游梁式抽油机的对比分析,讨论了冲程长度与扭矩因数、悬点载荷、杆件尺寸等参数的关系,作出了这些参数随冲程长度变化的图表。通过对图表的分析,说明发展长冲程游梁式抽油机是可行的。     

轻便型橇装大排量五缸钻井泵机组的设计

为了适应车装钻机配套钻井泵机组的要求,研制开发了轻便型橇装大排量五缸钻井泵机组,它以高速柴油机为动力,驱动大排量五缸钻井泵工作。五缸泵比相同结构三缸泵排量增大66%,所以在保证工作排量基础上可减小泵冲程和活塞直径,以获得较小的钻井泵体积和质量,整机质量约16t,比同等型号的常规三缸单作用泵机组质量减轻40%;由于采用橇装式整体结构,可实现整机井场移位和整体吊装运输,现场不需重新安装和调整;增加了多重安全系统和远程控制装置,确保施工安全、可靠。该泵机组的研制成功将为我国的钻井装备开辟新的市场。