钻井泵泵阀试验台设计

系统地阐述了钻井泵泵阀试验台的设计指导思想和设计方案的确定依据,并介绍了试验台系统压力的调节方法和计算公式。试制的实验室用泵阀试验台为深入开展钻井泵泵阀的理论研究创造了条件。     

钻井泵泵阀关闭时冲击力的测定

通过计算方法确定钻井泵泵阀与阀座冲击力时,计算结果多不精确。提出了采用应变测试技术测定冲击力的方法。测试时,将应变片贴在阀座的4个筋板两侧面中间中性轴附近,并与阀座轴线呈45°角,筋板上的应变片串接在一个桥臂上,4个桥臂上的电阻值相等。为使阀座筋板中间截面的中性轴附近材料处于纯剪切应力状态,加工时使阀座导向套上端面高出筋板上表面0．5－1mm,使阀体下落时仅与导向套上表面接触。测试结果表明,电测方法对测定泵阀关闭时的冲击力是可行的。     

钻井泵泵阀失效的动力学分析及泵阀变螺距弹簧设计

从动力学角度阐明了钻井泵泵阀失效的原因。由于各种参数的相互影响，使阀盘产生纵向振谐窜动和径向失稳漂移，这不但延长了阀隙存在时间，还会使三体（阀盘、阀座、磨粒）产生不均匀磨粒磨损（偏磨），最终导致泵阀早期失效。鉴于此，笔者试图设计泵阀的变螺距弹簧，以消除阀盘的纵向振谐窜动和径向失稳漂移，提高泵阀工作寿命。还叙述了变螺距弹簧的设计原则和程序，并进行了设计计算。     

钻井泵泵阀失效的故障树分析

运用系统可靠性分析的基本原理，把泥浆与泵阀看作一个开式的摩擦学系统，采用故障树分析法，建立了钻井泵泵阀失效的故障树；分析了钻泵泵阀失效的各种原因及影响因素，进行了定性分析和定量计算，并对其结果进行了讨论。     

钻井泵泵阀失效分析与机理

对失效泵阀的分析表明，由磨料磨擦损引起的失效在整个泵阀系统中不占主要地位，而疲劳磨损机制却是泵阀失效的主要机理。密封圈上的上部块状脱落的根本原因是磨损，为此提出了相应的改进措施。     

钻井泵空气包的实验

室内模拟实验表明,钻井泵空气包分支系统固有频率与泵工作频率的匹配影响泵排出液体的脉动程度,两者相等时,蓄能器有最佳减振作用。改变泵压、空气包容积和充气压力等参数,对排出液体的脉动衰减有较大影响。排量波动是压力波动的重要原因。     

增强型钻井泵活塞的试验研究

增强型钻井泵活塞采用帘布加强根部和加大压板尺寸,使活塞使用寿命大大提高。现场试验表明,泵压30MPa时使用寿命达118h,20MPa时为450h以上,比国产常规活塞高3倍多。     

钻井泵泵阀压力参数在线测试技术研究

泵阀是钻井泵的重要部件，通过压力参数的在线测试，可以监视泵阀的运动工况，文中介绍了泵阀压力测试的基本原理，方法，测试了泵阀的吸入管、液缸、排出管在不同载荷下的压力对研究泵阀的直实动力提供了可靠的数据依据。文中分析了压力和压差、压力与载荷等相互关系，都是同泵阀的实际运动情况相一     

新型钻井泵动力端优化设计探讨

针对新型钻井泵十字头导板偏磨严重的问题,进行了结构分析和相关尺寸的优化计算,其结果表明,钻井泵动力端采用偏置式结构,其载荷特性明显优于对心式结构,能使十字头外摩擦副正压力降低66％,可有效地防止十字头导板的偏磨。     

钻井泵泵阀与阀座间的接触应力分析

在分析钻井泵泵阀与阀座间的接触应力时 ,在泵阀与阀座接触面上引入了接触单元并建立了接触模型 ,计算时采用有限元分析软件 ,将接触单元划分为网格 ,定性地分析了接触应力的分布规律。分析表明 ,阀座的变形首先从接触锥面的下半部分开始 ,逐渐向两侧扩展 ,较大的综合应力出现在阀座的右上角及阀座通孔上部的三分之一处 ;阀座接触锥面的两端接触应力较大 ,最大点出现在锥面下端 ,在中间部位呈线性分布     

采用二次强化技术提高钻井泵缸套使用寿命

介绍了为提高钻井泵缸套的使用寿命采用４５号钢作为缸套材料所进行的二次强化试验，即在中频淬火的基础上再进行激光相变硬化处理。分析了经二次强化处理所形成的强化层硬度高、硬度梯度平坦、支承力强、耐磨性好的机理。经二次强化处理后，缸套表面能获得软硬相间的硬度分布，不仅可使缸套在含砂的钻井液介质中具有很强的抗磨粒磨损能力，而且还有利于形态的协调和应力的释放。现场试验表明，经二次强化处理的钻井泵缸套的使用寿命略高于高铬铸铁双金属缸套的使用寿命，且其成本较低。     

Improvement of the quality and the prolongation of the service life of enameled valves

Chemical and Petroleum Engineering -     

抽油泵泵阀的流体阻力试验

在模拟井下原油粘度和实际产量的条件下,对6种国产抽油泵和两种API标准抽油泵泵阀的流体阻力进行了试验研究。通过测取泵阀系统的流体阻力损失,掌握了泵阀的阻力数值及影响阻力的因素。在此基础上,回归出相关公式和试验曲线。同时得出结论,在设计泵阀时,应尽量使孔球比大于2,避免小于1.5。     

钻井泵瞬态波动压力研究

介绍了国外在井内波动压力方面的研究情况,分析了影响井筒内波动压力的主要因素,对比了中原油田在1988年8月至1989年9月在全尺模拟实验井及参2井进行的大规模试验中采集的部分数据。通过对钻井泵瞬态波动压力间的比较分析,对可能出现的问题提出了相应的预防及处理方法。     

钻井泵缸套的Ni-P-SiC修复工艺

根据钻井泵缸套因浸蚀和硬粒磨损易导致失效的情况，提出了采用Ni－P－SiC涂敷烧结和Ni－P－SiC复合刷镀两种修复工艺，并给出了具体的工艺实施过程。性能测试与现场使用情况表明，经Ni－P－SiC涂敷烧结或刷镀工艺修复的缸套，在获得实体尺寸补偿的同时，均可恢复缸套的使用性能，而且修复费用仅为新缸套费用的15％～20％，工艺简单，工艺实施方便，原料易得，技术成熟可靠。     

钻井泵吸入过程中的汽化汽蚀与水击

对钻井泵吸入过程中钻井液产生汽化、汽蚀与水击现象的机理进行了探讨。介绍了用直接观察法和噪声测试法测取钻井液汽化特性曲线（汽化压力与温度的关系曲线）的装置，并用直接观察法装置测取了长庆油田钻井液的汽化特性曲线。将该曲线与自来水汽化特性曲线相比较表明，钻井液比自来水更容易汽化，且温度越高，二者汽化压力差值越大。当泵缸内钻井液局部温度达８０～９０℃时，钻井液的汽化压力比自来水高２０～３０ｋＰａ。这个差值足以对合理使用钻井泵构成严重危害，把按自来水计算的无汽蚀工作条件用于钻井液，必然导致钻井液的严重汽蚀。最后，为便于进行各种定量分析，给出了用最小二乘法对汽化特性曲线进行拟合的数学模型。