高速牙轮钻头轴承双金属密封失效分析及改进

目前,高速牙轮钻头轴承双金属密封性能不能很好地满足使用要求,导致轴承使用寿命低,钻头快速失效,使钻井成本增加,钻井效率降低。分析表明：弹性元件的主要失效形式为老化和磨损,主要原因是工作环境较恶劣,橡胶圈的压缩率过大,橡胶材料耐高温、耐磨、耐腐蚀性能较差;金属环的主要失效形式为磨损,主要原因是密封面压力分布极不均匀,对中性差,导致钻井液进入密封面间。对金属环和橡胶圈的结构设计及材料优选提出了改进措施,以提高高速牙轮钻头的性能和使用寿命。     

压裂泵柱塞密封的改进设计

压裂泵柱塞密封性能好坏与使用寿命的长短直接影响压裂酸化作业的正常实施，密封不良将带来很大的维护工作量。为适应油气井增产的需要，对OPI 1800AWS型压裂泵柱塞密封的结构特点进行了分析，并结合生产和应用实际分析了柱塞密封失效和泄漏的原因，提出了一种油田压裂用柱塞密封的结构改造方案，即通过提高柱塞表面质量，优选密封圈材质，改进密封圈的结构，增加擦拭环，保证柱塞往复运动时与缸套的同轴度，可以提高摩擦副的密封效果和延长柱塞密封的使用寿命。柱塞密封结构改造后，柱塞寿命提高到15个月，密封圈寿命延长了２倍。     

压裂泵柱塞密封副研究

对压裂泵柱塞密封副失效原因进行了分析研究,对密封圈进行了有限元计算分析,在此基础上,对密封圈的材料和结构进行了改进设计。通过 磨损,对柱塞表面强化材料进行了筛选,制订了相应的柱塞表面强化工艺。．     

混炼型聚氨酯橡胶泥浆泵凡尔盖密封垫

钻井泥浆泵上的一些密封元件,存在着不耐高压、密封性能差、磨损快、寿命低、更换密封件劳动强度大等问题,直接影响钻井速度。针对这些问题,我们遵循毛主席的教导,以阶级斗争为纲,坚持开门办科研,在深入调查研究的基础上重新设计、试制了一种双密封凡尔盖垫子(如图1)     

三螺杆泵改造

某公司的三螺杆泵频繁出现轴瓦和推力盘磨损、密封泄漏等故障,无法实现裂解装置长周期连续运行。针对多次检修发现的故障现象,分析故障产生的原因,认为轴瓦和推力盘过快磨损的主要原因是:介质润滑性差,平衡管堵塞造成轴向力增大。而密封失效的主要原因是:密封型式不合理,介质对辅助密封圈造成腐蚀,使密封圈传动功能丧失,受力情况恶化,造成密封过快失效。文章根据泵的实际尺寸,在尽量对泵主体不做大改动的情况下,确定改造方案。将轴承外置改用润滑脂润滑,将橡胶波纹管机械密封改为多弹簧式,静环增加防转销,辅助密封圈改为"O"型环并对密封腔及轴承室进行改进。改造后,轴承及密封运行情况有了很大改善,使用寿命大幅延长,工作可靠性大为增加。     

增注泵内外密封函体结构改造

1 改造原因及措施高压增注泵液力端的主要组成部分为泵头和内外密封函体 ,内外密封函体容纳柱塞和密封填料 ,防止高压水内露外泄。在生产实践中 ,液力平衡高压增注泵内外密封函体中的弹簧、弹簧座 ,工作时高压水作用于填料上的自紧力远远大于弹簧对弹簧座作用力 ,弹簧对弹簧座作用在填料压紧力根本不起任何作用 ;弹簧座与柱塞配合间隙较大 ,柱塞在往复运动中 ,要受到水的冲击力 ,产生振动 ,很容易引起柱塞径向偏移 ,从而径向挤压填料 ,使柱塞与填料贴合不紧而漏水 ,并且加速填料磨损 ,致使填料过早失效 ;内外密封函体总成的弹簧、弹簧座位置…     

一种用于剪切泵的组合密封设计

目前钻井现场使用的离心泵轴封装置常采用填料密封和机械密封2大类,但剪切泵(改进的离心泵)轴封仍存在早期失效、使用寿命短等问题。为此,设计了一种机械密封和填料密封相结合的密封方式——组合密封。这种密封方式保留了填料密封操作维修方便的优点,同时还解决了剪切泵轴封泄漏和密封圈磨损快的问题。现场使用表明,4台泵的使用寿命均超过8个月,泵效提高了3%,与普通密封相比,每台泵每年可节约检修费2000元,收到了预期使用效果。     

基于FLUENT的钻井泵阀隙流场仿真计算

针对钻井泵阀冲蚀磨损严重的特点,利用FLUENT软件对钻井泵阀隙内流场分布进行了仿真计算,得到阀隙流场在某一时刻泥浆流速的分布规律.结合钻井泵阀的失效机理,通过对计算结果中泥浆流速的分析表明,阀盘两底角处速度最大,是该处密封圈容易被撕裂造成泄漏的主要原因;当锥阀下底面直径一定时,锥阀阀盘锥角的增加可以改善泵阀密封圈与泥浆的磨损状态.该结论与实际相吻合,对泵阀的优化设计及延长泵阀使用寿命有重要的指导意义.     

往复式高压柱塞泵密封系统的改进与应用

往复式高压柱塞泵在工业化工生产中的应用非常广泛,但是由于工业化工多应用处理后的污水,导致柱塞泵的工作条件较差。本文对柱塞泵的故障停泵进行了统计分析,发现柱塞密封系统故障是导致停泵的主要原因,针对柱塞密封系统失效的原因,对柱塞密封系统进行了改进,改进后的密封系统,可以在不停泵的情况下加注机油,减少柱塞、盘根的磨损,提高了柱塞泵的运行时率,降低了工作强度和运行费用。     

钻柱内防喷止回阀结构及失效原因分析

为有效防止井喷及井涌的发生,并解决现有钻柱内防喷止回阀结构种类少、使用寿命短等问题,有必要分析内防喷止回阀主要结构特点与失效形式.通过对目前各大油田内防喷工具使用现状及问题的调研,综合分析了钻具止回阀典型结构与工作原理,总结出钻具止回阀主要的失效形式,并结合止回阀结构特点与失效情况,进一步探讨了钻井液在阀芯密封面上的冲刷入射角对密封性能的影响、止回阀密封比压需满足的条件并具体分析了失效原因.分析表明:止回阀密封结构与密封件材料性能影响使用寿命;针对不同钻井介质应合理选择内防喷工具的组合.     

液压反馈自封高效节能柱塞泵的研究与应用

针对目前采用的柱塞泵摩阻大、漏失大、寿命短等问题，提出了一种新型液压反馈高效节能自封柱塞泵（HSP）。该泵的柱塞芯由中部开有若干个径向槽孔的金属管制成，柱塞上装有一个弹性伸缩套，套在中心筛管柱塞芯上，在弹性伸缩套外面套有若干个耐磨的密封环。上行程时柱塞内部的流体压力作用到胶套内表面上使之向外膨胀，使密封环始终压在泵筒内壁上，形成良好的密封；下行程时弹性伸缩套恢复原状，柱塞和泵筒之间产生间隙。通过有限元力学分析，证明该泵克服了常规柱塞泵摩阻大、效率低、寿命短等不足。室内试验表明该泵实现了下行“无”摩阻，上行自封“无”漏失，专用耐磨环实现了长寿命的目的。现场试验表明，在供液条件充足的情况下，该泵泵效达到60%~80%，可高效节能连续工作2 年以上。     

压裂泵柱塞密封副优化技术的发展与展望

为了打破压裂泵柱塞密封副优化技术的瓶颈、进一步提升压裂设备的工作性能、实现油气增产,从压裂泵柱塞密封系统的实际工况和密封机理出发,概述了压裂泵柱塞密封副失效的研究现状,梳理和总结了现有的压裂泵柱塞密封副优化技术;在此基础上,结合摩擦学和材料学等相关领域的最新研究成果,对我国压裂泵柱塞密封副优化技术未来的发展提出了建议和展望。研究结果表明:(1)表面织构技术已被证实能显著降低柱塞密封副的摩擦磨损,应积极设计和开展压裂泵实际工况下的全尺寸织构化柱塞密封系统试验,以推动表面织构化柱塞的应用进程;(2)针对橡胶密封件的性能短板以及压裂泵柱塞密封系统的工作要求,亟需采用材料改性技术来进一步增强密封橡胶的综合性能;(3)表面织构技术、表面涂层技术、材料改性技术在减摩抗磨等方面的协同效应决定了将其复合成压裂泵柱塞密封副优化新技术的可行性和必要性,未来应着手解决复合技术在压裂泵工况下的实际应用问题。结论认为,我国油气资源的勘探开发现状对压裂设备的工作性能提出了更高的要求,压裂泵柱塞密封副的优化必须结合自身实际,对多学科领域的相关理论和方法进行借鉴、消化、吸收与再创新,进而形成一套符合我国实际的压裂泵柱塞密封副优化技术。     

液氨柱塞泵密封失效分析及技术改进

针对高压液氨柱塞泵用填料密封存在泄漏严重、使用寿命短等问题 ,通过对其结构特征、密封填料选型、填料组装方式、复合填料开发、润滑辅助系统等方面进行理论分析、试验研究和改进工作后 ,使密封运行周期大大延长、失效次数急剧减少 ,彻底扭转了生产的被动局面 ,并产生了相当可观的经济效益。     

F—2200HL钻井泵易损件可靠性试验研究

针对F—2200HL钻井泵在油田工业性试验中暴露出易损件使用寿命不稳定的问题,为进一步改进设计,对该型钻井泵进行了1309h的厂内模拟油田工况台架运转试验,主要是对泵柱塞盘根、活塞缸套、阀总成、密封件等进行多方案的可靠性试验。结果表明,研制的缸套活塞结构可以用于52MPa以上工作压力的往复泵;双金属缸套活塞组成的密封副是最佳密封结构,陶瓷缸套耐磨性很好,但其组成的密封副结构并非最佳密封结构;泵阀胶皮损坏导致阀体、阀座刺漏是泵阀总成失效的主要形式,提高阀胶皮质量是延长泵阀使用寿命的关键。     

钻井泵用灌注泵轴封系统的研究

由于钻井泵用灌注泵的特殊工作条件,工作时泵轴产生较大挠曲和振动,从而造成轴封泄漏。提高灌注泵轴封可靠性的关键在于减小轴封间隙和轴封两端压差。为确保灌注泵可靠工作,提出改进措施：（１）采用改型环形泵体降低叶轮的径向力,减小轴封间隙,抑制泄漏;（２）采用背叶片降低叶片根部压头,获得微压,使轴封两端承受较小压差;（３）采用螺旋密封降低轴封两端压差,在保持微压的同时避免出现负压,密封效果更好;（４）采用反压式填料密封结构,在很小的压紧力下,即可保证密封;（５）采用具有润滑功效的柔性石墨填料,即使发生轴封泄漏,进入石墨内部的固相颗粒也将随着石墨的消耗而被钻井液吸收     

3NB-1300C型钻井泵排出管镶套修复工艺

3NB-1300C型钻井泵排出管3个进液口长期使用后,被高压泥浆流刺大而不能实现与液缸的密封。介绍了一种采用镶套方法修复3NB-1300C型钻井泵排出管的工艺,修复后的钻井泵排出管能承受高压,密封性可靠,使用寿命和性能达到原设计技术要求,节约了材料成本。     

水力活塞泵工作筒氟密封环的形状优化

根据水力活塞泵工作筒氟塑料密封环的受力情况,为增加其密封性能,在O密封线以上增加一个外三角形槽,使氟环由弓形变为S形,经形状优化的氟环许用变形可增大45％,密封性能显著提高。     

油管悬挂器U形金属圈密封性能研究

在油气开采向深水、高温、高压环境发展的大趋势下,密封技术决定了水下生产系统的可靠性和安全性。 设计了一种水下油管悬挂器出油口处U形金属圈,以密封性能和结构强度2个评判指标来评定金属密封圈的性能。参考AMSE Ⅷ-2中的结构塑性垮塌分析和局部失效的分析方法,结合有限元数值模拟研究U形金属圈在1.5倍额定工作压力的测试压力下的密封性能和结构强度。结果表明:在预紧和生产工况下,U形金属圈的密封性能满足设计要求,其接触唇有效接触宽度上的接触压力均满足预紧比压和工作比压要求。在测试工况下,密封圈整体结构满足防止塑性垮塌和局部失效评定的要求,但密封圈接触唇处易发生局部失效,应重点设计其接触唇的圆弧曲率半径。