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.     

钻井泵阀结构参数与失效的关系

在现场调查的基础上，对失效钻井泵阀进行了分析，并检测了7个失效泵阀的阀橡胶尺寸。测试与分析结果表明，阀橡胶厚度是影响泵阀失效的重要因素，现用泵阀平均使用寿命较低的主要原因是阀橡胶厚度参数不合理。指明在不改变现用泵阀材料的条件下，通过优选阀橡胶厚度参数，以及提高阀橡胶密封锥面与阀体金属密封锥面装配后的同轴度，完全有可能大幅度延长国产泵阀平均使用寿命。     

基于应力集中影响的钻井泵阀无冲击工作条件

针对钻井泵阀的冲击疲劳破坏,重点研究了泵阀冲击时产生最大应力集中部位的受力特征及其影响程度,提出了基于应力集中影响的钻井泵阀无冲击工作条件。该条件完善了泵阀运动特性的描述,考虑了应力集中在交变应力作用下对加速泵阀失效所带来的危害性,将无冲击条件应用于泵阀设计,对延长泵阀的使用寿命有一定的指导意义。     

钻井泵阀位移测试系统及位移测试

在研究钻井泵阀的运动规律时，为了避免因纯理论的推导而得出不切实际的结论，在泵阀试验台上采用自行设计的测试系统，对泵阀位移及运动规律进行了测试。通过测试和分析，得出了泵阀关闭速度与泵压基本无关、泵阀关闭时的冲击能较小的结论。实践表明，泵阀位移及运动规律的测试精度能满足理论分析的要求。     

基于ANSYS／LS—DYNA钻井泵泵阀的冲击特性仿真分析

基于ANSYS／LS—DYNA非线性动力有限元分析方法,分析了冲击过程中钻井泵阀的等效应力随时间的变化情况,以及泵阀和阀座接触面上节点的位移、速度、加速度随冲击时间的变化规律,得到的结果与泵阀失效特征相吻合。     

一种新型无冲击钻井泵阀

目前, 石油钻井用钻井泵的泵阀工作寿命短, 一般平均使用寿命只有50~60h。主要原因是阀盘的质量惯性, 阀盘上下压差不稳定, 使泵阀和活塞运动不协调。     

钻井泵阀密封材料摩擦学性能的研究

钻井泵阀在含有固相微粒的泥浆中工作。因此，湿磨粒磨损和冲蚀磨损是导致泵阀及阀密封失效的主要磨损形式。为研究和优选钻井泵泵阀密封的摩擦副材料，文中通过４种聚合物材料与钢组成的摩擦副，在泥浆中磨损过程的试验研究，初步研究了其摩擦学性能，为选择钻井泵泵阀密封材料提供了重要参考。     

钻井泵阀隙钻井液流速分布初探

依据工程流体力学的理论，提出了钻井泵阀隙流场的概念；分析了泵阀流场变截面、窄缝隙及钻井液流速随时间和空间位置变化的特点；建立了间隙钻井液流速分布的简化数学模型。通过计算，得到了问隙钻井液流速沿泵阀密封锥面母线方向和在任一截面上随曲柄转角的变化规律。对泵阀间隙钻井液流速分布规律的分析认为，当间盘处于＂跳升＂段和问隙较小时，钻井液对问座和间盘产生剧烈的冲刷作用。     

偏置式钻井往复泵泵阀工作特性的计算机分析

建立了偏置式钻井往复泵泵阀的运动微分方程式,得出了阀的运动规律的数值解,给出了偏置式往复泵泵阀无冲击工作的CYC条件。分析指出:合理设置偏距能够改善阀的工作性能,设计中应采用正转上偏置的曲柄滑块机构,且偏置率应小于连杆比。     

关于泵阀无冲击条件的问题

《关于泵阀问题的讨论》一文(见本刊今年第四期),提出了石油钻采用往复泵的一个关键问题。在使用中,70年,我们在江汉曾发现,在某一井的钻井过程中损坏了180多副泵阀。在设计、制造中,泵阀对往复泵的发展有一定的阻碍作用。目前所使用的钻井往复泵一般都较笨重,其主要原因是其冲数n低。而影响冲数提高的一个很重要原因,过去是被阀的冲击条件(nh最大≤800—1100)所限制的。马德坤同志在《讨论》一文所提出的课题的研究,对泵的使用和设计都有着很重要的意义。     

往复泵水平直通阀结构特点与应用

论述了往复式柱塞泵泵阀结构中一种新的泵阀结构布置形式——水平直通阀,并与常见的直通式泵阀、直角式泵阀和阶梯式泵阀相比,分析了新型水平直通泵阀的工作性能和结构特点,同时列举了该布置形式泵阀的应用实例,指出泵阀设计中应注意的主要问题。     

基于MATLAB的钻井泵阀运动特性分析

利用MATLAB软件对钻井泵阀阿道尔夫微分方程进行了数值求解,并构造了描述阀盘关闭阶段的简化模型,准确地分析了阀盘的运动特性.通过对不同阀盘锥角的锥阀进行仿真计算得出,当阀盘下底面直径一定时,随着阀盘锥角的增加,阀盘的关闭速度及关闭冲击力都相应地减小,进而可以有效改善阀盘冲击阀座形成的冲击疲劳.该结论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.     

抽油泵环形泵阀设计方法探讨

泵阀作为抽油泵的核心部件,其可靠性决定了抽油泵的工作性能,而环形泵阀作为一种新型抽油泵泵阀,其工作原理与传统型球阀具有较大差别,其设计有一定的难度。以混水泵的混水阀为例,计算环形混水泵阀的开启压差,从而分析影响环形泵阀开启的主要因素,为设计环形泵阀和分析采用环形泵阀的抽油泵工作状态提出依据。     

钻井泵压力及阀体位移规律的微机测试系统

钻井泵阀工作性能的好坏直接影响钻井作业能否顺利进行。为对钻井泵阀的运动学和动力学性能进行研究，建立了由计算机、传感器、信号放大器、激光器、A／D接口等组成的微机测试系统。介绍了钻井泵压力、阀体位移规律及活塞死点的在线测试原理和方法；同时介绍了位移传感器的制作原理和方法，以及对测试信号进行滤波、放大的处理手法，最后给出了实测曲线。对这种测试系统稍加改造，即可用于对钻井泵进行故障珍断等方面的研究。     

1050型高压压裂泵阀箱的有限元分析

阀箱疲劳开裂失效是当前国内外压裂泵存在的主要问题,随着工作压力提高,这个矛盾更加突出。为此,应用ADINA结构分析软件对YLB-1050型高压压裂泵阀箱进行了三维有限元计算,获得了阀箱各部位的应力和变形分布规律,为高压泵阀箱的合理设计提供了理论依据和改进意见。     

钻井泵阀体阀座的物理气相沉积处理

钻井泵泵阀在工作过程中要承受高压钻井液的强烈冲蚀，极易损坏，使用寿命低。针对这一问题，作者在原表面渗碳处理的基础上，采用物理气相沉积（ＰＶＤ）技术对钻井泵阀体阀座进行ＴｉＮ涂层处理，并对这种涂层的性能进行了测试。现场试验结果表明，经采用物理气相沉积技术进行ＴｉＮ涂层处理后，钻井泵泵阀使用寿命较未采用这项技术处理前提高了将近３倍。     

钻井泵阀盖金属密封失效原因与维修方法

钻井泵在使用中经常出现高压泥浆冲蚀或刺坏阀盖喷射泄漏事故,造成钻井泵停机维修.分析了钻井泵阀盖的工作原理,找出其失效原因并采取了相应措施,以改善阀盖的工作状况,提高钻井泵的使用性能.     

钻井泵阀运动对排量的影响

在分析钻井泵的排量不均度及钻井泵阀运动规律的基础上, 给出了阀盘上升和下降时的位移表达式。根据水力学的连续原理, 推导了进入排出空气包的液体流量公式, 指出泵排出液体的量由２ 条正弦曲线和１ 条余弦曲线叠加而成。实例计算表明, 考虑泵阀运动对排量的影响,使用小直径缸套时, 泵的排量不均度提高了５ 倍。建议尽可能减小阀盘直径和运动速度, 并尽可能使用大直径缸套。     

压裂泵阀箱可靠性计算

基于压裂泵阀箱的失效分析,建立了在三向应力作用下计算阀箱可靠性的模型,设计了计算程序。以YLB—1000型压裂泵阀箱为例,计算了破坏概率和可靠性,并指出了危险点。计算结果与实际工况完全相符。     

3DJ型注聚泵降解率偏高原因分析及泵阀改进

对 3DJ型注聚泵的结构分析表明 ,泵降解率偏高的主要原因 :一是泵的容积效率偏低 ,泵阀处流体存在回流现象 ;二是流体流道狭窄且流动过程中变向较多。为此 ,对泵阀做了如下改进 :一是在排出阀座上部增设 1道密封坡口 ,加 1道密封圈 ,防止高压泄漏 ;二是缩小泵阀过流面积且提高研磨技术要求 ;三是简化泵阀流道。试验表明 ,泵阀改进后 ,泵的容积效率可保持在90 %左右 ,降解率保持在 3%以下 ,单井年节约聚合物干粉价值 5 3万元以上