压裂泵泵阀失效分析

对U类和O类泵阀的失效分析表明,压裂泵泵阀受高压冲击载荷和高含砂高酸度压裂酸化液冲蚀作用,产生磨料磨损、冲蚀磨损和疲劳磨损,导致密封失效,使用寿命低。为提高泵阀使用寿命,应优化阀锥角、阀盘结构及密封胶圈形状;选用合适的泵阀材料和热处理工艺,提高泵阀心部硬度,增加高硬度层厚度,改善其使用性能。     

非常规油气田压裂作业阀箱的结构创新

当前非常规油气田压裂作业对压裂泵阀箱提出了更高的性能要求,常规压裂泵阀箱因使用寿命短,可靠性偏低,已经难以满足非常规油气田的恶劣工况。针对这种情况,文章提出了通过采用新型双导向杆阀结构内腔设计来提高阀箱本体的有效壁厚,降低工作应力,进而提高阀箱的抗疲劳损坏能力,获得更高的使用寿命;此外还通过采用柱塞缸套与阀箱本体一体化的结构设计,移除了原分体式柱塞缸套与阀箱本体处的一道橡胶密封,从而减少阀箱工作时的渗漏点,有效提升阀箱工作时柱塞密封的可靠性。新型压裂泵阀箱已经在非常规油气田的实际工业使用中取得了良好的效果,阀箱的使用寿命及工作可靠性都得以明显提升,这些结构创新值得在压裂泵阀箱的制造中推广应用。     

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。     

高压往复泵锥形阀结构优化设计

以提高高压往复泵锥形阀的使用寿命为目的，研究了有限元法与最优化方法相结合的泵阀结构设计方法。文中给出了阀体和阀座的单元划分、载荷处理以及边界条件的确定方法。以阀体锥面上的最大综合应力为目标函数，以强度约束和尺寸约束为约束条件，建立了泵阀结构优化设计的数学模型，给出了求解方法。计算实例表明，通过优化设计可以有效降低阀体和阀痤锥面上的最大应力。     

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。     

三缸单作用泥浆泵阀箱密封的改进

本文分析了三缸单作用泥浆泵阀箱密封失效的原因,介绍了阀箱密封结构的改进方案。根据改进后阀箱密封的使用情况,提出了进一步改进的几点意见。     

钻井泵“同步阀”机构设计

根据钻井泵泵阀失效机理，设计出新型钻井泵泵阀－“同步阀”机构，亲机构消除了泵阀关闭的滞后角，“同步阀”与滤砂阀的配合使用降低了泥浆对泵阀的冲蚀破坏，从根本上解决了泵阀失效的问题，“同步阀”是首次提出，它为提高钻井泵泵阀寿命及钻井泵的整机效率提供了一套新型机构。     

双导向新型结构单流阀

针对油管、抽油泵、井口静水压试验平台中稳压用的传统单流阀使用寿命短、密封件经常失效以及操作不便等问题,研制了一种新型结构的单流阀。该单流阀采用螺纹连接、双导向阀芯结构及锥面密封设计,可靠性、稳定性有了较大幅度的提高,使用寿命也大大延长,具有较高的推广价值及应用前景。     

弹簧复位阀罩导向抽油泵泵阀的设计研究

针对目前在用的几种斜井泵泵阀存在结构复杂、密封元件较多、使用寿命不长、弹簧受力不合理和应用范围受到限制等缺点 ,设计了一种弹簧复位阀罩内筋导向式泵阀。这种泵阀的固定阀和游动阀的结构大致相同 ,固定阀主要由阀罩、弹簧、挡环、阀球、阀座和下接头组成。该泵阀可不受井斜角的限制 ,并具有弹簧限位保护功能 ,弹簧受力合理 ,阀球可自由旋转而均匀磨损 ,从而大大提高了其使用寿命。     

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.     

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。     

往复泵泵阀强度计算

泵阀是往复泵的重要组成部件,也是往复泵中最重要的易损件之一,其设计质量直接影响泵的工作性能和使用寿命。对往复泵泵阀进行受力分析,借助工程软件Pro/E Wildfire,完成往复泵泵阀的三维建模,并进行泵阀的运动仿真。将模型导入ANSYS有限元分析软件对其进行应力分析,校核泵阀的强度,为最终的优化设计提供参考依据。     

190柴油机水泵机械密封的改进

190系列柴油机水泵采用的SB-28型机械密封，因其动环和静环的配合是面接触，而且是单道密封，经高速运转后配合面磨损，橡胶件老化，最终导致密封失效而产生泄漏。频繁更换密封也难彻底排除故障。据此，将原密封改进成为机械式双密封，即由夹布胶木封水环与水泵衬座的配合面，以及油封与水泵轴的配合面，形成两道密封线，有效地提高了水泵的密封性能。密封平均寿命由原来的不足3000／小时提高到10000多小时。只要将水泵壳体座52~(+0.03)mm孔按水泵衬座外径尺寸镗至55~(+0.06)mm，即可换装改进后的密封。     

高压节流阀流场分析及其结构改进

针对塔里木油田现有节流阀在现场使用过程中频繁出现的阀座刺穿和阀杆断裂等问题 ,对锥形和楔形节流阀 ,用Pro/E软件建立其三维CAD模型 ,通过数据转换 ,调入PhoenicsCFD软件进行流场分析 ,获得了寿命最高的楔形节流阀。通过对楔形节流阀进行结构优化设计 ,得到了最佳结构 (由 2段斜面组成 )的楔形节流阀 ,同时计算出了该楔形节流阀不同开度所对应的压降和流阻系数。油田应用证明 ,楔形节流阀的寿命是锥形阀的 5～ 7倍。     

抽油泵固定阀组阀球座密封锥角优选

抽油泵固定阀组是影响整个抽油泵容积效率的重要因素之一,其中固定阀组阀球座密封锥角度数的选取是一个主要因素。以某抽油泵固定阀组流道模型为例,运用CFD软件对其进行不同锥角参数的对比分析,得出60°锥角模型在整个阀球坐回的过程中受到的流体轴向力较90和75°模型更大的结论。因此,60°锥角模型的阀球能更快地坐入阀球座,减少从阀球与阀球座间隙的流体漏失量,进而提高泵的容积效率。     

高速牙轮钻头螺旋组合密封流固耦合仿真及试验

密封是决定牙轮钻头寿命的关键,由于被动密封磨损严重,限制了牙轮钻头转速及寿命的提高。通过分析具有主动排砂功能的螺旋组合密封结构的基本原理,并结合流固耦合基础理论,建立了相应的控制方程。通过有限元仿真和试验相结合的方法研究了螺旋组合密封的性能。在有限元仿真部分,建立了仿真模型,利用ANSYS仿真软件对螺旋组合密封进行了流固耦合仿真研究,通过螺旋密封的流场压力分析单螺旋密封的排砂作用,通过螺旋组合密封中O型圈的接触压力分析螺旋组合密封的密封能力。设计了未加压单螺旋密封圈排砂性能验证试验来验证单螺旋密封的排砂能力,设计了加压螺旋组合密封性能验证试验来研究螺旋组合密封性能,通过室内台架模拟真实钻井工况研究螺旋组合密封的实际应用情况。仿真结果与试验结果均表明,单螺旋密封圈的排砂作用可行,螺旋组合密封具有良好的密封能力。     

波纹管球芯阀门的开发与应用

介绍一类新型专利技术阀门——“波纹管球芯阀门”。这种新型阀门有下述基本类型：ＢＱＪ型波球截止阀,ＢＱＪ－Ｈ型波球截止－止回阀以及改进型波球阀门。波纹管球芯阀门采用了二项新技术设计构思,首先是采用浮动球面阀瓣,其次是采用波纹管替代填料密封。它具有性能优良、操作方便、使用寿命长的显著特点。     

万米钻井泥浆泵柱塞密封失效分析及改进

钻井泥浆泵柱塞密封性能的好坏与使用寿命的长短直接影响到高压泥浆泵的工作性能及质量。为了弄清高压钻井泥浆泵柱塞密封圈的失效形式、原因及机理,进一步提高钻井泥浆泵柱塞密封圈的寿命,对万米钻井泥浆泵柱塞密封失效分析。结果表明, 高压钻井泥浆泵柱塞密封主要的失效形式为：扭曲变形、老化、磨损、撕裂与断裂等。主要影响因素是温度过高,散热不好,引起密封圈老化,密封材料丧失性能,其次是钻井液等颗粒的进入,对密封面进行不断的磨损,导致密封圈损坏。建议从密封圈的材料、结构设计、组合数量以及冷却装置等方面进行技术改进来提高高压钻井泥浆泵柱塞密封的性能和使用寿命。