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。     

压裂泵泵阀微观失效机理探讨

借助于扫描电镜观察分析了失效压裂泵泵阀,发现其微观破坏形式有冲蚀波纹、疲劳剥落、犁削沟槽及脆性断裂,详细分析并阐述了产生各种破坏形式的机理,在此基础上,提出了相应的解决途径。     

压裂泵泵阀变形及应力分布规律的有限单元法分析

利用有限单元法,计算分析了在特定工况下不同阀面锥角的压裂泵阀座的变形和应力及其分布规律,指出:阀座通孔孔边径向变形随阀面锥角的增大而增大;阀面半锥角为60°时,最大综合应力最小,大于或小于60°时,最大综合应力都将增大;阀座上的两个高应力分布区,分别位于工作阀面金属接触区表层和阀座通孔上部表层;从阀座通孔表面及工作阀面表面向内深入超过2mm的区域,综合应力值一般为250～260MPa。阀座通孔表层高应力区的发现,表明强化表层以提高阀座整体强度的必要性。     

压裂泵泵阀导向结构的改进设计

针对常见的压裂泵泵阀导向结构的特点和存在的问题,介绍了经改进设计的泵阀将阀盘和导向翼分别加工成形,再用摩擦焊焊接成一体的过程和工艺。这种结构改善了泵阀的导向性能,增大了阀盘下的有效过流通道面积,提高了泵阀的使用寿命。     

基于Ansys/Ls-Dyna的压裂泵泵阀强度分析

泵阀是压裂泵中最重要的易损部件之一,其强度关系到压裂泵的工作特性。运用Ansys有限元分析软件中Ls-Dyna模块,模拟100 MPa高压环境下阀盘以一定速度冲击阀座的整个过程,对泵阀进行静力以及显示动力下应力、应变分析,找出泵阀的失效原因,为改进泵阀提供了理论依据。     

基于ANSYS/LS-DYNA的压裂泵泵阀动力接触分析

泵阀属于重要的易损件,其工作寿命直接影响到压裂泵的工作特性。LS-DYNA是功能齐全的显式动力分析软件,可以模拟各种复杂的非线性动态问题。运用LS-DYNA有限元软件,考虑橡胶的缓冲作用,模拟高压环境下阀盘和阀胶皮以一定速度冲击阀座的过程,考察动态接触过程中的应力、应变分布情况,分析泵阀失效原因,为提高泵阀寿命提供了理论依据。     

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。     

压裂泵虚拟试验连杆疲劳性能研究

压裂泵动力端的连杆在交变载荷的作用下会产生疲劳裂纹,随后裂纹迅速扩展,直至连杆疲劳断裂失效。为了探究裂纹产生的位置及裂纹扩展的过程,进行连杆的3种极限工况的有限元静强度分析,结果表明:在连杆大头盖外圆面和螺栓台面的过渡区有应力集中,并且出现最大Mises 应力。连杆的疲劳分析结果表明:靠近连杆大头的连杆杆身部分、连杆大头盖外圆面和螺栓台面的过渡区是连杆疲劳安全系数最小的位置。裂纹的萌生和扩展都是发生在应力集中的区域,因此连杆在这2处区域萌生裂纹的可能性最大。在靠近连杆大头的连杆杆身部分的过渡区进行裂纹扩展模拟计算,分析了连杆的裂纹扩展规律,预测了连杆的疲劳裂纹寿命,结果表明:当裂纹长度为16.9 mm时,连杆的疲劳裂纹寿命约为8.85×10⁴次。     

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。     

高压压裂泵阀箱的强化处理

高压压裂泵阀箱工作时，内腔表面产生很高的应力。对ＹＬＢ—１４００型压裂泵阀箱的应力分析表明，在两孔相贯线的顶部，峰值应力可达１１６８ＭＰａ，超过了阀箱钢材的屈服极限σｓ，这种阀箱只有在强化处理后才能使用。液压自增强处理和爆炸处理的关键是利用高的液压或爆炸压力对阀箱内腔预压，使阀箱内表面发生塑性变形而外表面发生弹性变形，并通过弹性恢复在内表层形成高而深的残余压应力层。ＹＬＢ—１４００型压裂泵阀箱经强化处理，在内腔表面危险区域形成－４５０～－５３０ＭＰａ的残余压应力，可大幅度提高疲劳寿命。     

高温铁素体对17-4PH钢压裂泵阀箱寿命的影响分析

采用17-4PH钢制造的压裂泵阀箱,工况相同,材料的化学成分、力学性能相近,但是使用寿命差异巨大。利用失效分析方法,对正常寿命、不正常寿命件取样,进行试验对比分析,证实了高温铁素体的平均含量对于17-4PH钢压裂泵阀箱的使用寿命存在影响,特定位置的局部富集以及高温铁素体的晶粒大小也是17-4PH钢压裂泵阀箱的使用寿命的重要影响因素。对高温铁素体因为腐蚀因素造成压裂泵阀箱加速疲劳失效的原因进行了分析。建议对压裂泵阀箱用17-4PH钢中高温铁素体的指标进行规范。     

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。     

3500压裂泵轴承变形对机架性能影响的研究

以3500压裂泵机架为研究对象,分析了压裂泵液力端载荷及动力端动态特性,在确定机架危险工况下载荷的基础上,采用直接施加曲柄支反力和带有模拟轴承2种模型对机架轴承座圆环面上的载荷、径向最大变形以及机架的应力进行了数值仿真。研究结果表明,带有模拟轴承的计算结果与直接施加曲柄支反力的计算结果相比,机架轴承座圆环面上的载荷和径向最大变形减小,最大降幅分别为73.5%和95.1%;机架应力减小,最大应力降幅为40%;模拟轴承刚度变化对机架各轴承座圆环面上的载荷、径向变形和机架应力影响较小,机架应力最大值变化幅度不超过1%。综合考虑了曲轴及轴承的变形,所得结论可为大功率压裂泵机架的强度计算和刚度研究提供参考。     

700型,1000型压裂泵阀箱国产化的效果

７００型、１０００型压裂泵阀箱国产化的效果遂宁市川中石油天然气勘探开发公司机械厂（遂宁市６２９００１）张文雁，母家林进口一套高压压裂车组，固然要耗资百万余美元，但若要得到充足的配件，还要受到对方公司高昂价格和缓慢交货期的制约，想充分利用进口设备谈何容...     

提高抽油泵泵效的泵阀设计方法探讨

在抽油井生产过程中,泵的实际排量常小于其理论排量,二者的比值称为泵的容积效率,油田通称为泵效,影响泵效的因素主要有三个方面:抽油杆柱与油管柱的弹性伸缩的影响,气体和充不满的影响及漏失的影响,旨在探讨抽油泵泵阀设计过程,即如何采用合理的设计方法提高抽油泵的泵效。     

压裂泵阀箱强度及寿命分析

对阀箱进行有限元强度和寿命计算,找到危险截面和应力分布状态,对于阀箱可靠性评估、改进设计和正确使用具有重要意义。采用与Pro/E无缝结合的有限元分析工具Pro/Mechanica对某70MPa压裂泵阀箱进行了有限元强度和疲劳寿命分析。通过对应力图动态查询可知,最大应力为694.7MPa,位于缸腔与柱塞腔相贯部位拐角处,内腔平均应力为347.6MPa。整体上阀箱的疲劳寿命为1×1020次,阀箱整体强度足够,但薄弱环节的最低疲劳寿命仅为1×104.803次。为此设计时应加大关键部位的圆角半径,以减小应力集中。为了延长泵头的工作寿命,可采用自增强、复合强化、喷丸处理等工艺措施。     

抽油泵泵阀运动规律的测试研究

作者介绍了在抽油泵试验台上对泵阀运动规律进行的观察和测试情况。以图表的形式表明了泵阀的运动规律与柱塞运动规律的变化关系。指出:抽油泵泵阀的运动不仅有上下直线运动,而且还有旋转运动。这对抽油泵泵阀的结构设计和材料选择有参考价值。