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。     

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。     

适用于非常规油气田作业压裂泵阀箱(2300、2500、2800型)

适用于非常规油气田作业压裂泵阀箱(2300、2500、2800型)广泛应用于川渝地区页岩气田开发的压裂施工作业。该系列新型压裂泵阀箱通过材料、结构、制造工艺的创新,内腔结构采用适合双导向杆阀,整体式结构取代分体式结构,并应用了静压自增强处理技术、滚压处理技术、喷丸强化处理技术,具有耐(超)高压、工作稳定、安全性能高、使用寿命长等特点。在高压力、大排量、长时间持续施工作业的恶劣工况中,能够良好抵抗腐蚀及交变疲劳应力,在70~105MPa工作压力下使用寿命提高到200小时以上,工作时间超过国内同类产品30%以上,有效降低了作业成本。     

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。     

泵阀弹簧对石油压裂泵性能影响的试验方案

泵阀作为压裂泵液力端的关键部件和易损部件,它工作的好坏直接影响到压裂泵的性能和使用寿命。弹簧是直接与压裂泵泵阀接触的重要部件。弹簧性能的好坏将对压裂泵的工作性能起到重要作用。通过试验方法测得弹簧与泵阀联合工作的特性,寻找最佳的弹簧刚度对研究泵的吸入、排出性能具有非常重要的意义,提出了泵阀弹簧对石油压裂泵性能影响的试验方案,包括试验原理、试验方案和数据处理方法等。     

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。     

用于压裂的1400大气压增压泵

压裂泵是进行油井酸化和加砂两种压裂工艺以增产原油的关键设备。目前高冲次压裂泵存在的最大问题是在砂粒的作用下,泵阀和柱塞寿命较短。尽管有些国家在改善泵阀等结构及其材质和处理工艺方面做了一定的工作,相应延长了泵的使用寿命,但问题仍未彻底解决。美国哈利伯顿(Halliburton)公司针对上述问题提出了一种长冲程低冲次增压泵,可以大大延长泵阀和柱塞的寿命,同时还在很大程度上改善了系的各种工作性能,可供参考。     

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。     

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。     

影响500压裂泵易损件寿命的因素及应采取的措施(中)

<正> 前面讨论了影响易损件寿命的各种因素和泵阀的运动规律,下面就阀胶皮、阀盘、阀体、阀座、柱塞和盘根等的结构设计、材料和现场维修保养等应采取的措施加以讨论。 (一) 阀胶皮 1.结构设计 目前,国内外压裂泵阀胶皮结构分为两种:一种为平面型;另一种为圆弧型(图8)。引进的美国BJ公司佩斯梅克泵和道威尔公司压裂泵及国产500型、850型、1200型均采用     

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。     

固井压裂泵阀理论研究与应用

固井压裂泵是固井压裂设备的核心部件,固井车、压裂车及其撬装设备要实现其功能主要依靠其上装的柱塞泵。固井压裂泵泵送的液体排量具有脉动性,受柱塞数目和入值影响,同时泵阀的开启和关闭是动态的,且相对曲轴（或柱塞）具有轻微的滞后即开启和关闭滞后。固井压裂泵阀系统主要设计参数有：泵阀的升程、凡尔座内孔直径、凡尔弹簧的刚度及其预压缩量等,我们用试验验证了这些参数对固井压裂泵容积效率的影响。客积效率是衡量固井压裂泵性能的重要指标,研究泵阀理论合理设计这些参数可提高容积效率1%-3%。     

一种新型注水泵泵阀

油田现有注水泵泵阀为吸入阀和排出阀2套独立的泵阀,维修很不方便。鉴于此,研制了一种整体泵阀,即将2套独立的泵阀合二为一,以优化泵阀结构,方便维修。这种新型泵阀主要由组合阀体、组合进液阀片、组合进液阀片体、组合排液阀、弹簧座、销子和弹簧等组成。阐述了泵阀的结构特点、工作原理以及试验情况。现场应用表明,新型泵阀的使用寿命比原有泵阀至少延长了1倍,有效地解决了原泵阀存在的问题,提高了注水系统的可靠性和注水工作效率。     

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。     

爆炸自增强法室内试验初步成功

<正> 对形状复杂的高压和超高压设备(如压裂泵阀箱等)进行自增强处理(又称自紧、超应变处理),是提高弹性承载能力和疲劳寿命最有效的方法之一。目前应用较广泛、工艺较成熟的是静液压自增强法(美国一些压裂     

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。     

淬火温度对30CrNi2MoV钢力学和耐蚀性能的影响

为了探索调质处理中淬火温度对新型压裂泵阀箱材料用钢30CrNi2MoV力学性能和耐蚀性能的影响,研究了3种热处理工艺:(1)相变点以下780℃淬火+620℃回火;(2)相变点附近830℃淬火+620℃回火;(3)相变点以上880℃淬火+620℃回火。并将3种工艺处理后的锻件与原始锻件性能进行对比。研究结果表明:原始锻件力学性能和耐腐蚀性能最差,经过热处理后其综合性能都得到较大幅度的提升;随淬火温度的增加,试样的强度和硬度随淬火温度的增加而增加,塑性降低;热处理后试样拉伸断裂属于韧性断裂;冲击性能在830℃淬火+620℃回火时达到最大,淬火温度为830℃时材料耐腐蚀性能最好。综合考虑力学性能和耐蚀性能,建议压裂泵阀箱用钢30CrNi2MoV在830℃左右进行淬火。     

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。     

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。     

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。