采用二次强化技术提高钻井泵缸套使用寿命

介绍了为提高钻井泵缸套的使用寿命采用４５号钢作为缸套材料所进行的二次强化试验，即在中频淬火的基础上再进行激光相变硬化处理。分析了经二次强化处理所形成的强化层硬度高、硬度梯度平坦、支承力强、耐磨性好的机理。经二次强化处理后，缸套表面能获得软硬相间的硬度分布，不仅可使缸套在含砂的钻井液介质中具有很强的抗磨粒磨损能力，而且还有利于形态的协调和应力的释放。现场试验表明，经二次强化处理的钻井泵缸套的使用寿命略高于高铬铸铁双金属缸套的使用寿命，且其成本较低。     

钻井泵泵阀及缸套表面的增碳－钒化处理

针对钻井泵泵阀与缸套的侵蚀－三体磨料磨损导致拉伤、冲蚀成洞、刺成小道的失效形式，提出了对缸套、阀体及阀座工作面进行增破－钒化的处理措施。对２０号钢、２０Ｃｒ钢和２０ＣｒＭｏ钢工件，先渗碳，以增加其表面碳浓度，然后进行钒化处理，由于形成的细小ＶＣ硬质相弥散分布于基体，工件表面一定层深的硬度显著提高，耐磨耐蚀性能大为改善。试验表明，钻井泵泵阀和缸套经增碳－钒化处理后其使用寿命显著延长。     

钻井泵泵阀及缸套表面的增碳－钒化处理

针对钻井泵泵阀与缸套的侵蚀－三体磨料磨损导致拉伤、冲蚀成洞、刺成小道的失效形式，提出了对缸套、阀体及阀座工作面进行增破－钒化的处理措施。对２０号钢、２０Ｃｒ钢和２０ＣｒＭｏ钢工件，先渗碳，以增加其表面碳浓度，然后进行钒化处理，由于形成的细小ＶＣ硬质相弥散分布于基体，工件表面一定层深的硬度显著提高，耐磨耐蚀性能大为改善。试验表明，钻井泵泵阀和缸套经增碳－钒化处理后其使用寿命显著延长。     

组合抽油泵缸套的激光淬火

论述了对内径44～83mm、长度300mm组合抽油泵缸套进行激光淬火的情况。检测结果表明，经激光淬火处理后，缸套内表面硬度达到60～66HRC，硬化层深度达到0．4～0．6mm，缸套直径上变形仅为0．03mm左右，远远小于常规热处理的变形量。实践证明，对组合抽油泵缸套采用激光淬火处理能大幅度提高生产效率，降低生产成本。     

新型耐磨钻井泵缸套试验研究

钻井泵缸套的早期失效主要是耐磨性不足造成的。采用新型耐磨材料与基体材料热膨胀粘合工艺,研制出高抗磨缸套,内层硬度〉70HRC。实验室试验与钻井现场应用结果表明,该缸套的磨损率是国内外高铬高碳双金属缸套的1／25;使用寿命比双金属缸套高50倍。该新型耐磨缸套适用于石油钻井等恶劣工况,能节约钻井成本、提高钻效率。     

钻井泵缸套修复工艺

根据钻井泵缸套失效的具体情况，可采用Ni－P－B_4C化学复合镀和扩径修复工艺予以修复。介绍了Ni－P－B_4C化学复合镀和扩径修复工艺的具体过程，经修复缸套精度、硬度和表面粗糙度均能满足使用要求。现场试验表明，修复缸套的使用性能和使用寿命与新缸套相当，而修复费用仅为同类新缸套价格的25％～40％。     

3NB-1000钻井泵双金属缸套的研制

磨粒磨损是造成钻井泵缸套失效的主要原因,其失效形式有表面凹坑、表层剥落和内表面高压塌陷。新研制的双金属缸套,其内衬采用高铬高碳铸铁,淬火、回火后,硬度达HRC61～68,耐磨性好,金相组织为马氏体+合金碳化物+残余奥氏体。其外套为45号钢,经调质处理后,得到回火索氏体,获得了较好的综合机械性能。这种双金属缸套平均寿命达45Oh。     

水力保护式钻井泵活塞的设计

针对如何提高钻井泵活塞与缸套的寿命问题,提出了改善缸套-活塞摩擦副的工作条件是最有效的方法之一,今采用了水力保护式钻井泵活塞。介绍了水力保护式钻井泵活塞的设计原理与有关的计算方法。     

四川石油管理局钻采设备制造厂 新型料钻井泵双金属缸套获国家专利

由四川石油管理局钻采设备制造厂研制的新材料钻井泵双金属缸套,最近获得国家专利(专利号:ZL 00 2 22546.8)。 目前国内众多钻井泵缸套生产厂家实际生产状况表明,缸套高铬铸铁内套材料仍然停留在KmTBCr18或更低铬含量的水平上(含铬量一般为12%～18%),未有大的突破。随着钻井技术的发展,高泵压、大排量钻井泵对缸套提出了更苛刻的要求,现有双金属缸套难以达到这种要求。国外缸套的内套已很少采用含铬量为12%～18%的高铬铸铁,而采用含铬量为23%～28%,合金碳化物硬度达1400～1800HV的高耐磨铸铁。 为适应钻井工艺的发展,满足国内外用户需求,四川石油管理局钻采设备制造厂于1999年底研制成功了新材料钻井泵双金属缸套。这种缸套在国内首次应用KmTBCr27材料(含铬量为26%～28%)作耐磨层,采用独特创新工艺,成功解决了材料铸造、热处理及机加工等一系列工艺技术难题,具有更高的耐磨、耐腐蚀性能。现场试验表明,在相同工况条件下,其耐磨性比原双金属缸套提高了1倍。同时,产品经外商检测和现场对比使用,证明其各项性能指标达到国际同类产品先进水平。 由于这种缸套性能、质量优良,成本低于国外同类产品,因而在国际市场上具有较强的竞争力,被众多缸套使用公司所接受并持续订货,产品供不应求。2000年实现出口创汇300万美元,产品远销美国、加拿大、中东和北欧等多个国家和地区,深受用户好评。(岳大庆)     

钻井泵活塞与缸套摩擦磨损失效的系统分析

本文运用系统分析的方法对钻井泵易损件和关键件－活塞缸套副的摩擦磨损失效进行了讨论，指出胶心挤伤、刺伤、冲蚀掉块是活塞的主要损坏形式，整体联结强度低、弹性大、易变形是其根源；摩擦磨损、粘着磨损、三体硬粒磨损、刺伤是缸套的主要损坏形式，硬度低是其根本原因。并由失效分析引出了提高缸套孔壁硬度，改进活塞和进行新型设计的对策。