钻井泵泵阀失效的动力学分析及泵阀变螺距弹簧设计

从动力学角度阐明了钻井泵泵阀失效的原因。由于各种参数的相互影响，使阀盘产生纵向振谐窜动和径向失稳漂移，这不但延长了阀隙存在时间，还会使三体（阀盘、阀座、磨粒）产生不均匀磨粒磨损（偏磨），最终导致泵阀早期失效。鉴于此，笔者试图设计泵阀的变螺距弹簧，以消除阀盘的纵向振谐窜动和径向失稳漂移，提高泵阀工作寿命。还叙述了变螺距弹簧的设计原则和程序，并进行了设计计算。     

液压驱动式钻井泵的初步研究

液压驱动式钻井泵用变排量泵和动力油缸等代替机械驱动钻井泵的曲柄连杆机构,泵的冲程长,冲次低,排量可变,排出压力波动小,运转平稳。使用液压驱动式钻井泵可取消灌注泵和空气包,可减轻工人的劳动强度和提高钻井效率。     

钻井泵性能参数测试系统

介绍了结合现代高新技术与传统测试方法的钻井往复泵性能参数测试系统，以及对３ＮＢ－１３００Ｚ新型钻井泵进行全面系统测试的部分示例，该系统不仅可用于机械产品的静动态测试分析，同时还可用于设备的在线工况监测和故障诊断，以实现对设备的现代化管理；日前已由跨系统高层次专家鉴定委员会评审通过，获得一致好评。     

新型钻井泵动力端优化设计探讨

针对新型钻井泵十字头导板偏磨严重的问题,进行了结构分析和相关尺寸的优化计算,其结果表明,钻井泵动力端采用偏置式结构,其载荷特性明显优于对心式结构,能使十字头外摩擦副正压力降低66％,可有效地防止十字头导板的偏磨。     

钻井泵泵阀流场动态仿真分析

针对钻井泵泵阀使用寿命短且更换次数频繁,严重制约着钻井泵向高压、高冲次及大排量方向发展的现状,利用CFD相关软件对钻井泵在120次/min的额定冲次、阀体锥角为55°的标准泵阀参数及不同锥角、不同冲次情况下泵阀的流场分布情况进行了动态仿真分析。结果表明,随着吸入冲程的进行,流场内最大速度呈现出先增大后减小的趋势;阀隙入口处的流场速度最大,这是阀体锥面底部易产生块状脱落的根本原因;在阀体附近产生较强的漩涡,将带动周围钻井液中的粒子对泵阀及液缸产生强烈的冲蚀作用;随阀体锥角增加和冲次的上升,泵阀内的流场速度分布水平呈上升趋势。     

钻井泵冷缸刺漏与预防

钻井泵冷缸刺漏是钻井泵在现场使用中存在的一个较严重的问题。刺漏是由气蚀引起的,因此预防冷缸刺漏应从预防冷缸气蚀入手。气蚀发生的条件与气泡密切相关,气泡在真空时从钻井液中溢出形成气团,并紧靠缸壁;气团在压缩时因承压能力低而产生爆炸,从而引起缸壁产生气蚀作用。所以,改变气泡爆炸的位置,气蚀破坏的部位必将相应改变,从而达到转移和预防气蚀的目的。     

液压钻井泵的设计与试验

液压驱动的钻井泵采用变量液压泵和动力油缸组成液压钻井泵的动力端;液力端和现在使用的三缸单作用活塞式钻井泵相同。该种泵的冲程长、冲次低、排量可调、排出压力波动很小、运转平稳、质量轻、液力端易损件寿命可大幅度提高。并且可以取消空气包、安全阀及灌注泵。经试验,所研制的液压钻井泵能正常运行,国产液压件能满足工作的要求。随着钻井技术的迅速发展,特别是深井、超深井及水平井技术的发展,对钻井泵的要求越来越高。要求钻井泵功率大、质量轻、排量大、泵压高而且可调、适应能力强、易损件寿命长。现用的曲柄连杆式三缸单作用活塞式钻井泵已经很难满足钻井工艺的要求。研究、设计、制造新型结构的钻井泵已是大势所趋,而液压驱动的钻井泵是当前国内外研究的重点。     

钻井泵中心拉杆密封装置的结构改进

针对钻井泵中心拉杆原有密封装置结构易失效的问题,通过改进结构,增加浮动套机构,减少磨损,延长了密封圈的使用寿命。     

海洋平台钻井泵甲板动力分析与优化

钻井泵工作时长期受到循环往复动力作用,其振动特性使邻近局部甲板区域产生一定振动,甲板的振动反过来也影响钻井泵的正常运作。为了对钻井泵下部平台结构动力特性进行分析,以某海洋平台上部钻井支持模块为研究对象,采用ANSYS软件建立了符合结构实际装载的精准模型,对结构进行模态分析和谐响应分析。分析结果表明:基于原始设计参数的钻井泵下甲板共振范围与钻井泵工作频率十分接近;通过对甲板骨材进行优化,调整甲板骨材型号提高了结构刚度,使下甲板共振范围避开了钻井泵工作频率,结构更加合理。所得结果可为海洋平台钻井泵甲板结构优化提供思路和技术支持。