钻井泵空气包动力学的初步分析

本文在考虑了导管和排出管线中液体惯性影响的基础上建立了空气包以后管线中液体流量的微分方程．在将钻井泵排量表达为傅里叶级数展开式后，求出了液体流量的表达式．文章分析了影响空气包效能的若干因素，认为频率完全匹配（ω＝ω）可使空气包效能达到最佳，但即使在ωｃ＜ω时，也不会出现空气包加剧波动的负效应现象．文章提了了为了避免空气包尺寸过大，不一定以频率完全匹配作为设计原则，仍可用压力不均度不超过允许值作为设计依据．文章给出了计算空气包体积的动力学公式，并认为在现有钻井泵参数条件下，它和常规公式差别不大，但对大流量高速泵，二者可能有较大差别．     

泵阀滞后角影响下的钻井泵空气包排出管路流量的研究

本文在考虑泵阀滞后角的影响后,通过建立空气包动力学方程,推导出三缸单作用钻井泵空气包后排出管路流量的表达式,并论证了滞后角对排出管路流量的影响。     

关于往复式钻井泵理论计算中的几个问题

本文用统一的角参数表达式描述往复式钻井泵活塞的运动规律和泵的流量,给出了钻井泵液流速度系数和加速度系数的定义和计算公式,从理论上讨论了钻井泵的吸入及空气包剩余液量的计算问题,并导出有关的计算公式。     

钻井泵空气包自动气动增压充气装置研制

阐述了钻井泵空气包自动气动增压充气装置研制的现实意义、设计指导思想和设计方案的确定,讨论了主要参数的拟定。空气包自动气动增压充气装置的研制为钻井泵的正常工作和安全优质钻井提供了可靠保证。     

三缸钻井泵空气包的动力特性分析

当空气包的固有频率等于压力脉动频率时,它就具有最佳的压力脉动衰减能力,而这种衰减能力可由文中提出的压力脉动衰减系数β来衡量。本文讨论了各参数对空气包动力特性的影响,为设计者提供了改变空气包体积的依据,即改变空气包颈管的直径以改变其阻尼是比较有效的方法。对现场使用的API推荐的75.2L空气包进行了分析计算,当这种空气包与SL 3NB-1300A型泵相匹配,泵的工作压力在20～30MPa范围内,它具有良好的衰减压力脉动的能力。就目前的现场条件,当该泵的工作压力为20MPa左右时,充气压力应为4MPa,当工作压力为25MPa左右时,充气压力应为5MPa.     

凸轮泵内部瞬态流场的动网格数值解析

根据凸轮泵啮合特性建立了渐开线方程,当型线方程的压力角介于40°~50°时,共轭转子相对运动时不产生干涉效应.为了阐明压力角对转子型线方程和几何参数的影响,基于FLUENT动网格模型和局部网格重构的网格变形技术,应用RNG k-ε湍流模型及PISO算法对凸轮泵内部流场进行数值解析.通过定量监测排出端流量波动和吸入端压力脉动,获得不同压力角和不同工况下,流量波动和压力脉动的瞬态特性.结果表明:凸轮泵排出端流量和吸入端压力呈周期性变化,当转子压力角逐渐增大时,二者有减小的趋势;转速是影响流量波动和压力脉动的主要因素,随着转速升高,排出端流量和吸入端压力提升明显,脉动现象明显;当转速升高到一定程度后,排出端速度与吸入端压力的脉动值增加较少.     

单-双蜗壳泵隔舌区压力脉动及径向力特性分析

为揭示单-双蜗壳离心泵的不同水力特性,应用商业软件FLUENT,采用RNGk-ε湍流模型和滑移网格技术,对单-双蜗壳双吸离心泵进行不同工况下三维非定常湍流数值模拟,得到不同蜗壳隔舌区计算点的压力脉动情况,并对其进行频域分析.结果表明:单蜗壳离心泵在设计工况及大流量工况下,压力脉动频率以叶片通过频率为主;在小流量工况下,压力脉动频率以低于1倍叶片通过频率为主,在0.6倍设计流量工况下,其压力脉动最大幅值约为设计工况下1.13倍.双蜗壳离心泵在小流量、设计流量及大流量工况下,压力脉动频率均以叶片通过频率为主,在0.6、0.8和1.2倍设计工况下,其压力脉动最大幅值分别约为设计工况的6.59、3.12和4.55倍.相比较于单蜗壳泵,双蜗壳泵能有效地平衡径向力,在偏离设计工况下径向力变化不大.     

S形贯流泵装置水力模型非定常水动力特性分析

水力模型的非定常水动力特性对泵装置的安全运行稳定性具有重要影响,在考虑了水力模型与流道的水力相互作用基础上,采用雷诺时均Navier-Stokes控制方程和RNG k-ε湍流模型对多工况时S形贯流泵装置进行了全流道非定常数值模拟,分析了水力模型的非定常水动力特性.泵装置非定常数值预测结果与试验值进行对比,验证了数值模型的可信性.计算结果表明:随叶轮的旋转,叶轮轴向力的变幅小于径向力的变幅,在小流量工况时径向力变幅最大.不同工况时叶轮的非定常脉动轴向力受转频的影响程度大于非定常脉动径向力,轴向力和径向力的脉动主频均以低频为主.在叶轮的1个旋转物理周期内叶轮的径向力分量呈蝶形分布.随流量的增大,径向力的平均值也增大,绕Z轴方向的扭矩则逐渐减小.相比大流量和小流量工况时,叶轮叶片的脉动比值在高效工况时最小,表明偏离高效工况运行时,叶轮受周期性水动荷载的影响较大,应尽量避免泵装置在偏离高效工况区域运行.随流量的增大,导叶片的脉动比值也增大.     

3NB2200型大功率钻井泵的泵压分析研究

钻井泵是输送泥浆及执行钻井水力程序的关键设备,其性能与可靠性在钻井作业中的重要性已为人们所公认.泵压的高低直接影响到高压喷射钻井的速度.为了保证大功率钻井泵具有高泵压,提高钻井泵的效率和钻井的速率,对影响钻井泵的排出压力因素做了分析,为今后大型钻井泵的设计及使用提供参考.     

基于可靠性分析与状态监测的钻井泵剩余工作寿命预测

在对大量同类钻井泵的大修间隔时间数据进行概率统计分析的基础上,求得与钻井泵的运行可靠度相关的特征参数,在宏观上提供钻井泵寿命预测的依据.动力端中情况最差的轴承的寿命可代表钻井泵的寿命,所以将状态监测所得的经优选的各域振动信息作为神经网络系统的模糊输入向量,通过径向基神经网络求出轴承的故障隶属度,作为轴承理论寿命计算公式的修正系数,由此解决钻井泵剩余工作寿命的预测问题,进而获得钻井泵剩余工作寿命.实际预测结果证明了预测方法的科学性和合理性.     

跳汰机交流液压系统中气体液压弹簧参数优化

蓄能器是跳汰机系统的重要组成部分，对于提高效率、减少压力波动、保证系统有良好的动态过程具有重要作用。本文在简要说明气囊式蓄能器在跳汰机交流液压系统中的高、低压两种应用的基础上，对作为气体液压弹簧的高压蓄能器工作容积的选择与充气压力的问题进行研究，并在跳汰机工作参数确定的前提下，合理进行交流液压系统中气体液压弹簧的参数优化。     

海底泵举升系统回流管道内钻井液举升效率

海底泵举升系统是无隔水管钻井液回收(riserless mud recovery,RMR)钻井技术的核心设备,该系统将钻井液和钻屑通过回流管道泵送至钻井平台,能够有效解决深水钻井作业所遇到的泥浆密度窗口过窄的难题,同时能够降低对海洋钻井平台的要求。回流管道作为钻井液和钻屑返出海面的通道,其设计的合理性关系到整个举升系统能否有效运行。结合由钻井液和钻屑组成的混合流体在回流管道内的流动特性,建立回流管道内混合流体流动的控制方程,探究混合流体的流态判别方式,分析回流管道内钻井液举升效率的影响因素。研究成果有望为海底泵举升系统回流管道的设计提供理论依据。     

进口条件对组合叶轮性能的影响

随着水泵的高速化 ,离心水泵空蚀问题的研究越来越重要 离心泵进口加装诱导轮形成组合叶轮是提高离心泵空蚀性能的有效手段之一 ,而目前诱导轮对泵性能的影响机理仍不是很清楚 ,且设计原则也不完善 本文对带有诱导轮的离心水泵的性能进行了实验研究 实验中采用直观的表面油膜法记录和定性地描述诱导轮表面的流动情况 通过对具有两种不同结构的进水管的组合叶轮进行性能实验研究发现 ,改变组合叶轮泵的进口结构 ,可以有效地改善诱导轮内部的流动情况和泵的外部特性     

MG系列采煤机主油泵的可靠性仿真

为了对MG系列采煤机主油泵进行可靠性分析,探讨提高其可靠性的途径,进而提高采煤机的工作可靠性,运用计算机随机模拟方法对其进行可靠仿真,得到主油泵各项可靠性指标.仿真结果表明,工作油液污染是主油泵发生故障的主要原因,提高主油泵零部件表面处理硬度及硬化层深度和滤油器的精度,可以降低油液污染所带来的危害.同时,仿真结果也为主油泵的维护和检修提供了依据.     

钻井泵缸套活塞材料磨损关系的探讨

本文应用多元回归分析方法研究了钻井泵缸套材料的磨损量与其硬度的关系、活塞与缸套对磨时活塞材料的磨损量与缸套的光洁度的关系、建立了磨损量的回归方程,并求得了磨损率最小的工作条件。     

高压喷射钻井水力参数优化研究

高压喷射钻井技术在国内外诸多油田都已进行了多次试验研究。进行水力参数优化研究可以指导现场作业,提高钻井速度、改善井眼的净化能力。通过对排量和喷嘴组合优选计算,分析了排量和喷嘴组合对立管压力、钻头压降、钻头水功率以及喷射速度的影响规律;并给出了一种高压喷射钻井技术水力参数优化方法。研究表明:当钻井泵排量增大后,各水力参数总体均呈上升趋势但增长速率不同;钻井液过流面积一定时,喷嘴组合的变化对立管压力影响较小;钻井液的过流面积发生微小变化时,钻头压力损耗的变化幅度最大,钻头水功率次之,对立管压力影响最小。最后针对塔河油田盐区某井中深部地层497~4 673 m井段,经优选水力参数后,以得到的推荐参数进行现场施工作业,平均机械钻速达到55.48 m/h,与邻井同井段(15.32 m/h)相比提高262%,该开次完井用时15.33 d,与设计相比节约30.79 d,节约率达到65.5%。     

抽油机电液伺服模拟系统伺服阀前压力脉动的分析

抽油机电液伺服模拟系统伺服阀前压力脉动的主要原因是油泵输出压力的脉动和伺服阀输出流量的变化．伺服阀前压力脉动和伺服阀输出流量的变化．伺服阀前压力脉动会影响抽油机悬点运动规律的模拟精度且冲次愈高影响愈严重．抑制和减弱伺服阀前压力脉动的途径是合理选用液压滤波器件，对有蓄能器滤波和无蓄能器滤波两种工作过程中的伺服阀前村力脉动进行了数字仿真，仿真结果与理论分析基本相符     

管道相交处几何形状对局部阻力影响的研究

在管流过程中沿程流体因克服摩擦阻力作功会有能量损失。而在边界形状有突然改变的局部区域如管道相交处，由于过流断面尺寸突变引起主流脱离边界并形成旋涡则会引起局部能量损失。提出管道相交处局部阻力与边界几何条件之间的量化关系，为设计合理的边界几何尺寸提供必要的理论依据。