钻井泵阀冲击力的应变测试方法

介绍了在泵阀试验台上,采用应变测试技术测试泵阀关闭时冲击力原理和方法以及部分测试结果,通过测试表明,泵阀关闭时的冲击力可以通过电测的方法得到,而避免了采用脱离实际的纯理论分析和计算.     

钻井泵泵阀与阀座间的接触应力分析

在分析钻井泵泵阀与阀座间的接触应力时 ,在泵阀与阀座接触面上引入了接触单元并建立了接触模型 ,计算时采用有限元分析软件 ,将接触单元划分为网格 ,定性地分析了接触应力的分布规律。分析表明 ,阀座的变形首先从接触锥面的下半部分开始 ,逐渐向两侧扩展 ,较大的综合应力出现在阀座的右上角及阀座通孔上部的三分之一处 ;阀座接触锥面的两端接触应力较大 ,最大点出现在锥面下端 ,在中间部位呈线性分布     

油田高压往复注水泵泵阀故障分析与改进

通过对 3H— 8/ 4 5型高压往复注水泵泵阀的结构分析和设计核算 ,得出泵阀失效的原因是泵阀设计升程过大 ,阀孔流速过高以及阀杆直径较小。为此 ,对阀结构和导向定位做如下改进 :(1 )将缸体阀座腔孔定位改为阀座和阀套一体定位 ,加大阀组件与缸体阀孔间隙 ;(2 )将阀打开时升程限位点改到阀密封面背面 ,阀杆导向放在阀孔内 ,阀杆根部圆弧过渡 ,没有退刀槽 ,避免应力集中。改进后泵的故障停运率降低了 80 % ,泵阀寿命提高到 4个月     

基于MATLAB的钻井泵阀运动特性分析

利用MATLAB软件对钻井泵阀阿道尔夫微分方程进行了数值求解,并构造了描述阀盘关闭阶段的简化模型,准确地分析了阀盘的运动特性.通过对不同阀盘锥角的锥阀进行仿真计算得出,当阀盘下底面直径一定时,随着阀盘锥角的增加,阀盘的关闭速度及关闭冲击力都相应地减小,进而可以有效改善阀盘冲击阀座形成的冲击疲劳.该结论对泵阀的优化设计及延长泵阀使用寿命有重要的指导意义.     

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。     

高压闸阀阀板与阀座摩擦因数的试验研究

在打开完全关闭状态的闸阀时,由于闸板与阀座密封面充分接触,使闸板与阀座密封面滑动摩擦力达到最大值,导致阀板驱动机构所受力也达到最大值.为确保设计的阀板驱动机构能在阀门全关状态下顺利打开阀门,必须较准确地计算出阀门与阀座之间的摩擦力,而阀门与阀座的摩擦因数难以确定.通过试验的方法测出了油气田现用闸阀的阀门与阀座的摩擦因数,为设计提供了重要基础数据.     

高压往复泵锥形阀结构优化设计

以提高高压往复泵锥形阀的使用寿命为目的，研究了有限元法与最优化方法相结合的泵阀结构设计方法。文中给出了阀体和阀座的单元划分、载荷处理以及边界条件的确定方法。以阀体锥面上的最大综合应力为目标函数，以强度约束和尺寸约束为约束条件，建立了泵阀结构优化设计的数学模型，给出了求解方法。计算实例表明，通过优化设计可以有效降低阀体和阀痤锥面上的最大应力。     

固定式平台吊机底座加强筋板疲劳分析

固定式海洋平台上的吊机承受往复荷载,吊机底座相关结构在设计时需要考虑疲劳问题。基于ANSYS软件,建立吊机底座加强筋板的数值模型,依据API-2C规范计算吊机荷载,通过数值分析计算筋板结构的热点应力,并依据DNV-RP-C203规范对筋板结构进行疲劳校核,建立一套吊机底座加强筋板疲劳损伤的计算方法。对关键参数进行敏感性分析,分析不同参数的变化对疲劳应力的影响,可为吊机底座筋板结构设计提供参考。     

科研装置多通锥芯旋转阀

过去我们曾设计了一种阀板式旋转阀,准备在最高温度200℃、真空条件下工作.阀板材料选用聚四氟乙烯塑料,阀座材料为18-8型奥氏体不锈钢.制成后测试时,当温度升到100℃以上,阀板转动费力.原因在于聚四氟乙烯阀板线膨胀系数约为奥氏体不锈钢阀座线膨胀系数的4～5倍,温度升高时,由于线胀系数不同,致使阀座副密封面比压迅速增高,紧紧地压迫弹簧,阀杆转不动,影响操作,这样即使强行操作也容易造成密封面的磨损.     

螺杆式旋冲工具凸轮机构性能测试装置设计及试验研究

螺杆式旋冲工具通过增加轴向冲击功能来提高破岩能量的方式,可以有效地提高研磨性强、可钻性差的复杂地层机械钻速。而针对目前螺杆式旋冲工具凸轮机构性能参数缺乏有效的室内测试装置及方法的问题,自主设计了可满足不同凸轮机构类型冲击力、冲击频率和损耗扭矩的测试装置,并开展了静压力、转速、螺旋面数量、冲程高度作用下滚轮—凸轮机构和双凸轮机构的冲击力、冲击频率和损耗扭矩等性能参数的试验研究,明确了冲击力、冲击频率和损耗扭矩参数的变化规律及主要影响因素,获取了冲击力和冲击频率的计算公式,掌握了滚轮—凸轮机构和双凸轮机构在损耗扭矩方面的差异性,为螺杆式旋冲工具的性能参数计算及凸轮机构类型优选提供了理论依据。     

钻井泵阀位移测试系统及位移测试

在研究钻井泵阀的运动规律时，为了避免因纯理论的推导而得出不切实际的结论，在泵阀试验台上采用自行设计的测试系统，对泵阀位移及运动规律进行了测试。通过测试和分析，得出了泵阀关闭速度与泵压基本无关、泵阀关闭时的冲击能较小的结论。实践表明，泵阀位移及运动规律的测试精度能满足理论分析的要求。     

直井钻井时基于截面法的中性点计算新方法

建立直井钻井时复合钻柱局部理论模型,根据截面法推导出复合钻柱任意截面的有效轴向力计算方法。建立直井钻井复合钻柱整体模型,结合局部理论模型结论推导出实际钻井工况下复合钻柱有效轴向力计算公式和考虑液体摩阻力下及射流冲击力下钻压增量计算公式,给出了新的中性点计算方法。经实例比较分析,推导出的中性点计算公式的精度高,但计算复杂,建议在深井和超深井的钻井设计中选用。     

气体钻井钻柱抗疲劳短节设计与应用

气体钻井过程中由钻柱运动（包括公转和纵向共振） 引起的钻具疲劳断裂,造成了大量的井下钻具事故,成为推广应用气体钻井技术的障碍。为此,设计开发了气体钻井用抗疲劳短节：该短节组装采用花键联接;通过对轴向冲击力作用的下部钻具力学仿真分析,钻进中抗疲劳短节的花键芯轴与花键外筒产生相对位移,压缩筒内二甲基硅油吸收冲击力,从而使安装抗疲劳短节的钻铤应力水平降低30%。现场应用结果表明：安装应用抗疲劳短节的钻柱扭矩参数变化不大,钻进平稳且未发生跳钻现象,钻头受力均匀,钻时比较稳定;出井的短节经探伤检测合格级别为I级,进一步验证了抗疲劳短节可以有效预防钻柱在气体钻井中所产生的钻具疲劳断裂问题,有利于钻柱在气体钻井中长期安全工作。     

钻柱力学特性分析的剪变形理论

在现有三维空间钻柱力学基本方程的基础上 ,考虑横向剪应力和剪应变两因素对钻柱挠曲变形的作用 ,参照S P Timoshenko剪切梁理论 ,针对空间钻柱受力与变形特征 ,引入 ψN 和ψB2个广义位移函数 ,建立了钻柱力学剪变形理论的通用基本方程。以某水平井一单跨钻柱两端简支情况下的二维横向振动为具体算例 ,给出了计算公式。该公式综合描述了横向剪切变形和轴向钻压对钻柱横向振动固有频率的影响 ,是对现有钻柱力学基础理论的补充和完善     

随钻震击器震击力及影响因素分析

以塔里木油田山前地区常用的典型钻具组合为例,计算与分析了震击器在处理卡钻事故过程中的震击力及相关影响因素。计算结果表明,上提拉力以及下压力对随钻震击器的影响最大;提高震击效果的最有效方式为增大大钩上提拉力或下压力;震击器上方钻铤或加重钻杆数越少,震击器产生的震击力越大,深井的解卡效果比浅井好;震击器距卡点越近解卡效果越好。     

井下冲击钻井工具模拟试验装置研制

为了研究井下冲击钻井工具的工作参数对钻头破岩效率的影响规律,研制了井下冲击钻井工具模拟试验系统。该系统主要由钻采工具多功能试验机、动力水龙头、冲击钻井工具模拟装置、钻具、模拟井筒、试验介质循环系统、测控系统等组成。通过钻进岩样试验,分析钻压、冲击频率、冲击幅值、冲击力等参数对钻头破岩效率的影响。为优化冲击钻井工具提供试验数据。     

深水钻井导管喷射过程中钻头与海底土的相互作用

为分析喷射下入导管过程中钻头与海底土相互作用情况,建立了导管下入过程中钻头的力学模型。根据射流理论和土力学的分析,得到了喷嘴射流力与土层临界破坏力的计算方法。研究结果表明,钻头与海底土相互作用力可分为直接作用力和射流作用力,只有当射流力较小时才有钻头直接作用地层的压力,排量是影响其作用力的主要因素。通过对现场实际案例计算,对比出施工过程中射流力与土层抗冲蚀力并得出了喷射下入过程中钻头距井底的高度。该研究成果能够结合具体海域的海底土特性,进行喷射过程中钻头及钻柱受力分析,为深水钻井喷射下入导管的钻井参数设计提供理论依据。     

水平井眼中受压钻柱的临界载荷计算

对水平井眼中钻柱所能承受的临界载荷进行了分析计算，推导出了水平井眼中钻柱临界压力的计算公式。研究表明，水平井眼中钻柱所能承受的临界载荷和所使用钻杆的单根长度有密切关系。钻杆的单根长度越长，钻柱所能承受的临界载荷越小。