高速冲击下压裂液颗粒对压裂泵胶圈的冲蚀磨损

1

作者 李煜 张杰 +5 位作者 王安帅 韩洪阁 刘聪 曾兴昌 周小明 于学会 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 2024年第9期66-74,共9页

【目的】研究压裂泵的泵阀胶皮冲蚀磨损的影响因素。【方法】采用有限元软件COMSOL建立3 500 HP压裂泵液力端阀体流域模型,分析颗粒浓度、颗粒直径以及阀体锥角等因素对胶圈冲蚀磨损的影响。利用有限元软件ABAQUS建立胶皮的单颗粒和多... 【目的】研究压裂泵的泵阀胶皮冲蚀磨损的影响因素。【方法】采用有限元软件COMSOL建立3 500 HP压裂泵液力端阀体流域模型,分析颗粒浓度、颗粒直径以及阀体锥角等因素对胶圈冲蚀磨损的影响。利用有限元软件ABAQUS建立胶皮的单颗粒和多颗粒冲蚀力学模型,分析颗粒形状、冲蚀速度、冲击角度和冲击次数等因素对冲蚀磨损性能的影响。【结果】(1)为改善胶圈磨损状态,阀体锥角最好不要小于70°;颗粒浓度越小,胶圈的磨损程度越低;固体颗粒直径增大2倍时,两相速度增加25%左右,对泵阀的磨损影响不大。(2)随着冲蚀速度的增加,冲蚀磨损程度也增大;胶皮在低攻角下更易吸收尖锐颗粒的能量,而在90°冲击下更易吸收圆钝颗粒的能量;多次冲击作用下,圆钝颗粒会导致胶皮疲劳失效,而尖锐颗粒则导致材料表面拉伸失效。【结论】对于3 500 HP压裂泵,可通过降低固相浓度,增大阀锥角以及减少固体颗粒的尖锐程度等方法减少胶圈的冲蚀磨损。 展开更多

关键词 压裂泵 泵阀 胶皮 冲蚀磨损

下载PDF 职称材料

游车-天车-绞车系统运动及动力学特性探讨 被引量：10

2

作者 曾兴昌 栾苏 +3 位作者 姚爱华 周忠祥 邓平 杨红刚 《石油矿场机械》 2009年第3期54-57,共4页

起升特性"偏软"、起下钻过程时间长和效率低是钻机普遍存在的一个问题。如果一味保守地选配大一级的电机和相应的电控系统,又会造成电机功率利用率低的问题。为了定量把握由于速度变化而引起的载荷变化规律,找出最大载荷工况... 起升特性"偏软"、起下钻过程时间长和效率低是钻机普遍存在的一个问题。如果一味保守地选配大一级的电机和相应的电控系统,又会造成电机功率利用率低的问题。为了定量把握由于速度变化而引起的载荷变化规律,找出最大载荷工况,运用了达朗伯原理、虚功原理和质点系动力学普遍方程,推导了n×(n+1)轮系游车、天车及一级传动绞车系统中电机扭矩TD与顶驱大钩加速度a之间的解析关系式,为选择电机及其控制系统提供依据。 展开更多

关键词 钻机 游吊系统 运动学 动力学 特性

下载PDF 职称材料

大功率钻井泵发展现状与应用 被引量：15

3

作者 曾兴昌 宋志刚 +1 位作者 黄悦华 蒲容春 《石油矿场机械》 2014年第9期56-59,共4页

钻井泵的发展趋势为大功率、大排量、高泵压和轻量化,对可靠性的要求不断提高,缸数由双缸到三缸再到多缸,有增加的趋势。介绍了近年来大功率钻井泵的技术新发展。与三缸泵比较,五缸泵具有排量与压力波动小、运行平稳、易损件寿命长等优... 钻井泵的发展趋势为大功率、大排量、高泵压和轻量化,对可靠性的要求不断提高,缸数由双缸到三缸再到多缸,有增加的趋势。介绍了近年来大功率钻井泵的技术新发展。与三缸泵比较,五缸泵具有排量与压力波动小、运行平稳、易损件寿命长等优点;曲柄轴、剖分式滚动轴承、十字头与拉杆之间的球铰连接等新型结构,在提升钻井泵可靠性、稳定性和轻量化方面效果明显。 展开更多

关键词 钻井泵 水力特性 易损件 可靠性

下载PDF 职称材料

HQ1400型压裂泵蜗杆花键轴强度及寿命分析 被引量：2

4

作者 曾兴昌 钟功祥 梁政 《西南石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期109-112,共4页

在花键轴材料分析及机械性能测试的基础上,通过花键轴载荷分析,利用Pro/E和Pro/M对花键轴进行强度和疲劳寿命分析,证实花键轴的断裂机理就是疲劳断裂,并从设计、材料选择、加工制造、质量控制等方面提出了针对性的措施,认为:在改进设计... 在花键轴材料分析及机械性能测试的基础上,通过花键轴载荷分析,利用Pro/E和Pro/M对花键轴进行强度和疲劳寿命分析,证实花键轴的断裂机理就是疲劳断裂,并从设计、材料选择、加工制造、质量控制等方面提出了针对性的措施,认为:在改进设计和制造蜗杆花键轴时,应该选用50CrMoA,调质处理加表面淬火,控制钢中的S、P、Cu含量,适当加大花键轴的直径,同时加大齿根圆角半径,以提高花键轴强度和寿命。 展开更多

关键词 压裂泵 花键轴 载荷分析 强度分析 寿命分析

下载PDF 职称材料

HQ1400型压裂泵主曲轴有限元分析及改进设计 被引量：1

5

作者 曾兴昌 钟功祥 +1 位作者 梁政 庞然 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期56-59,4,共5页

HQ1400型压裂泵是20世纪90年代初从美国Halliburton引进的高技术产品,经过十余年的使用,部分零部件已经不同程度的损坏。针对HQ1400型压裂泵存在的问题,对泵开展了全面的改进、创新和国产化设计工作。曲轴是泵关键的零部件之一,通过对HQ... HQ1400型压裂泵是20世纪90年代初从美国Halliburton引进的高技术产品,经过十余年的使用,部分零部件已经不同程度的损坏。针对HQ1400型压裂泵存在的问题,对泵开展了全面的改进、创新和国产化设计工作。曲轴是泵关键的零部件之一,通过对HQ1400型压裂泵主曲轴进行有限元分析,计算出曲轴的应力、变形和疲劳寿命,为曲轴的结构改进设计提供理论依据。 展开更多

关键词 压裂泵 曲轴 有限元

下载PDF 职称材料

F-1600型泥浆泵阀座的接触分析 被引量：11

6

作者 李洪波 刘振龙 +3 位作者 周天明 曾兴昌 王建川 黄治湖 《石油矿场机械》 2010年第5期26-29,共4页

现场调查F-1600型泥浆泵液力端使用情况,约有80%阀座未达到设计寿命而提前失效。应用有限元软件对阀座、液缸、阀体进行接触分析,探讨了该泵液力端阀座的损坏机理,考察阀座在工作中的应力分布和应变分布情况,找出其失效的原因。根据分... 现场调查F-1600型泥浆泵液力端使用情况,约有80%阀座未达到设计寿命而提前失效。应用有限元软件对阀座、液缸、阀体进行接触分析,探讨了该泵液力端阀座的损坏机理,考察阀座在工作中的应力分布和应变分布情况,找出其失效的原因。根据分析结果提出了提高阀座寿命的几点建议。 展开更多

关键词 阀体 阀座 液缸 接触 有限元

下载PDF 职称材料

F-1300钻井泵液力端阀座的接触分析 被引量：3

7

作者 李洪波 曾兴昌 +4 位作者 周天明 贾秉彦 赵永康 廖丽华 白丙建 《石油机械》 北大核心 2010年第5期42-44,共3页

为了延长阀座的使用寿命,提高钻井效率,结合相关资料,利用有限元软件采用接触单元对F-1300钻井泵阀座、阀体、液缸之间的接触应力和静应力进行接触分析。采用轴对称单元建立的有限元模型进行平面分析,且将所有的面-面接触均简化为线-线... 为了延长阀座的使用寿命,提高钻井效率,结合相关资料,利用有限元软件采用接触单元对F-1300钻井泵阀座、阀体、液缸之间的接触应力和静应力进行接触分析。采用轴对称单元建立的有限元模型进行平面分析,且将所有的面-面接触均简化为线-线接触。分析结果表明,阀座失效的主要原因是阀座与阀体之间中下部的接触应力过大及阀座中下部的Mises应力过大;阀座与液缸的接触应力及两者的Mises应力都较大。要提高阀座的接触应力和抗胶合能力,应该提高阀座与液缸和阀体接触部位的局部硬度,阀座与液缸和阀体的接触应力约70MPa为宜。 展开更多

关键词 F-1300钻井泵 阀座 液缸 接触分析 有限元

下载PDF 职称材料

深井高温抽油泵泵筒-柱塞间隙对漏失影响研究 被引量：8

8

作者 蒋发光 张敏 曾兴昌 《石油机械》 2016年第6期102-105,112,共5页

现有文献中,抽油泵漏失计算研究重点集中在泵结构形变等方面,高温引起热变形后对漏失的影响研究不够充分,导致泵漏失计算误差较大。鉴于此,将抽油泵简化为双层圆筒组合空心圆柱体,在研究泵圆环模型的热变形理论基础上,引入修正的弹性模... 现有文献中,抽油泵漏失计算研究重点集中在泵结构形变等方面,高温引起热变形后对漏失的影响研究不够充分,导致泵漏失计算误差较大。鉴于此,将抽油泵简化为双层圆筒组合空心圆柱体,在研究泵圆环模型的热变形理论基础上,引入修正的弹性模量和热膨胀系数,开展泵筒、柱塞随温度改变的热变形量研究,并借助泵漏失计算研究成果,完成泵筒-柱塞间隙与高温抽油泵漏失量计算。研究出温度、沉没度以及泵挂深度与漏失量之间的定量关系,提出通过对沉没度、泵挂深度的选择和提高间隙配合精度来有效降低抽油泵漏失量。研究结果可为深井高温抽油泵设计、选用、加工与间隙计算提供依据。 展开更多

关键词 抽油泵 深井 高温 间隙 漏失量

下载PDF 职称材料

可靠性技术在钻井泵质量提升中的应用思考 被引量：1

9

作者 王进全 曾兴昌 蒲容春 《石油工业技术监督》 2013年第10期52-55,共4页

钻井泵是石油钻机的核心设备,可靠性不足始终是其最突出的质量问题,阐述了如何在设计、制造、试验、使用和管理中全面引入可靠性技术,不断提高钻井泵产品的可靠性水平。实践中,应严格执行API SPEC Q1质量规范和API SPEC 7K标准,同时加... 钻井泵是石油钻机的核心设备,可靠性不足始终是其最突出的质量问题,阐述了如何在设计、制造、试验、使用和管理中全面引入可靠性技术,不断提高钻井泵产品的可靠性水平。实践中,应严格执行API SPEC Q1质量规范和API SPEC 7K标准,同时加强可靠性理论知识的学习与应用,加强可靠性管理力度,推动可靠性技术在钻井泵及其他石油装备中的应用与发展。 展开更多

关键词 可靠性技术 钻井泵 质量

下载PDF 职称材料

F-1600泥浆泵液力端阀座的有限元分析

10

作者 薛苏玲 李洪波 +4 位作者 康亮 周天明 张福 冯利杰 曾兴昌 《机械工程师》 2009年第8期103-104,共2页

针对吐哈油田使用的F-1600泥浆泵液力端阀座损坏严重——现场使用的阀座有60%未达到预期寿命而提前破坏、更换频繁等问题,探讨了该泵液力端阀座的损坏机理。应用ANSYS软件对其进行了有限元分析,考察阀座在工作中的应力分布和应变分布情... 针对吐哈油田使用的F-1600泥浆泵液力端阀座损坏严重——现场使用的阀座有60%未达到预期寿命而提前破坏、更换频繁等问题,探讨了该泵液力端阀座的损坏机理。应用ANSYS软件对其进行了有限元分析,考察阀座在工作中的应力分布和应变分布情况,找到了最大应力位置和危险截面,其位置与现场失效情况相符,根据阀座的应力应变分布情况提出了改进办法,并将改进结构的阀座应用于油田现场,效果良好。 展开更多

关键词 液力端 阀座 有限元

下载PDF 职称材料

压裂泵滑动轴承流体动压润滑性能研究 被引量：1

11

作者 王安帅 于学会 +2 位作者 曾兴昌 周小明 杨雷宇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期16-22,共7页

压裂泵的十字头滑履与导板间隙、供油流量和油压等关键参数,目前主要通过工程经验进行调节,缺乏科学依据,易致导板磨损和烧瓦,严重影响压裂泵服役寿命。针对以上问题,建立3500HP压裂泵的轴瓦、轴承间隙及润滑油组成的流体力学系统,利用... 压裂泵的十字头滑履与导板间隙、供油流量和油压等关键参数,目前主要通过工程经验进行调节,缺乏科学依据,易致导板磨损和烧瓦,严重影响压裂泵服役寿命。针对以上问题,建立3500HP压裂泵的轴瓦、轴承间隙及润滑油组成的流体力学系统,利用计算流体力学软件Fluent进行滑动轴承的流场分析,考察润滑油黏度、轴瓦间隙、润滑流量、润滑油压对压裂泵用滑动轴承的影响。结果表明:随着滑履与导板间隙的减小,导板的形变与应力会增大,最优导板间隙为0.5 mm左右;增大供油流量会使导板的形变与应力降低,供油流量最好不低于2.2 L/min;增大供油黏度会使导板的形变与应力变大,在0.2~0.4 Pa·s范围内供油黏度越小越好;随着供油油压的增大,导板的形变与应力增加显著,当油压大于4 MPa时,导板的应变与应力呈现指数级增大,当供油油压为3 MPa时,导板的形变与应力达到最小值。 展开更多

关键词 压裂泵 滑动轴承 间隙 流场分析 流体动压润滑

下载PDF 职称材料

钻井泵组装式曲轴设计与有限元分析 被引量：4

12

作者 刘红芳 曾兴昌 +1 位作者 罗元清 于书清 《石油矿场机械》 2014年第11期48-51,共4页

介绍了目前钻井泵常采用的整体铸造式、整体锻造式、组焊式、组装式4种结构形式。组装式曲轴可避免整体铸造、整体锻造及焊接等带来的诸多问题,被越来越多的钻井泵设计者所采用。确定芯轴和偏心轮之间合理的装配过盈量是组装式曲轴设计... 介绍了目前钻井泵常采用的整体铸造式、整体锻造式、组焊式、组装式4种结构形式。组装式曲轴可避免整体铸造、整体锻造及焊接等带来的诸多问题,被越来越多的钻井泵设计者所采用。确定芯轴和偏心轮之间合理的装配过盈量是组装式曲轴设计的关键点和难点。应用ANSYS软件的非线性接触分析功能,计算出某新型组装式曲轴的芯轴与偏心轮之间合理的装配关系为H7/t6,可供同类设计参考。 展开更多

关键词 钻井泵 曲轴 过盈装配 有限元分析

下载PDF 职称材料

高压钻井泵阀盖密封及压紧装置研究 被引量：1

13

作者 周小明 曾兴昌 +3 位作者 廖刚 唐文 陈雪娟 田占川 《机械工程师》 2016年第10期119-122,共4页

针对目前高压钻井泵阀盖松动及阀盖密封频繁失效的问题,进行了阀盖密封失效的内因和外因分析,提出了减小阀盖螺纹螺距,使用组合螺母预紧、液压预紧和楔形预紧三种新型阀盖压紧装置,有效地改善阀盖螺纹的预紧效果。提出了采用独立或增加... 针对目前高压钻井泵阀盖松动及阀盖密封频繁失效的问题,进行了阀盖密封失效的内因和外因分析,提出了减小阀盖螺纹螺距,使用组合螺母预紧、液压预紧和楔形预紧三种新型阀盖压紧装置,有效地改善阀盖螺纹的预紧效果。提出了采用独立或增加径向圆柱密封结构,提高了阀盖密封的可靠性。经实践表明,对阀盖密封及压紧装置进行的研究改进措施,有效地解决了高压钻井泵阀盖松动及密封频繁失效的问题。 展开更多

关键词 高压钻井泵 阀盖 密封失效 压紧装置

下载PDF 职称材料

钻井泵组拖撬分析计算 被引量：1

14

作者 何根良 王军伟 +2 位作者 曾兴昌 周小明 廖刚 《机械工程师》 2016年第9期227-229,共3页

采用UG建立拖撬梁的三维线模型,导入Workbench中赋予3D梁单元截面和材料特性,在相应空间坐标点施加载荷和约束,有限元分析的方法能准确计算出拖撬各处梁在不同工况下的应力应变情况。同时对拖撬进行校核计算,保证拖撬的可靠性及经济性。

关键词 钻井泵 拖撬 3D梁单元 有限元

下载PDF 职称材料

C形环在超高压大直径容器密封上的适应性研究 被引量：4

15

作者 蒋发光 钱燕 +1 位作者 曾兴昌 李大洋 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期99-103,共5页

在超高压、大尺寸等恶劣工作环境下,常规密封件容易出现严重变形、强度不够和泄漏等问题,难于满足性能要求。为此选用C形密封环为对象,开展其在超高压大直径密封背景下的适应性研究。建立C形密封环的二维轴对称仿真模型,采用有限元方法... 在超高压、大尺寸等恶劣工作环境下,常规密封件容易出现严重变形、强度不够和泄漏等问题,难于满足性能要求。为此选用C形密封环为对象,开展其在超高压大直径密封背景下的适应性研究。建立C形密封环的二维轴对称仿真模型,采用有限元方法分析有银层和无银层C形密封环的压缩回弹特性;分析C形密封环在定常和变量条件下Mises应力与接触应力变化规律,研究不同压缩量和外压对密封特性的影响。模拟结果与试验数据相近,验证了模型的准确性。结果表明:银层对C形密封环的压缩特性影响较小;包覆层回弹能力明显差于弹簧层,在超高压环境下包覆层更易达到极限强度,较弹簧层更易损坏;径向压缩量在0.65～0.85 mm范围内时,密封环具有良好的安全性和密封性能。研究表明,C形密封环在超高压大直径容器中具有良好的适应性,满足超高压密封要求。 展开更多

关键词 C形密封环 超高压容器 大直径容器 接触应力

下载PDF 职称材料

五缸单作用往复式钻井泵机架强度分析 被引量：3

16

作者 王军伟 曾兴昌 +2 位作者 王小权 郝建旭 李永飞 《机械制造》 2022年第9期20-26,共7页

五缸钻井泵具有排量与压力波动小、运行平稳、易损件使用寿命长等优点,得到大力推广与应用。针对五缸单作用往复式钻井泵机架结构复杂的特点,对五缸单作用往复式钻井泵机架进行强度分析,为五缸钻井泵机架、曲轴、轴承的设计与优化提供... 五缸钻井泵具有排量与压力波动小、运行平稳、易损件使用寿命长等优点,得到大力推广与应用。针对五缸单作用往复式钻井泵机架结构复杂的特点,对五缸单作用往复式钻井泵机架进行强度分析,为五缸钻井泵机架、曲轴、轴承的设计与优化提供参考。 展开更多

关键词 钻井泵 机架 强度 分析

下载PDF 职称材料

液压钻井泵关键技术的研究 被引量：3

17

作者 王军伟 周小明 +3 位作者 代荣军 曾兴昌 郝建旭 李永飞 《液压气动与密封》 2021年第9期45-49,55,共6页

钻井泵主要用于高压下输送高粘度、大密度和高腐蚀性的钻井液。传统钻井泵由于其固有的曲柄连杆结构存在体积大、重量重、压力和流量脉动大的问题,限制了现有钻井泵向大排量、低波动方向发展的极限。该文提出一种液压驱动的直线式钻井泵... 钻井泵主要用于高压下输送高粘度、大密度和高腐蚀性的钻井液。传统钻井泵由于其固有的曲柄连杆结构存在体积大、重量重、压力和流量脉动大的问题,限制了现有钻井泵向大排量、低波动方向发展的极限。该文提出一种液压驱动的直线式钻井泵,经过分析研究,解决了液压钻井泵换向冲击和流量稳定特性的关键技术方案,为我国液压钻井泵的设计、制造及工程化应用提供理论基础。 展开更多

关键词 液压钻井泵 液压驱动系统 旋转换向阀 研究

下载PDF 职称材料

F-1600HL高压钻井泵 被引量：1

18

作者 祖慧玲 曾兴昌 +2 位作者 郝建旭 何根良 周小明 《石油科技论坛》 2015年第B10期46-48,共3页

为了满足深井、超深井、大位移水平井、高压喷射钻井等新型钻井工艺技术的要求,宝鸡石油机械有限责任公司研制了F-1600HL高压钻井泵。该泵最大工作压力为52MPa,为目前国内同功率钻井泵中压力最高,比F-1600钻井泵提高了50.7%,最大排量为5... 为了满足深井、超深井、大位移水平井、高压喷射钻井等新型钻井工艺技术的要求,宝鸡石油机械有限责任公司研制了F-1600HL高压钻井泵。该泵最大工作压力为52MPa,为目前国内同功率钻井泵中压力最高,比F-1600钻井泵提高了50.7%,最大排量为51.8L/s,比F-1600钻井泵增加了11.4%。该泵采用"L"形液缸、双金属缸套、带卸载槽的高压阀、耐高温和油基钻井液的高压活塞、缸套内外冷却装置等新结构、新技术,通过结构有限元分析与优化设计、钻井液介质试验等,确保了该泵在高压和大排量工作时的可靠性。目前,该泵已成功用于7000m及其以上钻机中,并为高压喷射等钻井工艺的实施提供了强有力的装备保障。 展开更多

关键词 钻井泵 高压 大排量 超深井 高压喷射钻井 易损件 寿命

下载PDF 职称材料

钻井泵强制润滑系统改进 被引量：1

19

作者 王亚丽 崔巍 +2 位作者 周小明 曾兴昌 郝建旭 《液压气动与密封》 2022年第8期27-32,共6页

针对现有钻井泵强制润滑系统油压过高和溢流阀溢流严重的问题,应用有限元分析软件Fluent进行润滑管线流道数值模拟计算,对钻井泵的强制润滑管线改进和设计提出建议。

关键词 钻井泵 强制润滑 油量 需求量 改进

下载PDF 职称材料

悬重平衡游梁式抽油机的研制 被引量：3

20

作者 杨晓刚 曾兴昌 +2 位作者 张小龙 汪耘舟 姚博 《机械制造》 2021年第9期36-40,共5页

传统游梁式抽油机结构简单、可靠性高、使用维护方便、适应现场工况,但工作效率较低,能耗较大。对此,研制了悬重平衡游梁式抽油机。悬重平衡游梁式抽油机采用长冲程、低冲次、高负荷、大扭矩设计,减小了抽油杆的相对变形值,提高了抽油... 传统游梁式抽油机结构简单、可靠性高、使用维护方便、适应现场工况,但工作效率较低,能耗较大。对此,研制了悬重平衡游梁式抽油机。悬重平衡游梁式抽油机采用长冲程、低冲次、高负荷、大扭矩设计,减小了抽油杆的相对变形值,提高了抽油泵的充满因数和排量因数,延长了抽油杆和抽油泵的使用寿命,实现了高效率、低能耗的总体要求。所研制的悬重平衡游梁式抽油机安全可靠,运转平稳,安装方便,适应性强,可以实现远程控制。 展开更多

关键词 抽油机 设计 结构 原理

下载PDF 职称材料