CDJY2500型压裂泵曲轴的力学性能分析

为了对五缸压裂泵曲轴进行优化设计,对CDJY2500型五缸压裂泵曲轴进行正常工作载荷下的受力综合分析,建立了压裂泵曲轴的有限元模型。采用有限元仿真计算方法及ANSYSWorkbench对10种危险工况和5种不同连杆载荷下的曲轴应力和总变形量分布规律进行分析。分析结果表明:曲轴的最大应力为180. 23 MPa,位于曲轴1#曲柄销的左侧圆角处,曲轴的总变形量在其两端较大、中间较小,最大为0. 067 815 mm,属于小变形;随着曲轴转角的增大,曲轴最大应力基本上先增大再减小,在180°转角时达到峰值;随着转角的增大,曲轴的总变形量有先逐渐减小后增大、再减小的趋势,在36°转角时取得最大值;最大应力和总变形量均随着连杆载荷的增加而增大,且呈线性关系。因此,在曲轴转动过程中,其危险点主要分布在曲轴颈的圆角处,连杆载荷对曲轴强度有重大影响。研究结果对压裂泵曲轴等关键部件的优化设计及动态性能研究具有重要意义。

JZG18型死绳固定器支臂总成的力学性能分析

现有研究缺乏死绳拉力对死绳固定器力学性能影响的分析。鉴于此,基于JZG18型死绳固定器支臂总成静力学分析,利用有限元分析软件,针对其原始模型受力薄弱位置,提取影响其强度的主要结构参数进行正交优化,确定最优结构参数为:绳轮肋板厚度25~35 mm、绳轮壁厚度42~52 mm、传感器支臂过渡圆角半径120~140 mm、传感器支臂厚度40~50 mm。采用四因素三水平正交试验方法,分析了最大死绳拉力下死绳固定器支臂总成的力学性能,分析结果表明:影响支臂总成结构强度的主因素顺序是绳轮肋板厚度、绳轮壁厚、传感器支臂过渡圆角半径、传感器支臂厚度;死绳固定器受力薄弱位置正交优化组合结构参数为绳轮肋板厚度35 mm,绳轮壁厚52 mm,传感器支臂过渡圆角半径120 mm,传感器支臂厚度50 mm;优化后死绳固定器支臂总成最大等效应力为148.82 MPa,小于其材料许用应力156.67 MPa,正交优化后力学性能增强效果明显。研究结果可为死绳固定器支臂总成的合理设计和使用提供参考。

CD70型高压旋塞阀结构强度及启闭特性分析

高压旋塞阀是石油矿场固井和压裂作业时连接高压管汇的一个不可缺少的重要部件。为了优化现有CD70型旋塞阀的工作性能,对旋塞阀的结构强度与启闭特性进行了系统分析。研究结果表明:①在阀体密封相贯处过渡圆角半径增加的过程中,最大变形量在出口相贯处呈线性增大,最大值为0.1095 mm;最大等效应力在入口相贯处下部,最大值为598.77 MPa,小于材料42CrMo的屈服强度930 MPa。②当过渡圆角半径为5-7 mm时,阀体最大等效应力出现最小值,约为569 MPa,建议阀体密封相贯处过渡圆角半径取5-7 mm。③当阀的开度小于20%时,阀前的高压区和阀后的低压区范围显著增加,阀内开始出现剧烈的回流和漩涡现象,最大速度可达329.5 m/s,最大压力163 MPa;该最大压力已经超出了CD70型旋塞阀的额定设计压力104 MPa,呈现不安全因素;旋塞阀的关断过程要迅速,尽量缩短小开度的工作时间。研究结果可为旋塞阀的启闭控制系统设计和压裂泵的操纵规程制定提供参考依据。

小井眼三联合胶塞固井技术及关键工具研究

小井眼三联合胶塞固井技术可以解决小井眼固井顶替量准确控制、管柱验封的技术问题,关键工具为校准塞承压盘,其破裂效果及胶塞的耐磨性能影响着小井眼固井顶替量的准确性。介绍了小井眼三联合胶塞固井技术工艺原理、校准塞结构原理。通过理论计算、模拟分析及室内试验等,对施工工艺及校准塞进行研究。现场试验成功率100%,校准塞破裂盘打开压裂误差小于5%,验证了工艺的可行性及关键工具的可靠性。