20000 kN钻机提升设备静载试验装置能力提升改造

现有的20000 kN钻机提升设备静载试验装置试验能力和功能已不能满足需要,通过强度和变形计算分析,对其进行了能力提升改造,使其试验能力提升至25000 kN。对改造后的试验装置进行了计量校准,利用该试验装置完成了YC1125游车23000 kN载荷的设计验证试验,验证了试验装置的改造效果。相比于新建试验装置,可节省投资320余万元,并获得良好应用及效益。

隔水管挠性接头试验装置设计

基于隔水管挠性接头的使用工况和功能特点,分析了隔水管挠性接头的试验内容与试验原理,设计了隔水管挠性接头试验装置。该试验装置包括3种类型的试验工装,分别用于水压试验、弯曲循环试验和载荷试验。重点介绍了弯曲循环试验工装和载荷试验工装的结构原理与使用方法。该试验装置可用于模拟隔水管挠性接头在海洋的工况并试验与研究,试验数据与结果可为现场使用提供参考依据。

交流变频钻井泵试验台的研制

针对大功率、超高压(52 MPa)钻井泵的试验问题,设计了采用交流变频控制技术,提高试验能力的试验台架。该试验台架体现了实用性、可操作性、高效节能、环保性;电气传动部分采用具有国际先进水平、成熟技术的交流变频调速系统,实现无级调速;机械传动部分采用单级双速变速箱,试验范围广;电控系统可完成对钻井泵各种参数在线监控和测定。

深水钻井隔水管疲劳试验载荷分析

针对海洋深水钻井隔水管在疲劳试验过程中的加载问题,提出了一种疲劳试验载荷的计算方法。用该方法计算了试样在各种应力幅下进行疲劳试验时的内压数据(轴向载荷),及在偏心块不变状态下加载电机的转速与试样焊缝处交变弯曲应力幅的对应关系(横向载荷)。通过与国外权威机构所进行的深水钻井隔水管疲劳试验数据对比,验证了该计算方法的正确性。此方法可作为深水钻井隔水管疲劳试验外载荷的计算依据。

深水钻井隔水管共振式疲劳试验研究

以深水钻井隔水管的全尺寸弯曲疲劳试验为契机,对共振式疲劳试验方法的实际应用进行了探索。基于该方法在隔水管疲劳试件设计、试验过程及结果分析等方面进行了系统分析和研究。试验测试结果证明了采用有限元模态计算进行隔水管全尺寸疲劳试件结构设计的正确性。通过理论加载曲线和实测加载历程的对比验证了共振式弯曲疲劳试验加载方法的正确性。该试验的成功为共振式疲劳试验方法和相应试验设备在大直径管材全尺寸疲劳试验领域的深入应用提供了参考。

深水高压模拟试验舱的研制与应用

为了模拟钻采装备的深水高压工作环境,并对水下装备的承压性能、密封性能、动作(功能)性能、安全性和可靠性等进行系统性试验与研究,研制了深水高压模拟试验舱。该试验舱采用集成法兰,将水压、液压、电源、信息、监控和测试等集于一体,便于统一管理,集成控制,同时减少高压舱的开口数量,提高可靠性和操作性;可对水下装备同时进行内、外水压试验和功能(动作)试验,可同时进行监控、测试和数据采集等。通过不同产品的深水高压模拟试验,证明了高压舱可模拟0~3 500 m水深的压力环境,能够满足深水环境下石油钻采装备的试验与检测。研制的深水高压模拟试验舱是一种安全可靠的多功能、综合性试验平台,可为水下装备的试验研究提供支持与评价。

不压井作业模拟试验装置的研制

根据不压井作业的实际工况和工作参数,确定了模拟试验装置的主要功能、结构原理和设计参数,完成了试验方案设计和关键设备设计计算,并建设了1口模拟井用于不压井作业的试验和研究。该装置形成一个封闭的、循环的带压系统,可模拟3 000m井深、井筒压力为21MPa的压力环境,并在此模拟环境下可进行各种带压作业研究。

压裂泵凡尔阀动态排液性能仿真研究

针对凡尔阀关闭滞后引起泵排量减少及凡尔阀开启阻力过大使排液性能变差等问题,在虚拟试验中,以某型压裂泵的凡尔阀为研究对象,利用系统性能仿真方法建立压裂泵液力端仿真模型,对压裂泵排液动态特性进行仿真。研究了弹簧刚度、阀盘质量对泵排出流量的影响及弹簧刚度、阀盘质量、阀座孔径对泵排出压力的影响。结果表明:泵排出流量、排出压力受阀座孔径影响较大而受弹簧刚度和阀盘质量影响较小;在各弹簧刚度和阀盘质量取值下泵的平均排出流量均在4000 L/min左右,平均排出压力均在140 MPa左右;泵的瞬时排出流量和瞬时排出压力随弹簧刚度、阀盘质量的增大而增大,随阀座孔径的增大而减小。研究结果对于优化凡尔阀设计,提高压裂泵排液性能具有重要的参考价值。

柱塞泵液缸自增强工艺研究

柱塞泵液缸作为主要承载部件,在超高压脉动循环压裂液的作用下极易发生疲劳破坏,自增强处理是提高液缸强度和疲劳性能的有效措施。以额定压力140 MPa的柱塞泵液缸为例进行理论分析,确定最佳自增强压力(370 MPa)和工艺方法,据此制定自增强试验的工艺方案,并针对多开口结构形式的液缸进行超高压自增强试验装置的设计,使得柱塞泵液缸自增强试验得以实现。解决了超高压试验设备的选型问题,重点是对超高压分级卸荷阀的选择,并完成多开口结构形式液缸本体超高压密封结构设计。

深海水下闸阀和驱动器密封可靠性研究

深海水下闸阀和驱动器是水下采油树、出油管线、水下管汇系统等水下生产系统装备中不可或缺的设备,其密封的可靠性是影响使用性能和寿命的关键,同时也是该类阀门及驱动器国产化研究的重点。基于对国内外水下闸阀及驱动器的技术特点和应用情况的分析,结合该部件国产化研制的情况,围绕水下闸阀和驱动器密封性能研究这一关键技术问题,从密封结构设计、密封性能分析、密封可靠性验证方法研究、产品样机密封试验验证过程和问题处理等内容进行了全面的分析和研究。针对故障率较高的闸阀密封,创建了阀座密封分析模型,对比分析了不同工况下C形金属密封环的受力和变形趋势,得出了该类密封圈结构优化方案,通过PR2F性能试验验证了设计的可行性,指出影响产品密封性能的主要因素,解决了水下闸阀和驱动器国产化关键技术问题。研究结果可为提升该产品性能和国产化开发提供技术指导。

压裂泵曲轴的疲劳裂纹扩展研究

为研究曲轴疲劳裂纹及其寿命,使用ABAQUS和FRANC3D软件对曲轴裂纹进行引入及扩展分析,基于裂纹剩余寿命计算和初始裂纹形状比对,对应力强度因子进行研究。结果表明,当裂纹深度扩展至18.2 mm时,等效应力强度因子达到曲轴材料断裂韧性,裂纹产生至临界深度,剩余寿命为8.6×10^(5)次;在裂纹深度一定时,初始裂纹的表面长度越长,裂纹扩展寿命越短,初始裂纹表面长度越短,裂纹扩展寿命越长;裂纹初始角度越大,裂纹前缘最深处的应力强度因子越低;裂纹初始角度越大,裂纹扩展后得到的裂纹长度越短,裂纹扩展寿命越长。

深海卧式采油树阴极保护研究与应用

电化学腐蚀是长期浸泡在海水中的水下采油树最主要的失效形式之一,而阴极保护是深海卧式采油树最主要的保护手段,牺牲阳极的阴极保护在深海卧式采油树保护上更具有优势。根据牺牲阳极自放电测试、阴极保护参数模拟和实体结构建立的电位模型,采用“标准设计+计算机模拟”的方式,设计了深海卧式采油树阴极保护技术方案,并通过保护电位分布模拟计算和降低输出电流等方法完成了方案优化,测试结果表明:设计方案比较合理、防腐蚀效果良好。

水性涂料在石油钻采装备上的应用

阐述了石油钻采装备制造行业涂装防腐技术现状,对水性涂料技术特点进行了说明。参照溶剂型涂料涂装配套体系制定了适用于石油钻采装备行业的水性涂料涂装配套体系,介绍了水性涂料的主要性能及实测VOCs(挥发性有机物)排放参数,制定了水性涂料施工工艺。分析了水性涂料的主要优势和劣势,对水性涂料研发应用工作提出了建议。

往复式液氢泵研究现状及展望

往复式液氢泵适用于高压小流量条件下液氢的加注和输送,本文总结了往复式液氢泵的特点,包括往复式液氢泵的类型。针对往复式液氢泵关键技术,对减少低温漏热、保障阀门密封及活塞密封的结构设计和材料选择等进行了综述分析。介绍了往复式液氢泵的应用情况,对往复式液氢泵的设计、发展及应用情况进行总结和展望。研究结果可为往复式液氢泵的研发和应用提供一定的参考。

180 t钻柱升沉补偿装置补偿功能试验研究

为了验证180 t主被动联合式钻柱升沉补偿装置的补偿性能是否满足设计要求,研制了采用逆向试验方法的补偿功能试验台。该试验台针对180 t钻柱升沉补偿装置的结构和功能特点,并对比正向和逆向试验方案对试验设备的需求以及对补偿精度测量的影响设计而成。反向模拟钻柱升沉补偿装置的使用工况,实现了180 t钻柱升沉补偿装置的补偿功能试验。该试验方案具有能耗低、结构简单和易于操作的特点,同时可用于开展具有主动补偿功能的天车型和游车型钻柱升沉补偿系统的补偿功能试验研究。试验数据与结果可为钻柱升沉补偿装置的现场应用提供参考。

自升式平台升降系统极限工况试验研究

自升式海洋平台升降传动系统出厂前,为了对其力学性能指标进行试验验证,根据传动系统在风暴保持力1.1倍时的载荷工况设计了1套试验装置,结合现场试验验证情况,对现行试验方案进行了分析研究。对原有试验装置提出了改进方案,在此基础上,计算了8种试验工况下导板处的支撑压力和升降齿条的受力状况,结果证明只有在2、3、5、6这4种工况下进行试验时,试验齿条才能满足相应的强度要求,限位导板上的支撑接触比压也达到最小,避免了导板表面的拉伤和开裂,同时通过再次的现场试验证明了分析计算的正确性。该研究成果对升降传动装置的极限工况试验方式提供了参考。

高压舱恒压控制试验技术研究

为解决海洋石油水下装备在进行外压试验时,因其结构体积变化或材质吸(排)水等原因造成试验压力波动,影响试验结果的问题,开发了高压舱恒压控制试验技术。该试验技术结构由恒压控制系统、补偿液缸、加压系统、液压系统、皮囊补偿器和高压舱等组成,可对水下装备同时进行内、外压力补偿。通过试验表明,该技术对高压舱恒压补偿及时、准确、可靠,满足海洋石油水下装备的试验需求。

海洋钻井隔水管疲劳试验设计及评价标准

焊缝疲劳开裂是钻井隔水管常见的失效形式。海洋钻井隔水管全尺寸疲劳试验是评价和验证其疲劳性能的唯一方式,国内在这方面的研究还比较少。对海洋钻井隔水管疲劳试验方法、疲劳设计和评价标准、S-N曲线选取、试件设计、试验样本数的选取进行了研究,为钻井隔水管的疲劳性能试验研究及评价提供参考。提出了提高海洋钻井隔水管疲劳寿命的方法。

深水钻井隔水管伸缩装置动密封试验研究

为了验证深水钻井隔水管伸缩装置设计原理的正确性、补偿功能和密封性能的可靠性,采用1∶3隔水管伸缩装置原理样机对其动密封进行试验研究。阐述了原理样机的密封设计原理和试验内容,在对试验工况进行分析的基础上,形成了试验总成方案;设计了由动力系统、补偿系统、加压系统、密封驱动系统和连接架体组成的动密封试验装置。利用该试验装置成功开展了深水钻井隔水管伸缩装置原理样机的动密封试验,验证了其密封设计原理的正确性和密封可靠性。试验结果为成功研制深水钻井隔水管伸缩装置奠定了基础。

1500 m级国产水下卧式采油树样机码头浅水试验

宝鸡石油机械有限责任公司研制的1500 m级水下卧式采油树样机在完成厂内试验的基础上,在烟台近海码头水深约18 m处开展了浅水试验。介绍了该采油树样机概况、浅水试验场地及配套设备、浅水试验内容及工艺流程。重点介绍了该采油树在码头陆地的测试情况,以及浅水试验情况。浅水试验结果表明:该采油树的安装回收功能、遥控潜水器(ROV)操作性能和远程控制功能均满足设计要求。为水下采油树未来的工程海试提供了重要的实践指导,进一步推动了深水采油树的国产化研制进程。