静压、压差与泊松比对定子衬套变形的影响

静压、压差及橡胶泊松比对螺杆钻具的输出性能和机械效率有至关重要的影响。以用量最多的5/6头螺杆钻具的定子衬套为研究对象,利用有限元软件,分析了静压及静压与压差同时作用时定子衬套的受力状态、变形规律以及橡胶泊松比对衬套变形规律的影响。结果表明,静压的改变不影响变形规律,但对变形幅值影响很大,会影响密封性能;压差作用会引起衬套变形规律与变形幅值的变化,随内压增加,压差对衬套变形的影响有所减小;橡胶泊松比的微小变化即会对定子衬套变形规律产生非常大的影响,因此,应严控橡胶质量,尽量增大定子橡胶的泊松比。研究结论可用于指导衬套过盈量的选取及线型的优化设计,以提高螺杆钻具工作效率。

等壁厚螺杆钻具定子衬套变形规律研究

研究了静压和压差对等壁厚螺杆钻具定子橡胶衬套变形规律的影响,并与常规螺杆钻具定子衬套做了比较。分析结果表明,静压和压差作用对等壁厚定子衬套变形规律的影响与常规定子衬套相比有很大区别,如等壁厚定子衬套弧底位移最大,弧顶位移最小,与常规定子衬套相反;等壁厚定子衬套变形受内压作用影响比常规定子衬套小,且随着压力增加,等壁厚定子衬套内轮廓线各点法向位移增加较均匀;与常规定子衬套相比,等壁厚定子衬套具有更高的抗压能力和更好的密封性能。因此,采用等壁厚定子衬套可提高螺杆钻具的工作效率和延长其使用寿命。

稠油开采中常规螺杆泵定子衬套磨损研究

为研究稠油开采中常规螺杆泵定子衬套的接触磨损,通过摩擦试验研究在不同转速和载荷下,定子衬套所用丁腈橡胶在高温含砂稠油中摩擦因数的变化规律。实验结果表明:定子橡胶的摩擦因数随着转数的增加先增大后减小,之后几乎保持不变;随着法向载荷的增大,定子橡胶的摩擦因数先减小后增大。以试验测得的摩擦因数为依据,利用有限元分析方法,对高温含砂稠油中螺杆泵定转子之间的接触进行分析,研究摩擦因数、过盈量、工作压差等因素对定子衬套接触磨损的影响。分析结果表明:衬套的剪应变随着衬套摩擦因数、过盈量、工作压差的增大而增大;位移量随着摩擦因数的增大而减小,随着过盈量的增大而增大;工作压差不但影响定子衬套内轮廓接触位置的磨损,还加剧衬套外壁面的黏着磨损。

双头单螺杆泵定子衬套热力耦合研究

为研究稠油热采工况下橡胶衬套的温升机理,对高温、含砂稠油工况下螺杆泵的定子橡胶衬套进行摩擦学试验。基于传热学原理,运用有限元方法对双头单螺杆泵橡胶衬套进行热力耦合研究,分析定子橡胶衬套温度场和热应力、应变的变化规律,并研究转速、过盈量、摩擦因数等因素对定子衬套热力耦合的影响。研究结果表明:考虑橡胶滞后生热作用,衬套的温度呈椭圆形分布,沿中心向外递减;衬套的温升,最大热应力和最大位移随转速、过盈量的增大而增大,随摩擦因数的增大而减小;摩擦因数对衬套的热力耦合场影响相对较小。

多头螺杆钻具等壁厚定子衬套的性能分析

研究了多头螺杆钻具定子及其衬套的变形规律和应力分布,对其应力和应变的分布情况作了理论分析;研究了静压和压差耦合作用(实际工况)下,定子与转子啮合引起橡胶衬套的变形和应力的变化。对等壁厚定子及其衬套进行有限元分析,并与常规定子衬套的有限元结果对比,得出了其力学性能和密封性能优势的量化。结果表明:均匀压力下,等壁厚衬套的法相变形比常规衬套减小约50%且变化均匀;静压和压差耦合作用下,等壁厚定子衬套比常规定子衬套的临界接触压力大,减小速度慢;提高了螺杆钻具的工作性能和密封能力,为等壁厚定转子的优化设计提供了理论基础。

不锈钢金属定子衬套液压成形回弹特性

金属管件塑性成形过程中不可避免地存在回弹问题,导致零件的实际成形尺寸产生偏差,影响零件的制造和装配精度。综合考虑摩擦润滑、管件尺寸、材料力学参数、加载路径和加载压力等参数,建立金属定子衬套液压成形数值模型,分析成形管件回弹对等壁厚金属定子衬套成形质量的影响。结果表明,选用304不锈钢成形金属定子衬套,其回弹量对成形管件壁厚分布和截面位移影响较小,但是卸载后,成形管件等效应力大幅降低,从而降低了成形管件内部的残余应力。因此,采用管件外高压成形方法加工金属定子衬套,可以获得尺寸精度满足要求的等壁厚金属定子衬套。为金属定子衬套实际选材和模具设计提供了理论参考。

油田螺杆泵定子衬套生产方法的分析

具体介绍了螺杆泵在油田生产中的意义、工作原理及生产方法,如压注法、传统注射法和一步法注射生产法,同时对三种生产方法的技术性能进行了比较。

考虑摩擦生热螺杆泵定子衬套的温升分析

为了预防采油螺杆泵定子衬套烧毁事故的发生,研究定子衬套摩擦生热问题。采用具有温度和位移自由度的耦合单元,建立了定子衬套摩擦生热的双向热力耦合模型。通过有限元模拟发现,当过盈量和摩擦系数大于某一数值时,定子衬套的温度出现急剧升高的现象,导致衬套烧毁,并且等壁厚定子衬套的温升大于常规定子衬套。分析结果可用于改进定子衬套的设计。

螺杆泵定子衬套一步法注射成型机的研究

在分析传统注射成型装置的缺点基础上,提出一种更为先进且简单的方法,即螺杆泵定子衬套一步法注射成型机。详细介绍了其主机结构组成,包括注射成型装置、模具系统、硫化系统、多工位二维注射运动装置、抽真空系统、温控系统、计算机智能监控装置等几部分。同时描述了其工作原理,并以实验的形式得出实验结果并进行分析研究,总结归纳出其在生产实践中表现的显著优点。

不同高温浆体中螺杆钻具定子衬套的摩擦规律

定子橡胶衬套的磨损易导致螺杆钻具工作效率降低或过早发生失效。为研究钻井工况下橡胶衬套的摩擦磨损特性,对定子橡胶衬套在干磨状态以及不同浆体介质中的状态进行了摩擦学试验,并对橡胶磨损量进行称量。试验结果表明:在干磨和各浆体介质中,中低载荷和低转速情况下,橡胶的摩擦因数随着载荷和转速增大而减小,橡胶的磨损量随载荷和转速的增大而增大;在浆体介质中,橡胶磨损量随泥浆密度的增大而增大。衬套的磨损机理主要表现为滞后磨损、氧化降解和微切削作用磨损。

螺杆钻具定子衬套收缩变形数值仿真方法

针对螺杆定子衬套热成型加工中冷却过程引起的橡胶衬套收缩问题进行研究,分析了影响衬套截面收缩变形的关键因素。在传统的线性收缩模型和自由收缩模型理论的基础上,提出了一种新的定子衬套收缩变形数值仿真方法,建立了能够准确模拟橡胶衬套收缩变形的仿真模型。采用三坐标测量仪获得的实例测量数据对建立的数值模型进行验证,并与传统收缩模型的计算结果进行误差对比分析。结果表明:建立的定子衬套收缩变形仿真模型计算得到的衬套廓线与实测廓线吻合情况较好,其误差大幅降低,具有良好的应用效果。

大长径比不锈钢定子衬套液压成形方法研究

为了满足深部高温地层、地热井等恶劣钻井工况的需要,提出大长径比螺旋曲面等壁厚金属定子衬套与转子啮合的方法。研究了金属定子衬套外高压成形方法。考虑摩擦润滑、管件尺寸、材料性能参数、加载压力和加载路径等参数,建立了大长径比螺旋曲面金属定子衬套外高压数值模型。对金属定子衬套外高压成形过程进行了模拟,提出了"壁厚相对误差、圆角贴模系数、成形质量系数"三项等壁厚金属定子衬套成形质量评价指标。并利用熵权法确定了各个评价指标的权重,获得各内径管件成形质量综合评价值。结果表明:采用外高压成形工艺可以获得大长径比螺旋曲面状金属定子衬套,在给定成形参数下,内径86 mm的管件成形质量最优。

单螺杆泵转子在定子衬套中运动接触迹的研究

单螺杆泵在抽汲高黏度、高含气量和高含砂量的原油方面具有独特的效果,在机械采油设备方面被广泛应用。单螺杆泵的核心部件是定子和转子。通过研究转子在定子衬套中的运动接触迹,确定镗削刀具加工轨迹,从而实现具有内螺旋孔的金属定子的加工,以其作为衬套替代传统的橡胶衬套。

螺杆马达定子衬套结构设计优化

常规螺杆钻具马达定子橡胶衬套为非等壁厚结构,定子橡胶衬套厚壁中心热聚集导致橡胶衬套物理性能减弱,从而发生失效。马达定子橡胶衬套结构的等壁厚设计改善了上述热聚集问题,但定子橡胶衬套的耐疲劳性能仍然不足,导致衬套掉胶现象发生。针对上述缺陷,设计了等应力螺杆马达定子橡胶衬套结构,采用流固耦合方法分析了等应力螺杆马达和等壁厚螺杆马达定子橡胶衬套最大承载点的应力变化,结果表明,等应力橡胶衬套结构最大承载点的平均应力降低了18%,应力幅值降低了38%,等应力橡胶衬套结构明显改善了定子橡胶衬套的耐疲劳性能。

螺杆钻具定子橡胶衬套成型新技术的研究

提出了螺杆钻具定子橡胶衬套的注射成型新技术——一步法注射成型技术,在此基础上研制了一步法注射成型装置,并提出了满足技术要求的胶料配方。结果表明,使用该装置生产的橡胶制品致密度高,寿命长,合格率高;该装置具有能耗低、占地面积小、结构紧凑、操作工人劳动强度低的特点。

两种采油螺杆泵定子摩擦特性对比分析

在采油过程中,螺杆泵定子容易因为磨损而导致失效,针对这一问题,对螺杆泵常规定子与等壁厚定子的摩擦特性进行了研究。首先,利用有限元分析软件对两种定子进行了热力耦合仿真;然后,分析了两种定子在工作过程中的摩擦应力状态,以及过盈量和温度对其摩擦性能的影响;最后,对两种定子的摩擦特性进行了综合对比,分析了两种定子分别在过盈量和温度范围内的适宜工作区间。研究结果表明:与常规定子相比,等壁厚定子的摩擦应力分布更为均匀;随着过盈量和温度的升高,两种定子的摩擦应力均呈逐渐增大的趋势;当过盈量低于0.3 mm,温度高于40℃时,等壁厚定子的摩擦性能优于常规定子;两种定子摩擦特性的对比研究结果对于定子结构设计优化及不同工况下定子样式选取具有一定的参考价值。

单螺杆泵的接触疲劳磨损分析

本文将目前国内外对单螺杆泵定子的磨损研究情况作一综述,对常规单螺杆泵和等壁厚单螺杆泵进行了接触分析。针对目前单螺杆泵"定子受压侧直径与圆弧连接点处的磨损最大"的现象,从疲劳磨损的角度进行了深入研究,认为这是由于在圆弧段对角处的剪切应变远远大于其它地方,在周期性载荷的作用下橡胶表面产生重复的压缩、拉伸和交变剪切应力而发生多次变形,从而使橡胶表层发生疲劳磨损。对于等壁厚单螺杆泵来讲,其最大的剪切应变在橡胶衬套的外层,这意味着等壁厚单螺杆泵橡胶衬套外层与钢套之间的联接强度将受到考验,衬套外层与钢套之间的联接处可能是等壁厚单螺杆泵的疲劳失效处。

单螺杆泵使用中的几个问题及解决方法

研究单螺杆泵输送100℃介质及有温差介质时定子衬套膨胀后尺寸缩小规律;化学溶剂对定子胶套的溶胀作用,提出了解决方法。同时研究单螺杆泵输送极高粘度介质时结构的改进。

螺杆钻具马达配合过盈参数设定分析

为了解决螺杆钻具工艺参数设计不准确的问题,开展马达配合过盈量合理设定研究。利用Abaqus软件进行环境温度模拟,研究定子衬套的热应力分布和位移变化规律。结合整机测试,分析过盈量对钻具机械性能的影响。通过马达配合过盈数据现场测试,研究橡胶收缩率与定子衬套尺寸之间的关系。研究结果表明:环境温度越高,定子衬套的热应力和形变位移就越大。橡胶材料属性、硫化工艺、车间环境温度都会导致定子橡胶收缩变形,影响马达配合过盈参数的设定。在满足马达密封性的前提下,定转子采用间隙配合方式时钻具的输出性能表现更好。