钻井泵阀寿命分析

通过对钻井泵阀疲劳寿命的研究,进一步阐明泵阀失效的主要机理。利用ANSYS/LS-DYNA软件构建泵阀三维实体模型,模拟阀盘冲击阀座的过程,得到阀盘受力分布图,据此分析脉动循环应力对泵阀疲劳破坏的影响。该分析着重考虑了在交变载荷作用下应力集中对加速泵阀失效所带来的危害性,完善了泵阀的无冲击理论。依据泵阀疲劳寿命曲线,对泵阀使用寿命进行估算,并提出一种泵阀结构改进的新方案,在一定程度上有效减缓了应力集中,对延长泵阀使用寿命具有重要的实用价值。

钻井泵阀隙钻井液流速分布初探

依据工程流体力学的理论，提出了钻井泵阀隙流场的概念；分析了泵阀流场变截面、窄缝隙及钻井液流速随时间和空间位置变化的特点；建立了间隙钻井液流速分布的简化数学模型。通过计算，得到了问隙钻井液流速沿泵阀密封锥面母线方向和在任一截面上随曲柄转角的变化规律。对泵阀间隙钻井液流速分布规律的分析认为，当间盘处于＂跳升＂段和问隙较小时，钻井液对问座和间盘产生剧烈的冲刷作用。

基于FLUENT的钻井泵阀隙流场仿真计算

针对钻井泵阀冲蚀磨损严重的特点,利用FLUENT软件对钻井泵阀隙内流场分布进行了仿真计算,得到阀隙流场在某一时刻泥浆流速的分布规律。结合钻井泵阀的失效机理,通过对计算结果中泥浆流速的分析表明,阀盘两底角处速度最大,是该处密封圈容易被撕裂造成泄漏的主要原因;当锥阀下底面直径一定时,锥阀阀盘锥角的增加可以改善泵阀密封圈与泥浆的磨损状态。该结论与实际相吻合,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。

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 。

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。

基于应力集中影响的钻井泵阀无冲击工作条件

针对钻井泵阀的冲击疲劳破坏,重点研究了泵阀冲击时产生最大应力集中部位的受力特征及其影响程度,提出了基于应力集中影响的钻井泵阀无冲击工作条件。该条件完善了泵阀运动特性的描述,考虑了应力集中在交变应力作用下对加速泵阀失效所带来的危害性,将无冲击条件应用于泵阀设计,对延长泵阀的使用寿命有一定的指导意义。

钻井泵阀结构参数与失效的关系

在现场调查的基础上，对失效钻井泵阀进行了分析，并检测了7个失效泵阀的阀橡胶尺寸。测试与分析结果表明，阀橡胶厚度是影响泵阀失效的重要因素，现用泵阀平均使用寿命较低的主要原因是阀橡胶厚度参数不合理。指明在不改变现用泵阀材料的条件下，通过优选阀橡胶厚度参数，以及提高阀橡胶密封锥面与阀体金属密封锥面装配后的同轴度，完全有可能大幅度延长国产泵阀平均使用寿命。

钻井泵阀体阀座的物理气相沉积处理

钻井泵泵阀在工作过程中要承受高压钻井液的强烈冲蚀，极易损坏，使用寿命低。针对这一问题，作者在原表面渗碳处理的基础上，采用物理气相沉积（ＰＶＤ）技术对钻井泵阀体阀座进行ＴｉＮ涂层处理，并对这种涂层的性能进行了测试。现场试验结果表明，经采用物理气相沉积技术进行ＴｉＮ涂层处理后，钻井泵泵阀使用寿命较未采用这项技术处理前提高了将近３倍。

钻井泵阀箱疲劳寿命分析

钻井泵阀箱的失效问题是涉及钻井现场安全的问题。选择钻井泵阀箱材料,利用疲劳试验机进行试验,并对断口进行宏观和微观分析,从机理上探讨钻井泵阀箱疲劳失效的原因。试验结果表明在材料钢中存在少量大尺寸的夹杂物,这些夹杂物在试样的表面和近表面会成为疲劳裂纹源。

钻井泵阀密封副失效分析与生产工艺改进

分析了密封副失效原因 ,讨论了金相组织、表面硬度、表层残余应力分布和内部硬度有效层深对金属疲劳性能的影响 。

钻井泵压力及阀体位移规律的微机测试系统

钻井泵阀工作性能的好坏直接影响钻井作业能否顺利进行。为对钻井泵阀的运动学和动力学性能进行研究，建立了由计算机、传感器、信号放大器、激光器、A／D接口等组成的微机测试系统。介绍了钻井泵压力、阀体位移规律及活塞死点的在线测试原理和方法；同时介绍了位移传感器的制作原理和方法，以及对测试信号进行滤波、放大的处理手法，最后给出了实测曲线。对这种测试系统稍加改造，即可用于对钻井泵进行故障珍断等方面的研究。

基于ANSYS/LS-DYNA钻井泵泵阀的冲击特性仿真分析

基于ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元分析方法,分析了冲击过程中钻井泵阀的等效应力随时间的变化情况,以及泵阀和阀座接触面上节点的位移、速度、加速度随冲击时间的变化规律,得到的结果与泵阀失效特征相吻合。

钻井泵泵阀及缸套表面的增碳－钒化处理

针对钻井泵泵阀与缸套的侵蚀－三体磨料磨损导致拉伤、冲蚀成洞、刺成小道的失效形式，提出了对缸套、阀体及阀座工作面进行增破－钒化的处理措施。对２０号钢、２０Ｃｒ钢和２０ＣｒＭｏ钢工件，先渗碳，以增加其表面碳浓度，然后进行钒化处理，由于形成的细小ＶＣ硬质相弥散分布于基体，工件表面一定层深的硬度显著提高，耐磨耐蚀性能大为改善。试验表明，钻井泵泵阀和缸套经增碳－钒化处理后其使用寿命显著延长。

钻井泵液力端泵阀阀隙流场特性分析

针对钻井泵液力端泵阀易于磨损的情况,建立其数值仿真模型,基于Fluent软件对其流场特性进行了研究分析,基本掌握了其内部流场分布情况,可为研究泵阀失效机理,进而改进泵阀结构奠定基础。

钻井泵液力端易损件失效分析及对策

钻井泵液力端易损件失效的原因是：在侵蚀条件下，发生的摩擦磨损与三体硬粒磨损；在腐蚀应力条件下，疲劳裂纹形核，扩展，造成疲劳层起层，剥离；在高压，高速钻井液冲涮下，表层剥落，掉块，冲蚀成洞，刺成小道。针对这些原因提出了提高零件工作面硬度的化学热处理工艺，以使零件工作面更耐腐蚀和磨损；另外设计了泵阀与活塞用新型衬缘胶心。现场试验表明，采用上述对策提高了易损件的使用可靠性和使用寿命。