针对钻井泵缸套活塞偏磨导致活塞寿命偏低,严重影响钻井作业效率的问题,利用球铰连接技术,提出了柔性改进方案。将十字头、中间拉杆、活塞杆和活塞间的三处硬连接中的任意一处改为球铰连接的方式。经理论分析和实践证明,柔性改进方案确实能有效地解决缸套活塞偏磨问题。在某钻井泵上推广使用该技术,取得了良好的效果。

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。

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。

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.

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。

F系列钻井泵的体积和重量比P系列和WF系列钻井泵大,大功率钻井泵尤其如此。根据n S和n2S值不变的原则适当优化了F系列钻井泵的结构主参数;同时,从结构优化设计角度,对机架、曲轴、液缸等零部件进行优化或创新设计。综合应用参数和结构优化措施,使F系列钻井泵体积减小、重量减轻17%左右。

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。