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。

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。

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。