压裂泵无相贯线阀箱设计和有限元分析.pdf

20一 ■论文广场 石20油10与年化第工13设卷备 ． 压裂泵无相贯线阀箱设计及有限元分析 陈辽望 ，‘崔晓宇 ，陈辽洋 ，梅宇光 ，何进 (1．西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500) (2．中国石油辽河石油职业技术学院，辽宁盘锦 124]03) (3．中国石油辽河石油高升采油厂，辽宁盘锦 194]25) (4．中蓝连海设计研究院，江苏连云港 222000) (5．西南油气田，四川成都 61oO51) [摘 要]一种新型液力端结构一无相贯线阀箱，用Pro／E_~维软件建立阀箱模型，在阀箱工作压力为80MPa的条件下，用 ANSYSWorkbench软件对新设计的阀箱进行有限元分析，新阀箱的最大的应力值比原结构阀箱的最大应力值小500MPa，应力 值大幅下降，为延长压裂泵液力端的疲劳寿命提供 了新的思路。 [关键词]压裂泵；阀箱；相贯线；有限元分析 压裂泵用于油 田压裂作业 ，可改善地层渗透 ANSYSWorkbench有限元分析，分析结果与现用 能力，增加油井产量，其特点是工作压力高，排 阀箱相 比，应力值有大幅度下降，为提高压裂泵 量较小。压裂泵工作时，其 阀箱承受着高水平 的 液力端的疲劳寿命提供了新的解决思路。 交变压力，容易产生疲劳破坏，尤其是液缸内的 1液力端的新结构 相贯线部位，有复杂的应力集 中，这种应力集 中 压裂泵加速疲劳破坏的根本 问题在于高压液 是造成阀箱失效的主要原 ”。为提高阀箱的使用 缸与阀箱相贯处 的相贯线，解决这一 问题的思路 寿命 ，可采用阀箱 自增强技术和对相贯线进行倒 圆处理的特殊工艺 【。这些方法在延长 阀箱寿命方 在于从结构上取消这些相贯线。如图1所示，新液 力端阀箱为无相贯线直通型圆筒结构，吸入 阀安 面起到了一定的作用，但 因没有从改善结构设计 装在空心柱塞上，因此没有吸入 阀阀箱与液缸相 方面解决应力集 中，也就不能从根本上解决压裂 贯的问题 。排 出阀采用卧式设计，其轴线与液缸 泵 阀箱的疲劳失效问题 。本文主要从结构设计方 轴线共线 ，因此也没有排 出阀箱与液缸相贯的问 面进行了一些新的探索。 题。这种设计 由于不存在相贯线 ，因而从根本上 为从根本上解决液力端 阀箱相贯线应力集 解决了阀箱在承受高交变载荷时由相贯线带来的 中导致的疲劳失效 问题，本文提出了无相贯线液 应力集中问题 。 力端 阀箱的新结构，并对其进行了Pro／E建模与 9 一 l 1一液体；2一吸入管 ；3一柱塞 ；4一柱塞密封 ；5一吸入阀；6一吸入液缸 ；7一排出阀；8一排出腔；