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.
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
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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;
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