超高壓泵頭體材料模擬平臺的研制.pdf

1、石油的不可再生性,決定了其世界上最寶貴能源的地位。隨著社會的發(fā)展，我國石油的供求矛盾日漸增大。石油的開采過程中，油氣井與油氣層之間的孔隙不發(fā)達(dá)或者被堵塞，是影響油氣井產(chǎn)量的一個重要因素。為了提高石油的采油率，壓裂設(shè)備在此背景下應(yīng)運而生。
　　壓裂作業(yè)主要通過壓裂機(jī)組進(jìn)行，其將泥沙和水混合后進(jìn)行加壓，通過高壓管道注入井底，人為地改變油氣層的物理結(jié)構(gòu)，降低地層阻力，提高油氣井的產(chǎn)量。
　　壓裂作業(yè)的核心部件是泵頭體，它承受高壓循

2、環(huán)載荷作用和工作介質(zhì)的侵蝕。大型壓裂機(jī)組所使用泵頭體容易出現(xiàn)早期失效，其主要原因是壓裂泵車載重和體積的限制，泵頭體在設(shè)計上盡量減小了重量和尺寸。泵頭體的造價昂貴，設(shè)計不同結(jié)構(gòu)的泵頭體做試驗會帶來巨額成本。本課題的研究旨在建立一個模擬試驗平臺，較真實地模擬泵頭體實際工作環(huán)境，分析在交變循環(huán)超高壓下，泵頭體的失效過程與特性，以達(dá)到新材料選型的目的。
　　本文主要介紹了模擬平臺工作原理、整體規(guī)劃和機(jī)械、電氣設(shè)計。由3000型壓裂泵試驗階

3、段的失效引出本課題。從柱塞泵的基本原理入手，分析泵頭體真實工作環(huán)境中材料的受力情況，建立五點相似性原則，并以其指導(dǎo)壓力發(fā)生裝置和試驗樣塊的設(shè)計。試驗樣塊承受超高交變循環(huán)壓力，從而基本模擬泵頭體的真實工作環(huán)境。試驗過程中實時監(jiān)測試驗樣塊的壓力、溫度、應(yīng)變、位移等變化，利用圖像監(jiān)視、變送器和聲發(fā)射等方式判斷裂紋的產(chǎn)生，其中數(shù)據(jù)通訊采用光纖以隔離變頻器的干擾。為了保證模擬平臺穩(wěn)定、可靠、安全運行，設(shè)計了超高壓電動壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、真空裝置和高潔凈