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泥浆泵活塞工作原理和影响活塞寿命的因素-石油钻井配件


  钻井泥浆泵的主要作用是使钻井冲洗液(通称泥浆)造成井筒内外的循环,冲洗井底,并把岩屑携带到地面。在采用井下水力钻具(例如,涡轮钻具  或螺杆钻具)时,利用冲洗液传递能量,推动井下水力钻具旋转。因此,为了实现高压喷射钻井,对钻井液提出了更高的要求,使用和保养好泥浆泵活塞可以延长工作寿命,那么了解活塞的工作原理至关重要。

活塞工作原理

  一.泥浆泵活塞结构原理

  目前,活塞基本分成两大类,即整体式活塞和组装式活塞。整体式活塞的皮碗硫化在铸铁的活塞芯子上,皮碗和芯子成一整体,又称硫化活塞。更换活塞时,皮碗和芯子一起换掉。由于活塞的寿命很短,因此又发展了单独更换皮碗、钢芯可重复使用的组装式活塞。组装式活塞的皮碗套在钢芯上,靠压板和卡簧固定。

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  活塞与缸套构成密封副,弹性密封元件组装在活塞钢芯上,靠一定的过盈量紧贴缸壁实现初期密封。活塞在缸套内由曲柄带动作往复运动交替的改变着行程容积,并使液缸内保持一定的压力,借助泵阀实现抽送液体的工作过程,在此过程中,活塞主要起到密封,扶正、擦拭3个作用。

  二.影响活塞寿命的主要因素

  设计结构、材质、生产工艺、使用条件等因素综合影响泥浆泵活塞寿命的长短。本研究主要讨论泵压、冲次、摩擦热、活塞间隙、泥浆液和有缺陷缸套对活塞使用寿命的影响。

  1. 泵压、冲次的影响泵压、冲次升高,活塞磨损加剧,同时,由于活塞磨损不均匀和结构的不对中性,偏磨发生的可能性大大增加,所以根据实际情况选取合适的泵压和冲次,可以较好地提高活塞的使用寿命。


活塞

  2.摩擦热的影响,活塞是橡胶密封件,影响动密封件使用寿命的一个重要影响因素是摩擦热,但摩擦热可以通过良好的散热条件和冷却系统得以有效地减小。

  3.活塞间隙的影响,活塞间隙值越小,活塞钢芯的护正作用就越好,但同时偏磨带来的危险就越厉害:活塞的间隙值越大,活塞皮碗材料向间隙流动的可能性就越大,挤伤就越容易发生,活塞根部被啃伤的可能性就越大,所以合理的间隙值对于提高缸套、钢芯和活塞的寿命都十分重要。

  4.泥浆液的影响, 泥浆泵活塞的工作条件十分恶劣,在钻井过程中,泥浆泵输送的钻井液粘度大、含沙量多,且具有强烈的腐蚀性,有时含油,温度高。因此,为提高活塞的寿命,改善其工作环境也是重要的一个方面。