高速冲击下压裂液颗粒对压裂泵胶圈的冲蚀磨损
李煜1
张杰1
王安帅2
韩洪阁2
刘聪1
曾兴昌3
周小明3
于学会4
1.西南石油大学机电工程学院,成都 6105002.天津大学天津市非线性动力学与控制重点实验室,天津 3003503.国家油气钻井装备工程技术研究中心,陕西宝鸡 7210024.西安建筑科技大学理学院,西安 710055
摘要：[目的]研究压裂泵的泵阀胶皮冲蚀磨损的影响因素.[方法]采用有限元软件COMSOL建立3 500 HP压裂泵液力端阀体流域模型,分析颗粒浓度、颗粒直径以及阀体锥角等因素对胶圈冲蚀磨损的影响.利用有限元软件ABAQUS建立胶皮的单颗粒和多颗粒冲蚀力学模型,分析颗粒形状、冲蚀速度、冲击角度和冲击次数等因素对冲蚀磨损性能的影响.[结果]①为改善胶圈磨损状态,阀体锥角最好不要小于70°;颗粒浓度越小,胶圈的磨损程度越低;固体颗粒直径增大2倍时,两相速度增加25％左右,对泵阀的磨损影响不大.②随着冲蚀速度的增加,冲蚀磨损程度也增大;胶皮在低攻角下更易吸收尖锐颗粒的能量,而在90°冲击下更易吸收圆钝颗粒的能量;多次冲击作用下,圆钝颗粒会导致胶皮疲劳失效,而尖锐颗粒则导致材料表面拉伸失效.[结论]对于3 500 HP压裂泵,可通过降低固相浓度,增大阀锥角以及减少固体颗粒的尖锐程度等方法减少胶圈的冲蚀磨损.
关键词：压裂泵泵阀胶皮冲蚀磨损
分类号：TE938(石油机械设备与自动化)
资助基金：国家油气钻井装备工程技术研究中心开放基金(BOMCO-J118-JKY001-2021)
论文发表日期：2024-09-28
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 66-74 )
英文信息