鑄造鑽井泵排出預壓空氣包的製作方法

2023-09-21 15:55:25 1

專利名稱：鑄造鑽井泵排出預壓空氣包的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種穩壓穩流減振緩衝裝置，特別適用於往復式鑽井泵排出預壓空氣包。
排出預壓空氣包是石油鑽井泵不可缺少的減振、緩衝、穩壓、穩流的配套部件，主要由殼體、包蓋、膠囊等構成。目前國內外大功率石油鑽井泵(588-1180KW)主要採用65～80L的排出預壓空氣包，最常用的是70L空氣包，由於鑽井泵工作排出壓力為20～30MPa，對排出預壓空氣包的容器質量和高壓可靠性要求嚴格，均採用35#優質鋼在大型壓力機上鍛造成型。採用鍛造技術，工藝複雜，耗能高，並且空氣包體積大，加工困難，製作成本高；空氣包採用的膠囊由囊體、膠板、鐵芯、壓板等組合而成，密封性能差，使用壽命短；雖然75L空氣包容積大，但對高頻振動的消波性能並不理想，打鑽時水龍帶振動厲害，加重了工人的勞動強度，影響了鑽井效率和質量。此外，由於空氣包安裝在高壓管線上，過大的荷重也影響高壓管線的使用壽命。
本發明目的在於克服上述已有技術的缺點，提供一種製造工藝簡單，成本低，搬運及裝拆方便，其使用性能可滿足鑽井工藝要求的新型鑄造鑽井泵排出預壓空氣包。
本發明根據新的理論計算，首次提出往復式三缸單作用泵採用的排出預壓空氣包有40L就可滿足工作需要，為此，首次採用高強度、高韌性ZG35GrMoTiRE鑄鋼材質，鑄造鑽井泵40L排出預壓空氣包，可滿足三缸單作用鑽井泵穩定流量及排出壓力的使用要求。
附圖
給出了本發明排出預壓空氣包的剖面結構示意圖。該排出預壓空氣包主要由充氣接頭〔2〕、頂蓋(4〕、外殼〔6〕、膠囊〔7〕、節流孔板〔8〕、密封圈〔12〕、鋼圈〔13〕、法蘭〔14〕等構成。
其工作原理是首先通過充氣接頭向空氣包內膠囊〔7〕充空氣或氮氣至4.5-5.0MPa的預壓力，當鑽井泵工作時，其排出壓力超過空氣包預壓力時，空氣包開時工作，當鑽井泵的瞬時流量大於平均流量時，排出管內的阻力增加，泵內壓力上升，空氣包內的氣體被壓縮，從而在空氣包內儲存了一部分液體，這樣就減少了在排出管路中的流量，即降低了管路中超出平均壓力的部分壓力，使管路中的壓力降到接近平均壓力。同樣，當泵的瞬時流量小於平均流量時，管路內的阻力也相應減小，泵內壓力小降，低於平均壓力，這對空氣包內氣體膨脹，把儲存的一部分液體排到管路中去，增加了管路中的流量，使鑽井泵壓力增加到接近平均壓力。在排出預壓空氣包的作用下，管路中的流量和壓力基本是均勻的。
本發明的空氣包為橢球形結構，容積為40L，外殼〔6〕用ZG35GrMoTiRE鑄鋼經變質處理鑄造成型。該鑄鋼的機械性能指標，經860℃退火20℃時σb≥560MPa，σs≥300MPa，δ5≥15％，ψ≥26％。具有高強度高韌性和較好的鑄造工藝性。空氣包內安裝的膠囊〔7〕為全膠式整體結構，膠囊〔7〕的外表面曲線長度與外殼〔6〕內表面曲線長度相等，使充滿預壓氣體的膠囊在工作期間不產生附加的伸縮變形，提高了膠囊的耐疲勞性能和使用壽命。在空氣包的底部內埠上裝有節流孔板〔8〕，用以支撐空氣包膠囊和在液體排出或進入空氣包時產生射流，以起到降低高頻壓力不均度，有效地滿足石油鑽井工藝的要求。
本發明的鑄造鑽井泵40L排出預壓力空氣包，與傳統鍛造工藝比，具有體積小，重量輕，加工工藝簡單，運輸裝拆方便，節材顯著，適用於各種型號的三缸單作用鑽井泵，滿足鑽井工藝的要求，具有較大的推廣價值和顯著的經濟效益和社會效益。
權利要求
1.一種鑄造鑽井泵排出預壓空氣包，由充氣接頭〔2〕、頂蓋〔4〕、外殼〔6〕、膠囊〔7〕、節流孔板〔8〕、密封圖〔12〕、鋼圈〔13〕、法蘭〔14〕等構成，其特徵在於該空氣包為橢球形結構，外殼〔6〕用ZG35GrMoTiRE鑄鋼經變質處理鑄造成型。
2.根據權利要求1所述的鑄造鑽井泵排出預壓空氣包，其特徵在於空氣包內安裝的膠囊〔7〕為全膠整體膠囊，膠囊〔7〕外表面曲線長度與外殼〔6〕內表面曲線長度相等。
3.根據權利要求1所述的鑄造鑽井泵排出預壓空氣包，其特徵在於空氣包的底部內埠上裝有節流孔板〔8〕。
全文摘要
本發明的鑄造鑽井泵排出預壓空氣包，採用ZG35CrMoTiRe高強度高韌性鑄鋼經變質處理鑄造成型。該空氣包為橢球形結構，容積為40l，在空氣包底部內埠安裝有節流孔板，包內安裝的膠囊為全膠整體膠囊，具有體積小，重量輕，加工工藝簡單，運輸裝拆方便，節材顯著等特點，適用於各種型號的三缸單作用鑽井泵，其密封性及高頻壓力消波性比傳統鍛壓空氣包有顯著提高，可滿足鑽井工藝要求，具有較大的推廣價值。
文檔編號F04B53/00GK1150620SQ95112228
公開日1997年5月28日 申請日期1995年11月23日 優先權日1995年11月23日
發明者王執福, 祝遠徵, 李繼志, 呂成法, 吳鳳華, 周鳳石 申請人:山東工業大學