钻井泵活塞与缸套摩擦磨损失效的系统分析

基 4鼎 管 2明 1 9 9 7 年 6 5 钻井泵活塞与缸套 摩擦磨损失效的系统分析 ． 一 贾文杰 { 塔 西 雨 君 露 弄 { 众 摘 要 十 本文运用系统分析的方法对钻井泵茹损件和羌键件一 活塞缸套副的摩擦磨损失效进行 了 讨论，指 出胶- 挤饬 、刺饬、冲蚀掉块是活塞的主要檀坏彤式、整体联蛄强度低、弹性大、易变形是其根源；摩 擦磨损 、粘 着磨损 、三傣硬粒磨损 、刺 伤是 缸 套的主要 损坏形式 ． 硬 度低是其根 本原 因。并 由失效分析 { 1 出了 提 高缸套孔壁硬度 ，改进活塞和进行新型设 计的对 策． 搞 词 坚 丛 坚 系 统 分 析 引 孟淘 百 7 F - 钻井行业今后的发展方向是提高时效、降低成本和采用能够降低成本的新工艺 、新技 术和新装备．运用高速高压喷射钻井工艺即是这一趋向的必然选择，要重视工艺更要重视 装备．高速由高可靠性的钻头来保证，高压喷射则由高可靠性的钻井泵来保证，钻头和钻 井泵是现代钻井工程的牙齿和心脏． 对钻井泵来说，其液力端易损件关键件——活塞缸套的使用寿命极低，配备件 消耗 大，更换频繁，这一设备状况无法适应高速高压喷射钻井工艺的要求．对钻井泵液力端易 损件关键件进行失效分析并予以行之有效的对策是十分必要的． 典型件的失效分析 1 。 活塞胶心的蕃荡． 掉块与挤伤 通常，活塞不是由于磨损而失效的，因为在磨损成为重要因素之前，密封件早已因挤 伤而失效 ．挤伤是指活塞胶心材科在工况条件下进入活塞一缸套界面，在往复运动过程中 形成挤压与剪切损伤。这是活塞失效的先期因素． 泵运行时，缸套孔壁与活塞外圆材料会产生摩擦磨损、磨粒磨损和粘着磨损，从而导 致二者之间的间隙增大．当活塞胶心承受异常高压时，在径向压胀力和工作压力的综合作 用下，胶心外缘材料被挤入此问隙，在往复运动时，由于胶心无法承受极大的挤压应力和 剪切应力而被挤伤、 撕伤甚至掉块，这种损伤在活塞的每一冲次中均出现一次，最终导致 活塞胶心 由高压端向低压端转移． 当损伤累积到一定程度 时，活塞与缸套就会在短时间内 迅速失效( 活塞胶心挤伤、撕伤的过程如图1 所示) ． 维普资讯 http://www.cqvip.com 石 油钻 井工程 第 4 巷 第2 捌 1 9 9 7 年6 月 磨 密 封 件 的 挤 伤 。 箨 嘉 篓 墨 量 蔫 嚣 装 ． 和 篓 摩 擦 力 推 向 压 撮 一 。 图 1 活塞睦心挤伤． ......