1、 文 章 编 号 : 1000 - 2634 (2003) 06 - 0061 - 027NB 泥 浆 泵 工 作 机 理 研 究 与 运 动 学 分 析 X金 迅 ,刘 清 友 ,何 霞(西 南 石 油 学 院 石 油 机 械 工 程 学 院 ,四 川 成 都 610500)摘 要 : 油 气 勘 探 开 发 正 向 环 境 恶 劣 和 地 质 条 件 和 复 杂 的 地 区 推 进 ,因 此 要 求 钻 井 泥 浆 泵 减 轻 重 量 、 减 小 体 积 、 改 进 结构 及 提 高 效 率 以 适 应 各 种 环 境 和 条 件 。 介 绍 了 一 种 钻 井 用 新 型 泥 浆 泵 7
2、NB 泥 浆 泵 ,在 分 析 新 型 泥 浆 泵 的 结 构 特 点和 工 作 机 理 的 基 础 上 ,通 过 简 化 结 构 ,建 立 了 7NB 泥 浆 泵 的 运 动 方 程 和 解 析 计 算 模 型 ,并 实 现 了 该 新 型 泥 浆 泵 主 要 运动 部 件 的 运 动 学 分 析 计 算 。 通 过 计 算 找 到 了 7NB 泥 浆 泵 的 运 动 规 律 、 运 动 特 点 ,为 进 一 步 改 进 该 泥 浆 泵 的 结 构 、 提 高工 作 性 能 奠 定 了 理 论 基 础 。关 键 词 : 钻 井 ;7NB 泥 浆 泵 ;运 动 学 ;工 作 机 理 ; 改 进
3、 方 向中 图 分 类 号 : TE926. 1 文 献 标 识 码 : A引 言为 了 加 快 钻 井 速 度 ,降 低 钻 井 成 本 ,延 长 钻 头 寿命 ,对 钻 井 泵 进 行 了 多 次 改 型 换 代 ,各 种 新 型 钻 井 泵也 不 断 研 制 成 功 。 但 其 基 本 结 构 均 未 摆 脱 曲 柄 、 连杆 机 构 的 传 统 方 式 ,在 结 构 上 没 有 根 本 变 化 ,因 而 现有 的 钻 井 泥 浆 泵 不 能 完 全 满 足 钻 井 作 业 的 需 要 ,必须 寻 求 具 有 更 好 工 作 性 能 和 合 理 结 构 的 钻 井 泵 以 满足 石 油
4、勘 探 开 发 使 用 的 要 求 。 为 此 ,大 港 油 田 集 团有 限 公 司 、 北 京 龙 基 公 司 、 西 南 石 油 学 院 联 合 开 发 了一 种 新 型 泥 浆 泵 7NB 泥 浆 泵 。1 7NB 泥 浆 泵 的 结 构 特 点 和 工 作 机 理1. 1 7NB 泥 浆 泵 的 结 构 特 点7NB 泥 浆 泵 的 主 要 结 构 特 点 是 采 用 了 一 个 斜 盘凸 轮 机 构 代 替 了 原 有 的 曲 柄 连 杆 机 构 1 ,因 而 结 构简 单 、 体 积 小 、 重 量 轻 。1. 2 7NB 泥 浆 泵 的 工 作 机 理泥 浆 泵 是 在 钻 井
5、 过 程 中 ,将 泥 浆 加 压 后 携 带 出井 底 的 岩 屑 和 供 给 井 底 动 力 钻 具 的 动 力 ,向 井 底 输送 和 循 环 钻 井 液 的 往 复 泵 。 由 于 石 油 矿 场 上 使 用 往复 泵 的 条 件 十 分 恶 劣 ,提 高 其 易 损 件 (泵 阀 ,活 塞 和缸 套 )的 工 作 寿 命 ,成 为 泥 浆 泵 设 计 、 制 造 和 使 用 中迫 切 需 要 解 决 的 问 题 。 近 年 来 ,国 内 外 在 泥 浆 泵 的理 论 和 试 验 研 究 、 设 计 制 造 和 选 择 使 用 等 方 面 做 了许 多 工 作 ,特 别 是 7NB 泥
6、 浆 泵 的 发 明 ,提 高 了 泥 浆泵 的 工 作 性 能 。7NB 泥 浆 泵 主 要 由 液 缸 、 活 塞 、 活 塞 杆 、 吸 入 阀 、排 出 阀 、 阀 室 、 凸 轮 盘 、 斜 盘 、 以 及 传 动 轴 等 零 部 件 构成 。 当 发 动 机 的 动 力 通 过 减 速 器 、 皮 带 轮 传 递 到 主动 轴 上 ,带 动 主 动 轴 旋 转 ,带 动 主 动 轴 上 的 凸 轮 转 盘转 动 。 它 是 一 个 带 有 锥 度 的 斜 盘 ,凸 轮 盘 的 转 动 将带 动 安 装 在 球 形 销 上 的 圆 盘 绕 大 球 头 摆 动 ,带 动 安装 在 圆
7、盘 上 的 7 根 拉 杆 依 此 作 往 复 运 动 ,拉 杆 再 带动 七 个 活 塞 依 此 作 往 复 运 动 。 当 活 塞 作 吸 入 运 动时 ,吸 入 阀 打 开 ,泥 浆 从 吸 入 阀 进 入 液 缸 中 ,此 时 ,排出 口 阀 门 关 闭 ,完 成 吸 入 过 程 后 ,活 塞 作 反 向 运 动 ,吸 入 阀 关 闭 排 出 阀 打 开 ,将 加 压 后 的 泥 浆 通 过 排 出阀 和 高 压 管 线 排 入 井 下 。 凸 轮 转 盘 旋 转 一 周 ,7 个活 塞 分 别 往 复 运 动 一 次 ,整 个 泥 浆 泵 完 成 一 次 吸 入和 排 出 的 过 程
8、 。1. 3 7NB 泥 浆 泵 的 主 要 特 点7NBO1300 泥 浆 泵 具 有 独 特 的 结 构 特 点 、 工 作 原理 和 优 良 的 工 作 性 能 。 由 于 7NB 泥 浆 泵 的 发 展 趋势 是 体 积 小 、 重 量 轻 ,它 与 三 缸 单 作 用 泵 或 双 缸 双 作用 钻 井 泵 相 比 ,在 结 构 或 性 能 方 面 都 有 较 大 的 区 别 ,并 且 具 有 以 下 一 些 优 点 。(1) 冲 程 短 和 冲 数 高 ,7NB 泥 浆 泵 的 冲 程 一 般第 25 卷 第 6 期 西 南 石 油 学 院 学 报 Vol. 25 No. 62003
9、 年 12 月 Journal of Southwest Petroleum Institute Dec 2003 X 收 稿 日 期 : 2003 - 07 - 04基 金 项 目 :“ 油 气 藏 地 质 及 开 发 工 程 ” 国 家 重 点 实 验 室 开 放 基 金 项 目 ( PLN9921) 。作 者 简 介 : 金 迅 (1975 - ) ,男 (汉 族 ) ,四 川 双 流 人 ,工 程 师 ,在 读 博 士 ,从 事 技 术 管 理 与 CAD/ CAC 研 究 工 作 。 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publis
10、hing House. All rights reserved. http:/所 取 的 冲 程 范 围 约 为 150 300 mm ,额 定 冲 数 最 高接 近 于 200 冲 / min。 这 样 一 来 ,在 排 量 不 变 的 前 提下 ,使 泥 浆 泵 的 结 构 变 小 ,重 量 减 轻 。 而 相 应 功 率 的双 缸 双 作 用 泵 冲 程 约 为 300 450 mm ,额 定 冲 数 一般 为 65 冲 / min ;(2) 活 塞 单 面 工 作 ,可 以 从 后 部 喷 进 冷 却 液 ,对缸 套 和 活 塞 进 行 冲 冼 和 润 滑 ,有 利 于 延 长 缸 套
11、 和 活塞 的 使 用 寿 命 ;(3) 排 量 大 、 压 力 高 、 适 用 范 围 大 。 由 于 泵 的 冲次 提 高 ,泵 的 冲 次 调 节 范 围 扩 大 。 如 果 用 直 流 电 机变 速 ,则 泵 的 冲 次 变 化 范 围 高 低 可 相 差 3. 5 倍 ;(4) 排 量 均 匀 ,压 力 波 动 小 。 由 于 7NB 泥 浆 泵有 7 个 缸 工 作 ,因 而 排 量 、 压 力 波 动 较 小 ,脉 动 率 小(2. 5 %) ,水 力 特 性 好 。 工 作 平 稳 可 靠 ,有 利 于 提 高钻 井 效 率 和 钻 井 泵 的 工 作 寿 命 ;(5) 结 构
12、 简 单 ,体 积 小 ,重 量 轻 。 结 构 简 单 ,动力 端 由 一 个 凸 轮 盘 取 代 了 原 泥 浆 泵 中 的 曲 柄 连 杆 机构 ,由 于 斜 盘 变 化 范 围 仅 有 20 ,与 原 泥 浆 泵 中 的 曲柄 连 杆 机 构 相 比 ,传 动 阻 力 小 ,使 整 个 泥 浆 泵 的 结 构变 得 简 单 。 由 于 缸 数 多 ,冲 次 高 ,功 率 大 ,所 以 冲 程可 设 计 较 短 ,不 需 要 空 气 包 ,因 而 整 体 体 积 减 小 ,重量 轻 ,只 有 三 缸 泵 的 1/ 3 1/ 2 ;(6) 更 换 易 损 件 方 便 ,维 护 保 养 简
13、单 。2 7NB 泥 浆 泵 运 动 学 模 型 建 立 及 求 解根 据 7NB 泥 浆 泵 的 结 构 ,其 运 动 学 简 化 模 型 如图 1 所 示 。 通 过 该 模 型 可 以 计 算 出 拉 杆 、 活 塞 、 摆 盘等 运 动 部 件 的 运 动 规 律 及 参 数 。图 1 7NB 泥 浆 泵 运 动 简 图根 据 图 1 的 运 动 简 图 建 立 活 塞 的 运 动 方 程 为x = Rtan (1 - cos ) (1)对 (1) 式 求 一 次 、 二 次 微 分 得 速 度 、 加 速 度 为u = d xd t = Rtan sin (2)a = d x2d2
14、t = 2 Rtan sin (3)式 中 , R 摆 盘 半 径 , mm; 摆 盘 斜 角 , 度 ; 主 轴 转 速 ,r/ min ; 摆 盘 转 角 ,度 。根 据 以 上 公 式 即 可 求 出 活 塞 的 位 移 、 速 度 和 加速 度 ,图 2 和 图 3 分 别 是 活 塞 的 速 度 和 加 速 度 图 。图 2 活 塞 的 速 度 曲 线图 3 活 塞 的 加 速 度 曲 线3 结 束 语本 文 分 析 了 新 型 7NB 泥 浆 泵 的 结 构 特 点 、 工 作机 理 ,在 此 基 础 上 对 其 结 构 进 行 简 化 ,对 其 进 行 运 动学 分 析 。 以
15、活 塞 为 例 介 绍 了 运 动 部 件 的 位 移 、 速 度 、加 速 度 大 小 及 运 动 规 律 。 通 过 对 7NB 泥 浆 泵 的 运动 学 分 析 计 算 ,进 一 步 弄 清 了 7NB 泥 浆 泵 的 运 动 规律 和 运 动 特 点 ,对 整 个 7NB 泥 浆 泵 的 工 作 性 能 有 了新 的 认 识 。 同 时 ,为 进 一 步 改 进 7NB 泥 浆 泵 的 结构 ,进 一 步 提 高 7NB 泥 浆 泵 的 综 合 机 械 性 能 提 供 了理 论 依 据 和 方 法 。参 考 文 献 :1 刘 清 友 . 7NB 泥 浆 泵 及 工 作 原 理 J .天
16、 然 气 工 业 ,2001 ,21 (2) :64 - 65.(编 辑 彭 雪 雪 )26 西 南 石 油 学 院 学 报 2003 年 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/crystals and the interconnection of paraffin crystalline particles.The basic conditions include that macromolecules such as paraf2fin or asph
17、altene or resin form crystalline nucleuses , paraffincrystalline particles continuously form and grow as increase ofthe interactions between the paraffin molecules and crystallinenucleuses. The increase of the interactions among paraffin crys2talline particles leads the particles to contact each oth
18、er andbridge to form the structure. To understand fully the mecha2nism of structure formation of waxy crude oils is very helpful toinvestigate that of their pour point depression and viscosity re2duction , and the improving technology of their flowability atlower temperature.Key words : structure ;
19、formation of crystal nucleus ;growth of paraffin crystal ; interconnection of paraffin crystallineparticles ; waxy crude oilTREATMENT OF FRACTURING FL UID WASTE WATERBY Fe/ C MICRO - ELECTROLYSIS PROCESSWAN Li2ping ( Southwest Petroleum Institute , NanchongSichuan 637001 , China) , ZHAO Li2zhi , MEN
20、 G Ying2feng.JOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M INS TI TU T E ,V OL . 25 , N O. 6 , 53 - 55 ,2003 ( ISS N1000 - 2634 , IN CHI2N ES E)This is the first time that fracturing fluid waste water aftercoagulation has been treated by Fe/ C micro - electrolysis pro2cess , and four factors , namely p H
21、 value , detention time , Fe/ Cvolumetric ratio , grain size of scrap iron , dose of ammoniumchloride (NH4CI) have been studied. By calculation , the con2sume of the scrap iron has been determined. Results show thatremoval rate of color is nearly 100 % , removal rate of ChemicalOxygen Demand (COD) a
22、rrives at 58 % , the consume of thescrap iron is 0. 28 kg/ m3 , while p H value is 2 , detention time is25 minutes , Fe/ C volumetric ratio is 1 - 1. 5 , iron grain is 60280 mesh , adding content of NH4CI is 1 000 mg/ L .Key words : wastewater treatment ; Fe/ C micro - electrol2ysis ; COD ; removal
23、rateXP AN AGILE METHOD SUITABLE FOR MIDDLE- OR- SMALL SCALE SOFTWARE SYSTEMFEN G Shan (Chengdu Institute of Computer Application ,Chinese Academy of Sciences , Chengdu Sichuan 610041 ,China) , CHEN Shi2ping , ZEN G Zhen2bing , et al. JOU R2NAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M INS TI TU T E , V OL .25
24、 , N O. 6 ,56 - 60 , 2003 ( ISS N1000 - 2634 , IN CHIN ES E)The goal of software engineering (SE) is aimed at solvingthe development and management problems of large - scale soft2ware projects in its early phases to make the cow - boy - styleprogramming processes into engineering ones with rules and
25、 op2erational criteria. However , because of the inherence drawbacksof traditional software engineering ( TSE) models , the increas2ing rules and operational criterions , it is not met to the reallyneeds of the middle - or - small scale projects developing pro2cess. Based on our experiences accumula
26、ted during about 14years period and combined with SDBCOMIS practice , the newmethod called XP (eXtreme Programming) is discussed in itsfeatures , software processes practical rules and applied domainscope. The differences between TSE and XP are contrasted sys2temically. According to this parallel re
27、search , XP is more suit2able than TSE when applied to middle - or - small scale sys2tems.Key words : soft ware engineering ; eXtreme Program2ming ; agile method ; traditional software engineering ; softwaredevelopment methodWORKING PRINCIPLE AND KINEMATICS ANALYSIS OF7 NB MUD BUMPJ IN Xun ( Southwe
28、st Petroleum Institute , NanchongSichuan 637001 , China) , L IU Qing2you , HE Xia. JOU RNALO F S OU T HW ES T PET ROL EU M INS TI TU T E , V OL . 25 ,N O. 6 , 61 - 62 , 2003 ( ISS N1000 - 2634 , IN CHIN ES E)Oil and nature gas exploration and development is going onin the regions in the adverse circ
29、umstances and the geologicalcomplex condition. For this reason , the mud pump is asked toreduce the weight and volume , to improve its structure and toraise the efficiency to adapt to various adverse circumstances andconditions. In this paper , the 7NB mud pump , a new mudpump , was described. Movin
30、g equations and computation mod2els of the 7NB were established on the basis of studyingits struc2ture and working principal. The kinematics of the new mudpump was analyzed. It provided the theoretical supports for theimproving structure of the mud pump.key words : drilling ; 7NB mud pump ; kinematics ; work2ing mechanism ; reform directionNo 6 Journal of Southwest Petroleum Institute 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/
