高压压裂泵液力端设计与研究

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1、毕业设计（论文）题目名称高压压裂泵液力端设计与研究学院机械工程学院专业班级***学生姓名指导教师辅导教师目录健书'I舾酷II指导教师审查意见III评阅教师评语IV答辩会议记录V蚊MVI夕戊觀VU1前言12綱賴12.1研究口的和意义12.2国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向23压裂泵液力端计算理论33.1往复泵的概述33.2往复泵的功率43.3往复泵的流量53.4往复泵的泵压63.5吸入管和排出管内液体的流速74压裂泵液力端设计74.1液力端总体设计74.2泵头体设计104.3泵阀设计134.4柱塞及其密封设计185结果分析205.1对压裂泵泵阀的强度校核205.2泵阀寿命提

2、高的方式226甜仑23WI删IX腿X1前言吋代的进步速度十分的迅速，而社会的进步需要各行各业的不断发展，石油广泛应用于各行各业，需求量还在不断地增加，所以对于石油的依赖还在延续。可是石油是不讨再生的能源，所以提高石油开采效率和石油质量是石油行业发展的主要方向，压裂技术的提高也就成了主攻方向。在石油领域，压裂是一种利用水力使油气M形成深穿透，高导流能力的裂缝。所以又讨以称为水力压裂。压裂是中、低渗透油田勘探开发工程序列中的重要环W。但是由于屮、低渗透油田储层物性条件的限制，以及在钻井过程屮的钻井液污染等芥个不同形式原因，油井射孔盾a然产能低、开采效益差。必须经过压裂才能投入正常

3、生产。压裂改造也就成为科学开发中、低渗透油气田的重要手段。压裂技术从1947年投入实际应用屮以来，经过半个多世纪的研究、完善和发展，已经成为提高油气井产量和增加勘探井可采储量，从而提高油气田开采率的重耍工程手段之一。而压裂泵是整个水力压裂作、Ik中的最主要的生产设备。通过压裂泵把高压、大排量、具有一黏度的液体压入油气层，当油气层被压出许多裂缝后，加入支撑剂充填进裂缝，提高油足的渗透能力，以增加产油量。压裂泵的主要结构是动力端和液力端。动力端，顾名思义是压裂泵中提供动力的元件。液力端则是影响压裂作业工作效率的主要部分，本文就是对高压压裂泵的液力端进行设计和研究。从而学习压裂技术

4、在石油开采中的主耍工作，提高压裂泵的工作效率和了解未来压裂技术的发展方向。2选题背景2.1研究目的和意义压裂技术是世界上公认的相当冇效的油气井堉产措施，作为改造油层，提高油气井生产能力的进攻性措施。实践表明，压裂技术的应用和发展，不仅可以增加汕井的产量，大大加快油气田开发的步伐，而且还能够大幅度地提高石油的可采储量。从而对满足对社会上各行各业的需求。压裂泵则是汕气增产的重耍设备，压裂泵也是在逐步向高压力、人功率和人排暈方向发展。由于高压力、大排量的原因，压裂泵零部件容易发生失效，对石汕的生产过程将产生直接影响。因此，木文通过对高压压裂泵液力端关键部件进行设计和相关方面的研究，

5、对提高液力端零部件的强度和可靠性具奋重要的意义，同吋间接的为压裂泵生产使用提供简争认识。2.2国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向2.2.1国外压裂泵发展趋势与研究的主攻方向美W在1947年进行了首次水力压裂增产作业，这是人类第一次将压裂技术应用到实际生产屮。在压裂技术的使用下，增产效果十分显著，因此对压裂工艺技术的研究和应用受到普遍重视。进入九十年代后，水力压裂逐渐成为决定低渗透汕田开发方案的主导因素。在研究制定低渗透汕田开发方案吋，按水力裂缝处于有利方位确定井排方位；通过研究分析不同井网、布井密度及裂缝匹配对各项开发指标的影响，以提高油田整体开发效果和经济效益为S标，确定

6、井网类型、布井密度和压裂施工规模，使水力压裂与汕藏工程结合的更加紧密，使低渗透汕田的高效开发成为可能［1］。到0前为止，国外在油气田使用的压裂泵生产厂家已经形成了一套比较通用和标准化的体系，压裂泵的功率从小到大，压力从低到高，都照顾到了部件的系列化，标准化和通用化。其屮主要的压裂设备制造厂家有哈里扪顿、SPM、斯伦W谢、OPI等等。他们生产的压裂设备为了满足市场的需要和占冇率，都是通过改进设备，创新技术，提高产品质暈，增加设备的寿命和一些强大功能的通用化和互换性进行的。在这个信息吋代，随着CAD/CAM等计算机技术的不断发展和应用。也促进了压裂工艺设备的设计、制造和发展，为石

7、油产量的提高，起到了軍要的辅助作用。同吋一些存限元分析软件应用在设计中，大大的提高了压裂工艺设备的质量和工作性能。同吋压裂技术进入纳米吋代大量的纳米技术产品已经在汕气勘探和开发领域发挥着关键作用。贝克休斯制造的吋降解压裂球是由纳米级可控电解金属材料组成。该材料比铝轻、比低碳钢强度大，但在特定流体条件下会降解。压裂球在压裂过程中能够保持其原有形状和强度，随后在汕井投产前或投产后短时间内降解。是一种新的发展方向。0前国外压裂泵发展的主流方句是：高压、大排量。另外，提高使用寿命、保证排液均匀、解决堵泵等也是重