泡沫钻井液在钻井泵缸套内的运动分析

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1、2第0122期年第第4216卷页石油矿场机械OILFIELDEQUIPMENT文章编号：1001-3482(2012)02—0026—03泡沫钻井液在钻井泵缸套内的运动分析陈浩，黄开华，黄奎林(西南石油大学机电工程学院，成都610500)摘要：从理论上分析了泡沫钻井液在钻井泵缸套内的压缩、膨胀过程，绘制了理论循环指示图；推导出了钻井泵输送泡沫液时的理论循环指示功计算式，并讨论了钻井泵的充满系数。结果表明：充满系数不仅与泡沫特征值r有关，还受泵余隙容积V以及泡沫压缩比P／p的影响。关键词：钻井泵；缸套；泡沫钻井液；充满系数中图分类号

2、：TE926．01文献标识码：AMotionAnalysisofFoamDrillingFluidinDrillingPumpCHENHao．HUANGKai—hua．HUANGKui—lin(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China)Abstract：Inthispaper，theprocessesofcompressionandexpansionoffoamdrillingfluidi

3、ndrill—ingpumpwereanalyzed，thecycletheoryindicateschartoffoamdrillingfluidinpumpcylinderwasdrawn，andtheformulaofcycletheoryindicatespowerwasformed．Adiscussionofpumpfullfactorwasmade，theresultshowsthatthefullfactorisimpactednotonlybygasvolumerlbutalsobypumpclearancevol

4、umeVandcompressionratioP2／p1．Keywords：drillingpump；liner；foamdrillingfluid；fill—upcoefficient泡沫钻井液是很有发展前途的钻井液，它是由沫的特征值大多在口]0．75～O．95。与普通钻井液相一定比例的水、气体以及发泡剂制成的气、液混合比它有许多优点，能满足很多钻井工艺的要求，因此物。通常认为，当泡沫特征值(即气体含量，又叫泡在石油钻井中得到广泛的应用。目前对泡沫钻井液沫质量)在0．550～0．975时泡沫是稳定的；当气相的研究大多是在静态条件

5、下进行的，然而钻井液在组分>0．975时稳定泡沫液转化为雾化流体；当气整个工作过程中(由钻井泵输送到井底再携带岩屑相组分<0．550时泡沫很容易破灭。钻井中所用泡返回)都处在动态条件下，因此对动态条件下泡沫钻的受力情况可以简化为有端盖的圆筒受均布压力，制及应用[J]．石油矿场机械，2007，36(5)：86—89．危险点在泵筒螺纹的内径处；连杆主要承受交变拉[3]薛令东，廖文山，宋全，等．国外新型有杆抽油泵及其应力。特点[J]．石油矿场机械．2006，35(6)：81—83．[4]盛曾顺，王奕兰．API整筒管式抽油泵下入深度和允许

6、加尾管重量的计算[J]．石油机械，1989，17(4)：9-15．参考文献[1]张琪．采油工程原理与设计[M]．东营：中国石油大[5]姚希梦．弹性力学rM]．北京：机械工业出版社，1987．学出版社，2000．E6]沈迪成，艾万诚，盛曾顺，等．抽油泵[M]．北京：石油工[2]李战防，王金泰，王济新，等．稠油热采掺热自控装置研业出版社，1994．收稿日期：2011一O8—3O作者简介：陈浩(1963一)，男，四川成都人，教授，1991年毕业于西南石油大学机械工程专业，研究方向为石油机械理论设计及化工设备工程。第41卷第2期陈浩，等：

7、泡沫钻井液在钻井泵缸套内的运动分析井液的分析研究更具有意义。本文从理论上分析了生的斥力。钻井泵输送泡沫液的理论循环指示图如泡沫钻井液在钻井泵中的运动过程，讨论了钻井泵图2所示。泡沫液中气相的压缩与普通气体的压缩输送泡沫液时的充满系数。不同，当钻井泵缸套内压力由0．1MPa上升到0．5MPa时，气泡体积缩小约[2]8o，在理论循环图上1钻井泵的工作过程该压缩段曲线斜率最大，如图2中ae段；当泡沫液油田用钻井泵属于容积式往复泵，液缸工作原体系压力由0．5MPa上升到5．0MPa时，气泡体积理如图1所示。缩小约2O，此段对应图2中-厂段

8、；当缸套内压力1)当工作介质为不可压缩流体时，在活塞向由5．0MPa上升到泵排出压力P的过程中，泡沫右移动的瞬间，缸套内的压力下降，在压差作用下吸液几乎不可压缩，此段曲线近似为一直线。泡沫液入阀开启、排出阀关闭，液体进入缸套内直至活塞运中气体的膨胀