旋塞阀密封失效机理分析与改进.pdf

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1、2010年第39卷石油矿场机械第4期第53页OILFIELDEQUIPMENT文章编号：10013482(2010)04—0053—04旋塞阀密封失效机理分析与改进聂海滨，于兴胜，岳苏，罗西超(北京石油机械厂，北京100083)摘要：针对现场使用的方钻杆旋塞阀主要存在旋钮处刺漏、高压下阀芯转不动等问题，对方钻杆旋塞阀的失效原因和受力情况进行了分析，并进行了结构改进，具有推广应用价值。关键词：旋塞阀；失效分析；结构改进中图分类号：TE921．203文献标识码：AAnalysisonSealFailureandImprovementofKellyValveNIEH

2、ai—bin，YUXing—sheng，YUESu，LUOXi—chao(BeijingPetroleumMachineryFactory，Bejing100083，China)Abstract：Accordingtotheproblemsthatdrillingfluidwasoccasionallyleakingandvalvecore2)塔里木某井井眼尺寸大，大尺寸套管下人浆泵。深，因此选择ZJ120／90型钻机，而F一1600型泥浆泵3)选用钻机参数时，要参照标准但不能局限能够满足要求，因此不必按照标准选配F一2200型泥于标准，应结合实际做出替换方案

3、。表10F-1600HL型钻井泵性能参数参考文献：E2]李彬，苏金洋，卢胜勇，等．钻井液固相控制系统容Eli李国庆，马家骥．深井钻机及其配置的优选[J]．石油矿积分析EJ]．石油矿场机械，2008，37(7)：50—52．场机械，1992，21(4)：15—20．收稿日期：2009—10—30作者简介：聂海滨(1980一)，男，山西寿阳人，工程师，2002年毕业于中国石油大学(华东)，主要从事井下工具技术管理工作，E-mail：jeanswest6013@sina．corn。石油矿场机械2O10年4月couldnotberotatedwhenKellyvalv

4、eswereoperatedunderhighpressureonoilfieldsite，variouscausesoffailurewereanalyzed，andloadconditionswereresearched．Throughstructuralim—provementsandmanufacturingimprovement，thetheoreticalbasisforoperatingKellyvalvesfortheoilfieldusecanbeprovided．Keywords：kellyvalve；failureanalysis；str

5、uctureimprovement方钻杆旋塞阀分为上旋塞阀和下旋塞阀，安装d)阀芯与阀座之间卡住固体颗粒。在水龙头和方钻杆之间，是一种防止钻井液喷溅、改e)操作手柄关闭不到位。善钻井工作条件、防止井喷事故发生的钻柱内防喷根据以上现象，可以分析出方钻杆旋塞阀转动工具，在钻井工程中已得到广泛应用。现场使用的失效的原因[2]。旋塞阀有些没有达到预期的使用效果，存在旋钮处a)阀芯与阀座之间的表面强化镀层的自润滑刺漏、高压下阀芯转不动等问题。本文从旋塞阀的性能、表面强化硬度、镀层与金属的结合强度等有待结构、密封失效机理分析，提出了工艺改进方案。提高。b)受到流体冲蚀使镀

6、层发生锈蚀和脱落。l结构c)受力不均匀使阀芯和阀座产生变形。目前，国内外常用的旋塞阀结构基本相似，主要d)泥浆过滤不好，含有砂砾。由阀体、上下阀座、球体、旋钮、挡圈、弹簧等组成，旋e)阀芯与阀座之间由于关闭不到位，造成泥塞阀本体都采用整体式机构，侧面开有旋钮孔，如浆射流，金属密封面被冲蚀磨损。图1。f)由于阀芯和阀座失效，使旋塞阀的操作手柄旋转关闭困难，因而旋塞阀达不到使用要求。2．2密封失效2．2．1密封和失效形式方钻杆旋塞阀有金属压力动密封、橡胶密封圈静密封、橡胶密封圈动密封3种密封形式。a)金属压力动密封是指阀芯与阀座之问依靠波形弹簧和泥浆压力形成的金属

7、密封。其失效表现为在开关过程中密封面遭到破坏。b)橡胶密封圈静密封用于防止旋塞阀内漏和手柄套处刺出泥浆。其失效表现为由于橡胶密封图1方钻杆旋塞阀结构圈出现打卷或切圈现象造成内漏和将阀体密封面刺出沟痕。2失效分析c)橡胶密封圈动密封用于操作手柄在高压根据钻井现场反馈的情况，方钻杆旋塞阀有旋运动情况下密封住高压泥浆。其失效表现为在旋转转失效、密封失效和阀体失效3种失效形式]，这3运动过程中，由于密封圈切圈造成泄漏。种失效形式最终归结为密封失效。旋塞阀密封结构如图2。旋塞阀低压密封压力2．1旋转失效为1．7MPa，高压额定密封压力为7OMPa，依靠阀旋塞阀是依靠阀芯

8、与阀座金属接触实现密封。座传递给阀芯的