一种减少钻井泵缸套和阀箱压紧力的结构的制作方法

本技术涉及石油工程设备领域，具体涉及一种减少钻井泵缸套和阀箱压紧力的结构。

背景技术：

1、现在钻井泵的缸套和阀箱的压紧力都非常大，不仅仅是造成压紧缸套和阀箱的紧固件数量非常多，压紧的扭矩值非常大，而且因缸套和阀箱维修更换时候要拆卸紧固件，拆卸非常困难。为此，钻井泵行业研究缸套和阀箱的安装拆卸工具很多，最典型的是英国研究的安装拆卸缸套和阀箱pquip工具，价格高达3万多美元一套。如何在保证缸套和阀箱工作安全可靠的前提下能够减少压紧力，减少缸套和阀箱压紧的紧固件数量，或者减少压紧的扭矩值，拆卸时候比较轻松便是一个研究的课题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种减少钻井泵缸套和阀箱压紧力的结构，包括磨损板，新缸套，新缸套密封圈，排出阀箱，吸入阀箱，吸入阀箱压紧螺母，吸入阀箱压紧双头螺柱，排出阀箱压紧螺母，合成螺柱，缸套压紧盘，防松垫圈，缸套压紧螺母，机架局部，排出管，磨损板密封圈，排出阀箱压紧双头螺柱，排出阀箱密封圈，排出管压紧双头螺柱，排出管压紧螺母，合成螺柱包括大螺纹，合成螺柱包括小螺纹，缸套密封圈压紧后内孔直径，缸套内孔右端倒角大径，缸套内孔直径，吸入阀箱和排出阀箱连通内孔直径，排出阀箱排出孔直径；其特征在于：所述排出阀箱、排出阀箱压紧双头螺柱、合成螺柱和机架局部连接，用排出阀箱压紧螺母压紧；所述新缸套、缸套压紧盘、防松垫圈、合成螺柱、磨损板、排出阀箱和机架局部连接，用缸套压紧螺母压紧；所述新缸套与磨损板之间有新缸套密封圈，磨损板与排出阀箱之间有磨损板密封圈；所述排出阀箱、吸入阀箱和吸入阀箱压紧双头螺柱连接，用吸入阀箱压紧螺母压紧；所述排出阀箱和吸入阀箱之间有排出阀箱密封圈；所述排出阀箱、排出管压紧双头螺柱和排出管连接，排出管压紧螺母压紧；所述排出阀箱和排出管之间有排出阀箱密封圈；所述新缸套的缸套内孔右端倒角大径和缸套内孔直径相等，即缸套内孔右端没有倒角，所述缸套密封圈压紧后内孔直径和缸套内孔直径相等；所述吸入阀箱和排出阀箱连通内孔直径和排出阀箱排出孔直径相等。

2、本实用新型的技术方案如下：

3、请参照图9-gb32338-2015《石油天然气工业钻井和修井设备 钻井泵》第4.5.3条钻井泵缸套（示意图），这是2015年钻井泵国家标准对缸套的内孔规定，缸套内孔两端均要倒角，而且还很大，因此现在的缸套内孔两端都有倒角，制定这个标准是根据当时的技术水平，当时活塞杆都是整体式，要更换活塞时，需要缸套活塞一起拆下来，活塞可以从缸套右端往左端放入，因此缸套内孔右端要倒角，右端安装缸套密封圈如图1所示，便有3个不同的内径，φ1是缸套密封圈压紧后内孔直径、φ2是缸套内孔右端倒角大径、φ3是缸套内孔直径，三个不同的直径形成了2个圆环面积，第一个是缸套密封圈压紧后内孔直径φ1和缸套内孔右端倒角大径φ2之间的环形面积，第二个是缸套内孔右端倒角大径φ2和缸套内孔直径φ3之间的环形面积，根据图3所示，上述2个环形面积在钻井泵工作时，在高压泥浆压力下，便会产生一个缸套离开阀箱的力，这个力便是缸套压紧力的主要依据，通过计算便更直观的了解这个力多大。以2200hp以上功率高压钻井泵为例，钻井泵最大的泥浆压力是51.7mpa,不同的钻井泵制造厂满足最大的泥浆压力采用的缸套内孔φ3直径是不同的，以选用缸套小的4英寸为例，缸套密封圈压紧后内孔直径φ1和缸套内孔右端倒角大径φ2之间的环形面积受到的力是63000n，缸套内孔右端倒角大径φ2和缸套内孔直径φ3之间的环形面积受到的力是60000n,两者之和便是123000n,在计算用紧固件压紧缸套时，紧固件的压力要至少3倍的安全系数，即要有369000n的压力才行。如果缸套直径选更大的值，这个力还会更大。现在采用分段式活塞杆，更换活塞可以不用拆卸缸套，活塞均从缸套的左端装入，缸套右端的内孔倒角便不需要，缸套内孔右端倒角大径φ2和缸套内孔直径φ3之间的环形面积便不存在，这个力便不存在。掌握这个原理，还可以把缸套密封圈压紧后内孔直径φ1和缸套内孔直径φ3设计一样大，即缸套密封圈压紧后内孔直径φ1=缸套内孔右端倒角大径φ2=缸套内孔直径φ3，上述的2个环形面积都没有了，用上述例子，可以减少369000n压紧缸套的压力了。

4、请参阅图3，现在的钻井泵，图中的吸入阀箱和排出阀箱连通内孔直径φ4比排出阀箱排出孔直径φ5都大，例如已经公示的专利申请号201610980135.8《一种往复泵缸套压紧装置》中的图1，吸入阀箱和排出阀箱连通内孔直径φ4值大约是排出阀箱排出孔直径φ5的1.4倍到1.45倍之间。吸入阀箱和排出阀箱连通内孔直径φ4的横截面积便是排出阀箱排出孔直径φ5横截面积的2倍。吸入阀箱与排出阀箱的压紧力的计算依据便是吸入阀箱和排出阀箱连通内孔直径φ4的横截面积乘泥浆最大的压力。如果将吸入阀箱和排出阀箱连通内孔直径φ4的横截面积减小到与排出阀箱排出孔直径φ5横截面积的相等，原来压紧吸入阀箱的压紧力便可以减少1倍。

5、前面介绍过，不同的钻井泵制造厂满足最大的泥浆压力采用的缸套内孔直径φ3不同的，从公众信息报道的，对于2200hp以上的大功率高压钻井泵，选用泥浆最高压力51.7mpa的缸套内孔直径φ3，有的设计缸套内孔φ3=100mm，有的设计缸套内孔直径φ3=140mm，两种不同的缸套内孔直径对比计算数据是：缸套内孔直径φ3横截面积与泥浆最大压力的乘积是计算排出阀箱与机架压紧力的计算依据。选缸套内孔φ3=100mm，最大泥浆压力51.7mpa，乘积是405845,采用紧固件压紧，乘3倍系数，压紧排出阀箱的压力便需要1217535 n,选缸套内孔直径φ3=140mm，最大泥浆压力51.7mpa，乘积是795456,采用紧固件压紧，乘3倍系数，压紧排出阀箱的压力便需要2386368 n，即选用缸套内孔直径φ3=140mm比选用缸套内孔直径φ3=100mm，排出阀箱的压紧压力要提高1.96倍。反之，采用缸套内孔直径φ3=100mm的缸套内径，排出阀箱的压紧力比选用缸套内孔直径φ3=140mm的缸套内径，压紧力要减少约1倍。

技术特征：

1.一种减少钻井泵缸套和阀箱压紧力的结构，包括磨损板（3），新缸套（4），新缸套密封圈（5），排出阀箱（6），吸入阀箱（7），吸入阀箱压紧螺母（8），吸入阀箱压紧双头螺柱（9），排出阀箱压紧螺母（10），合成螺柱（11），缸套压紧盘（12），防松垫圈（13），缸套压紧螺母（14），机架局部（15），排出管（16），磨损板密封圈（17），排出阀箱压紧双头螺柱（18），排出阀箱密封圈（19），排出管压紧双头螺柱（20），排出管压紧螺母（21），合成螺柱（11）包括大螺纹（11.1），合成螺柱（11）包括小螺纹（11.2），缸套密封圈压紧后内孔直径（φ1），缸套内孔右端倒角大径（φ2），缸套内孔直径（φ3），吸入阀箱和排出阀箱连通内孔直径（φ4），排出阀箱排出孔直径（φ5）；

技术总结本技术公开了一种减少钻井泵缸套和阀箱压紧力的结构，涉及石油工程设备领域的钻井泵，具体涉及一种减少钻井泵缸套和阀箱压紧力的结构、包括新缸套，磨损板，新缸套密封圈，排出阀箱，吸入阀箱；对于2200hp以上大功率高压钻井泵，新缸套与磨损板接触端的内孔取消倒角，缸套密封圈压紧后内孔直径与缸套内孔直径相同，吸入阀箱和排出阀箱连通内孔直径与排出阀箱排出孔直径均为70mm，缸套的紧固件压紧力至少可以减少369000N，排出阀箱的压紧力可以减少一半，吸入阀箱的压紧力可以减少一半，压紧力减少后，紧固件数量可以减少，扭矩力可以减小，安装和拆卸缸套和阀箱大大地减少工作难度。技术研发人员：黄顺俊受保护的技术使用者：黄顺俊技术研发日：20231021技术公布日：2024/7/23