关于SYL2500型压裂车车架疲劳寿命的分析探讨

来源 :中国石油和化工标准与质量 | 被引量 : 0次 | 上传用户:warewell
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  【摘要】我国1994年起就是石油出口国,担负着国际上石油使用的重要来源之一,因此石油生产出口对石油企业来说既是一种机遇又是一种挑战,由于我国的地形的差异和地质的复杂,我国的石油开发技术和生产技术有很多的挑战和机遇,也存在着许多技术上难以攻克的难关,尤其体现在石油的开发上,在低渗透压或者高注水期的油井在开发到某一个程度时是很难开发出石油的,因此在经过了一段时间的研究与实验,提出了油井压裂技术,有效的为石油的开发提供了有利的条件,但是这种技术由于使用的时间不长,还没有达到健全和完善的地步,因此还存在着许多的弊端和不足,比如在进行压裂技术操作过程中会用到许多的机械设备,大型机械设备聚集工作是一种很危险的情况对,而且机械设备的使用频率很大,直接影响着机械设备的使用寿命。本文以SYL2500型压裂车车架为研究对象,分析了压裂车所受到载荷的几种典型现象,以及车架疲劳的原因。对压裂车机械设备的使用敲响了警钟。
  【关键词】SYL2500型压裂车 压裂车车架 载荷受力 疲劳寿命影响因素 延缓措施
  1 SYL2500型压裂车简介
  石油的压裂技术是油气生产中不可或缺的一种增产技术,几乎80%的油井需要压裂技术才能收到较好的开发效果。在压裂施工中需要许多的机械设备也有许多的大型机械设备最主要的设备是压裂车,这种车体积庞大,如本文介绍的SYL2500型压裂车(最大输出水功率为2 500 hp)重量可达50t以上。在压裂施工中使用最频繁使用强度最高,而且压裂车的工作环境恶劣,经常在很颠簸的地面上行驶,直接导致车架在振动和冲击载荷下发生疲劳开裂和损伤等情况。除此之外在压裂车正常工作时本身也会产生较大激振,在工作的循环载荷的压力下再一次对车架造成疲劳损伤。因此必须找到使得压裂车车架疲劳降低的原因,才能避免疲劳过度延长使用寿命。
  2 SYL2500型压裂车车架的使用情况。
  要介绍SYL2500型壓裂车车架的使用情况就要先介绍SYL2500型压裂车的一些基本情况才能进一步介绍SYL2500型压裂车车架的使用情况,综合上述,以及我国石油的开发使用压裂技术的情况,总结出一下几点建议。
  (1)SYL2500型压裂车的介绍。这种车是由江汉油田四机厂召开承担的国家“863”项目“2500HP大型数控成套压裂装备研制”而生产的大型高端的机械产品,主要用于石油开发井、深井、中深井、浅井的各种压裂施工作业,能适应在各种工况下泵送高压液体施工、水力喷砂等作业。但是随着我国石油开关压力和难度的增大,对油井开发的进度也在紧张中进行,随着世界能源危机加剧,我国一些常规或非常规的油井开发技术正在日益增加,对大功率油田压裂设备的需求越来越大。因此在2009年世界上最大功率的SYL2500型压裂车诞生了,它的单机输出功率2500HP,在高压工作环境下可达到了140MPa,其优点更适用于油气田超深井、深井、中深井的各种压裂和增产措施。SYL2500型压裂车截至目前,已在四川、新疆、辽河、大庆等不同地形,不同地质下广泛应用,作业效果显著达到增产目的。
  (2)SYL2500型压裂车的疲劳类型。SYL2500型压裂车的疲劳一般分为三种机械疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳。机械疲劳是指SYL2500型压裂车的部件或者机械结构在交互动力时,在这种力的作用下发生的机械平疲劳。热疲劳是由于温度的转换或变化而引起的应变从而一起疲劳。腐蚀疲劳就是在开发石油的那种腐蚀、恶劣环境下的疲劳状态。SYL2500型压裂车在工作环境下受到的热疲劳不多,大多数是机械疲劳和腐蚀疲劳,因为在开发石油的现场是一种极其恶劣的工作环境地面的不平性很高,腐蚀的化学试剂使用又很频繁,因此对SYL2500型压裂车车架的影响最多也最严重。
  3 引起SYL2500型压裂车车架疲劳的因素
  分析了SYL2500型压裂车车架疲劳的几个类型,就容易找到引起疲劳的因素有哪些了,从而就容易找到延缓疲劳寿命的措施。在石油开发的工作环境下引起车架疲劳的因素有很对,总结有一下几点:
  (1)SYL2500型压裂车由于其自身的质量和重量在行驶过程中,车架要承受压裂车自身的重量的交变疲劳负荷,除此之外还有压裂车在不平路面行驶时产生的冲击和振动载荷,这些都是机械因素引起的疲劳在操作量日益加剧的当今这种机械因素越来越严重了。
  (2)开发石油的工作环境就是一个十分恶劣的环境一方面受到天气的影响另一方面在施工中会使用很多的化学试剂难免对SYL2500型压裂车车架造成一定的影响,这是腐蚀因素引起的疲劳。
  4 SYL2500型压裂车车架疲劳寿命的延缓措施
  SYL2500型压裂车的延缓措施现在还没有达到健全和完善,因为在石油SYL2500型压裂车使用的环境有限,总结延缓措施有一下几点:
  延缓或者减轻车架疲劳的方法就是减小车架的应力集中的情况,实质是消除SYL2500型压裂车车架的裂纹。在车架的生产中由于磨损或碰撞产生的裂纹是难以避免的,所以应该在设计时,设计出更加减小应力集中的车架结构来,把由于自身重量和外在负荷的应力降到最小。这要求找到车架的“应力集中点”,从而降到应力集中,提高疲劳强度。
  在设计车架时还应该注意到车架的材料因素,应该使用抗震、抗压、抗腐蚀的材料分子来从细节上延缓疲劳寿命。
  就要注意在SYL2500型压裂车车架的工作环境尽量远离一些化学试剂,在行驶时也应尽量避免路面不平。
  5 结语
  疲劳强度及寿命是评价所有车架可靠性的重要因素之一,本文通过对车架结构的分析,探讨了对石油压裂车车架的疲劳寿命的研究充分全面的分析了压裂车车架的使用情况和疲劳的因素所在,以及延长疲劳寿命的一些方法和建议,从而警告油田工人在操作压裂车车架时容易发生的一些人身事故或安全事故很可能是由于车架的原因,车架使用不当导致操作人员受到威胁。还有要对SYL2500型压裂车进行维护和爱护,这种大型的车辆成本高维修不方便,尽量做到延长它的使用时间提高其使用效率,这样才能节省资金提高经济效益。但是目前的车架延缓疲劳寿命的方法和建议还没有完善,需要石油工作者继续在这个研究课题上进行有价值的研究,为SYL2500型压裂车的使用寿命提供有效的延长措施。
  参考文献
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