实践表明，压裂技术的应用，不仅可以增加井的产量，大大加快油田开发的步伐，而且还能够大幅度地提高石油的可采储量。由此可知，压裂泵在油田中的应用十分有意义。研究目的和意义般来说，在原始状态下，油层的结构和性质，除受到沉积特点的影响外，都是致密的。因而原油从油层向井筒内渗流时，也是比较缓慢的。于是，用压裂泵产生高压液体，将油层压开，形成条或数条裂缝，从而改善流体在地层中的渗流条件，减少地下流体的流动阻力。提高油井的生产能力，达到增产增注的目的。压裂施工时利用高压泵组，将具有定粘度的液体高速向地层内注入。当泵的注入速度大于地层的吸收速度时，就会在井底逐渐形成很高的压力，在外来压力超过地层岩石的抗拉强度时，地层就会产生破裂或使原来的微小裂缝张开，形成较大的裂缝。随着液体的不断注入，已形成的裂缝就向地层内部延伸扩展，泵排量越大所形成的裂缝愈长，直到高压液体的注入速度与渗滤速度相等为止。为了防止停泵以后，裂缝在上部岩石的重力作用下重新闭合，要在注入的液体中加入支撑剂如石英砂等。使支撑剂充填在压开的裂缝中，以支撑缝面。由于这种填砂裂缝的结构比天然的地层岩石疏松得多，因此，可以大大改善流体在井底附近地层的流动状况，使油井的产量成倍增长。试验结果表明，压裂过程中挤入地层的液体，部分是在充填与形成的裂缝中，使裂缝不断向地层内部延伸，而很大部分则在缝的内外压差的作用下，垂直地从缝面向两侧地层漏失。油层垂向渗透率愈大，则液体的渗透损失愈大。这种现象正如前面所述，当高压液体的注入速度与渗滤速度相等时，裂缝就会停止延伸和扩展。由此可见，若要在地层中压开较长的裂缝，必须采用高泵压大排量的泵组设备，采用性能良好的压裂液及适宜的支撑剂。也正是由于压裂泵的工况恶劣，要求承受高压循环载荷作用要求输送高压带磨砺腐蚀的介质要求在恶劣的工况下有更高的使用寿命，要求更高的泵压，更大的排量。因此，压裂泵是压裂工艺实现必不可缺少的设备。国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向国内我国压裂装备的制造从世纪年代开始起步，由于研制的难度高，国内的大部分生产厂家都是在引进国外的关键零部件的基础上，进行简单的组装成套。引进主要产品包括公司型压裂机组公司型压裂机组，公司型压裂机组及公司的型压裂机组等。这些设备的引进使我国的压裂装备有了质的飞跃，并达到同期国际同步水平。目前国内酸化曲柄转角度柱塞的位移柱塞的位移曲线图曲柄转角度柱塞的速度柱塞的速度曲线图曲柄转角度柱塞的加速度柱塞的加速度曲线图画连杆对十字头的作用力曲线曲柄转角度连杆对十字头的水平作用力连杆对十字头的水平作用力曲线图曲柄转角度连杆对十字头的垂直作用力连杆对十字头的垂直作用力曲线图画导板对十字头的作用力曲线曲柄转角度导板对十字头的水平作用力导板对十字头的水平作用力曲线图曲柄转角度导板对十字头的垂直作用力导板对十字头的垂直作用力曲线图画连杆对曲轴的作用力曲线曲柄转角度连杆对曲轴的水平作用力连杆对曲轴的水平作用力曲线图曲柄转角度连杆对曲轴的垂直作用力连杆对曲轴的垂直作用力曲线图画曲轴偏心质量惯性力曲线曲柄转角度曲轴偏心质量惯性力水平分量曲轴偏心质量惯性力水平分量曲线图曲柄转角度曲轴偏心质量惯性力垂直分量曲轴偏心质量惯性力垂直分量曲线图画曲轴所受力矩曲线曲柄转角度曲轴受连杆力力矩曲轴受连杆力力矩曲线图曲柄转角度曲轴受连杆力总力矩曲轴受到的连杆总力矩曲线图子程序文件类型，文件名为计算连杆对十字头的作用力，导板对十字头的作用力连杆对曲轴的作用力，曲轴偏心质量惯性力吸入过程中液缸压力排出过程中液缸压力柱塞直径泵冲次曲柄半径往复泵缸数连杆长度连杆质心的长度偏心半径柱塞的摩擦系数十字头与导板之间的摩擦系数泵阀滞后角弧度柱塞柱塞杆和十字头的质量连杆的质量曲轴的偏心质量连杆对形心轴的转动惯量重力加速度曲柄半径与连杆长度之比曲柄角速度柱塞位移柱塞速度柱塞加速度连杆形心处的水平加速度连杆形心处的垂直加速度连杆形心处的角加速度计算作用在柱塞的力状态函数导板对十字头的垂直作用力连杆对十字头的水平作用力连杆对十字头的垂直作用力导板对十字头的水平作用力连杆对曲轴的水平作用力连杆对曲轴的垂直作用力曲轴偏心质量惯性力水平分量曲轴偏心质量惯性力垂直分量求曲轴所受力矩排出过程吸入过程题目型压裂泵总体设计目录中外文摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„研究目的和意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向„„„„„„„„„„„型压裂泵运动的分析及工作载荷研究„„„„„„„„„„„„„„已知泵的性能参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„曲柄连杆机构的运动分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„柱塞运动规律„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„连杆的运动规律„„„„„„„„„„„„„„„„„„„泵的压力„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„泵的吸入压力„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„泵的排出压力„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„作用于泵传动端的力„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„对柱塞十字头连杆和曲轴进行力学分析„„„„„„„„„„计算柱塞力„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„对柱塞十字头和连杆进行力学分析„„„„„„„„„„曲轴受力分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„泵动力端工作载荷及运动的编程分析„„„„„„„„„连杆对十字头的作用力曲线图„„„„„„„„„„„„„导板对十字头的作用力曲线图„„„„„„„„„„„„„连杆对曲轴的作用力曲线图„„„„„„„„„„„„„„曲轴偏心质量惯性力曲线图„„„„„„„„„„„„„„曲轴所受连杆力的力矩曲线图„„„„„„„„„„„„„型压裂泵动力端关键零件的三维建模„„„„„„„„„„„连杆组件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„曲轴„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„十字头„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„拉杆„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„十字头连接螺丝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„型压裂泵动力端曲柄连杆机构的装配及动画„„„„„„„„型压裂泵动力端关键零件的有限元分析„„„„„„„„„„分析连杆„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„连杆有限元分析的理论模型建立„„„„„„„„„„„„使用创建简化三维实体模型„„„„„„„„„„„导入的模型结果„„„„„„„„„„„„„„„„选择材料属性及单元类型„„„„„„„„„„„„„„„边界约束条件分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„结果与分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„分析曲轴„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„用建立曲轴简化模型„„„„„„„„„„„„„„导入的模型结果„„„„„„„„„„„„„„„„选择材料属性及单元类型„„„„„„„„„„„„„„„边界约束条件分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„结果与分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„论文总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献附录主要零件图及装配图附录二程序„„型压裂泵总体设计摘要随着现代计算机技术的高速发展，高新技术在现代设计中应用的越来越广泛，如等计算机辅助设计方法在国际上应用越来越普遍。这些现代设计方法不但提高了设计速度，而且使设计出来的产品更加可靠和美观，并且可以节省大量的人力物力，大大的提高产品的竞争力。在此论文中，笔者大量用到了计算机辅助设计及编程软件，如以及编程软件等。压裂泵作为种石油矿场设备，在作业过程中所处工况较其它常见机械设备更恶劣，其所承受工作载荷也随着压裂压力的不断提高而越来越大。因此有必要对压裂泵的运动部件及各承受高压的部件进行结构分析。我本次对型压裂泵的主要设计过程如下第步，在理论方面对压裂泵的作用进行了定的学习，清楚地认识到压裂泵在油井开采中的重要作用。第二步，对压裂泵的具体结构进行了认识。第三步，对压裂泵动力端的曲柄连杆机构进行了运动分析及受力分析的理论计算。第四步，用软件对泵动力端的工作载荷及运动进行编程分析。第五步，用软件对型压裂泵的关键零件创建三维模型并装配。第六步，用对连杆和曲轴进行有限元分析。关键词压裂泵连杆曲轴有限元型压裂泵总体设计绪论前言压裂在油田上的应用，只有几十年的历史。在四十年代末期国外开始进行第口井的压裂试验，到目前国内外各油田大规模的广泛应用。压裂的实质是利用压裂泵产生高压液体传导压力，将油层压开，形成条或数条裂缝，从而改善流体在地层中的渗流条件，减少地下流体的流动阻力。提高油井的生产能力，达到增产增注的目的。压裂已被公认是相当有效的油气井增产措施，成为改造油层，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，不仅可以增加井的产量，大大加快油田