压裂泵泵头体相贯线裂尖应力场及应力强度因子研究

摘要：

压裂泵泵头体作为油气压裂工艺的中的关键装备,直接决定了压裂技术的成败,影响油气开采效率和经济效益.针对现有泵头体相贯线处的疲劳开裂失效现状,建立了泵头体有限元分析模型和不同初始长度的圆形裂纹断裂模型,通过分析裂尖应力场和应力强度因子的分布规律.结果表明:内压作用下,泵头体整体仍处于弹性区,只有裂纹面前方两侧的45°~70°区域进入塑性区.相贯线处的裂纹类型虽然为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合裂纹,但是仍然是Ⅰ型裂纹主导,裂纹的起始位置位于两个内腔表面.不同裂纹长度,其应力强度因子分布规律基本一致;但是初始裂纹越长,裂纹越容易发生扩展.裂尖附近区域应力分布是影响裂纹起裂的关键因素,但泵头体两个相贯内腔半径也会影响裂纹起裂.通过分析泵头体裂尖应力场和应力强度因子,可以更好了解泵头体疲劳开裂原因和裂纹起裂位置,为泵头体的工程应用提供理论依据.

关键词：泵头体、裂纹、应力分布、应力强度因子

所属期刊栏目：17

分类号：TE925(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家自然科学基金51374041,51674040

在线出版日期：2017-04-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：185-190,223