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泥浆防溅阀的质量改进

[日期:2013-08-26]
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 摘要:在石油钻进过程中,钻井作业起下钻时,卸开方钻杆或钻杆后,总有不少钻井液喷溅到钻台上,不仅污染了环境,而且浪费了钻井液,增加了钻井成本。在当前对现场标准化要求越来越高的情况下,提高泥浆防溅阀的使用寿命和性能这一问题更为突出。针对这一需要,提高泥浆防溅阀的质量尤为重要。
    关键词:泥浆防溅阀;密封圈;弹簧;阀芯;密封
    随着市场经济的不断深入,石油行业同样面临着要逐步扩大外部以至国外市场的力度。外部市场井对钻台的清洁要求越来越高。油区内钻井在快速钻进时,使用泥浆防溅阀可以大大减少清洁钻台的工作量。由于防溅阀在起下钻停泵时在复位机构的作用下自动关闭,钻工可以在单根起上来后,直接进行上卸扣操作,不必担心泥浆溅落到钻台和身体上的问题,节约了接单根的操作时间。
    1、泥浆防溅阀使用现状
    1)泥浆防溅阀是石油钻杆新增加的阀类连接部件。由上半部的阀体、下半部的转换接头、阀体内腔的凡尔和连杆、转换接头内腔的支撑体、支撑体下端的支撑座组成。阀体与转换接头二者用锥螺纹连接。其余各部件用螺纹互相连接成一体。将该防溅阀串接在方钻杆与圆钻杆之间。每当停钻接单根钻杆时,阀的凡尔等能自动下落,封堵住方钻杆中的泥浆,防止泥浆外泄溅满井台和人身,既不浪费泥浆,又改善钻井的野外作业环境。
    2)由于工具结构及加工工艺不尽合理,同时缺乏防溅阀阀芯的专用装拆工装,造成产品合格率只有90%左右。有时费力费时的完成了防溅阀的加工,由于安装时缺少了专用工装,有时出现密封圈在装配时被挤坏的情况,造成密封配合过紧或过松:过紧使弹簧在复位时承受阻力过大,缩短了使用寿命;过松则使密封泥浆的效果大打折扣,影响井队的使用效果。因此,对泥浆防溅阀整体结构进行优化设计,设计阀芯装拆专用工装,合理编排加工工艺,提高泥浆防溅阀的使用寿命和性能,是进一步推广使用该工具,降低成本,为公司创造效益的必由之路。
    2、数据采集及现状分析。我们将2010年9月至2005年12月公司对新制的泥浆防溅阀的现场应用情况进行了上井回访,泥浆防溅阀使用情况满意度在80%左右徘徊;同时,我们从井队收回的防溅阀进行更换阀芯,检修后继续使用。修复成功率只有60%左右。这与我们的质量方针和目标差距较大,同时增加了成本支出。
    3、原因分析
    1)阀芯的耐磨层不耐冲蚀,阀芯在泥浆反复冲蚀下剥落,无法与阀座紧密配合,造成密封失效。
    2)弹簧抗疲劳性能差,寿命短。弹簧的疲劳损坏,使阀芯无法及时复位,导致密封功能无法实现。
    3)装拆阀芯时,无专用工装,易将密封圈挤坏,造成阀芯和密封面损坏,难以修复。
    4、对策实施。根据我们所做的分析,阀芯的耐磨层不耐冲蚀、弹簧抗疲劳性能差等设计结构上的缺陷,以及工装不能满足加工工艺要求是主要原因。我们认为通过进行结构设计和改进,可以圆满解决泥浆防溅阀使用寿命未完全达到用户要求问题。同时,专用工装的设计及使用,不但可以实现提高加工速度和精度,而且由于装拆阀芯有专用工装,可以节约由密封圈挤坏造成的损失,因此我们从进行结构改进和阀芯装拆专用工装方面下功夫。
    1)将弹簧密封在工作腔内并增加泄流孔,减轻弹簧在其工作腔内因泵压变化所带来的疲劳破坏,提高弹簧使用寿命。
    2)采用阀体台肩对弹簧的行程进行限位。其优点是:在阀体的行程达到极限后,弹簧在不断增加泵压时不再继续压缩,弹簧不易疲劳。
    3)阀体的密封材料采用耐磨材料,防止钻井液长时间冲刷而损坏密封面。
    4)接头体采用加长结构,从而替代方钻杆下部的保护接头,提高防溅阀的使用范围。
    5、实施效果。通过不断地持续改进,新型泥浆防溅阀和阀芯装拆专用工装在使用后发挥了非常好的效果。自设计成功推广应用以来,共生产了60余套泥浆防溅阀,使用寿命均达到了7~8口井的设计目标,其中三分之二创出了10口井以上的好指标。
    1)从经济角度上看,设计制作新型阀芯和装拆专用工装仅费几百元(可忽略不计),但却可以节约大量的加工时间和原材料,同时提高工具的使用寿命,创造了明显的经济效益。
    2)在设计成功阀芯装拆专用工装以前,修复一只泥浆防溅阀费时费力,同时质量还难保证。使用专用台具和工装,使我们可以修复工具,同时保证质量,满足市场需求。
    3)泥浆防溅阀的使用,解决了起下钻时钻井液的喷溅问题,提高了钻台的清洁和标准化程度,符合HSE管理体系要求。同时,该工具操作灵活方便,既保证了钻台的清洁,又在一定程度上节约了钻井液。
    4)阀芯拆装专用工装结构简单、操作方便,适用范围广。同时可以保证加工和检修的精度,提高工效,降低工人劳动强度。
    6、结论和建议。将泥浆防溅阀和工装的设计图纸纳入图纸管理范围,并将其系列化。另外要继续加强职工培训工作和质量管理工作的力度,严格执行质量体系标准。专用工装的设计,取得了很好的经济效益和社会效益。可见,设计结构合理、原理简单的工装对各种工具的装拆和检修的操作很有必要,既能提高加工的效率,又能提高产品的质量。因此我们将鼓励广大职工勇于创新,拓展思路,设计更多更为合理、有效、简洁实用的工装。
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