HPHT 微型柱塞泵丨LEE(美国)

话不多说,先来段视频感受下

 

【i产品】HPHT 微型柱塞泵丨LEE(美国)
概述

看到题目,想必首先会蹦出来的一个问题是:何为微型泵呀?

经过小编的一顿翻找,嘿~就让找到了:按照泵的特征尺寸、排量、功率等不同因素,可以把泵分为常规泵、微小型泵和微型泵,但不同分类方式中对各类型泵的定义不同,如表所示,可见微型泵还真是“微”呀!

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微小型液压泵具有小尺寸、轻重量、小惯量和低功耗的特点,同时兼有液压泵压力高、自吸性好和功率密度大的优点,在机器人外骨骼、消防救灾、淡化海水、石油勘探等领域具有广阔应用前景。

微型泵在油气开采领域应用

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微型泵应用在不同的领域对其性能也会有不同的要求,值得一提的,一定是在油气开采领域,要说为什么,且往下看~

目前石油开采的深度越来越深,迫使钻井技术朝深井、超深井钻探方向发展。对于高陡构造地层以及深井的直井勘探,国内外实践经验表明,采用自动垂直钻井技术能较好的解决该问题。

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自动垂直钻井系统液压纠斜原理

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看着原理貌似也不是很难,其实不然!随着井深的增加,井斜难以控制,钻井系统又处于井下高温、高压、强振的极端恶劣环境下,各种问题出现的几率成倍增加。因此,如何解决钻井井斜问题以及克服各种可能在井下极端恶劣环境中所发生的问题,已成为提高机械钻速、提高综合经济效益的关键。

其中,液控导向纠斜机构是自动垂直钻井工具的一个核心部件。由于其是一种特殊的微型液压动力系统,它集一般液压系统的动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件于一身,并且须在数千米深的井下以及高温、高压、强震的环境下可靠工作,并产生上吨的纠斜推力,因此对于这种装置的研制具有相当大的难度。

让我们看下垂钻系统,例如 ZBE 垂直钻井系统。液压控制系统是其重要组成部分,主要由四个活塞缸和液压控制阀组成,都均匀布置在静止的导向套内侧四周,由电磁换向阀分别控制相应的导向活塞以控制导向块的伸缩。ZBE自动垂直钻具导向原理示意图如所示。

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为啥说研制难度大,不妨先看下这超常的环境有什么特殊性和要求。

1. 井下空间非常狭小,所有液压元件的尺寸必须足够小以便能安装到导向套上的某个狭小的环形区域内;

2. 系统的环境压力随井深变化,从数十兆帕到上百兆帕不等;

3. 系统必须承受钻头破岩时所产生的强烈的震动

4. 深层油气勘探开发中,当地层温度超过175℃时,井下工具适用的材料和传统材料不同,从设计原理到制造工艺都需要重新设计;

5.纠斜所需的能量在井下获取(即使携带也是十分有限的,如干电池)等。

在上述特殊环境下,要求液控导向机构产生足够的导向纠斜力(通常10KN以上)以及足够的响应速度,并保证钻进过程中该纠斜力的稳定性。

面对如此条件,各位小伙伴们怎么看?

微型柱塞泵典型产品

这么看的话,作为液压系统所需的核心动力元件“微型泵”就不一般了吧~目前这种微型泵被国外所垄断,那就先看看美国Lee的产品吧~

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* Lee HPHT泵专为井下石油工具应用中的极端条件而设计。非常适合极端环境和有限的井下空间。

* Lee HPHT泵的创新轴向活塞设计消除了弹性体的使用,提高了抗污染性,并大大提高了可靠性。

* HPHT轴向柱塞泵为定量泵,排量为0.045mL/r,转速 范围100~6500r/min,最高工作压力69MPa,经过至少1000小时的循环测试,能够承受高水平的冲击和振动,最高承受204℃的温度。

* Lee HPHT泵可以定制以满足特定的应用要求,例如改变安装配置或入口和出口连接,添加安全滤网,以增强对污染的保护。

* 目前除了应用于石油及天然气领域,还可应用于诊断、工程机械、仪器、医疗器械等领域。

样本产品参数

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产品样本尺寸

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整体尺寸分别为:(长106x直径22)mm、(68×45)mm,拿手比一比,有感觉到大小没?

再看下它的结构,是不是还蛮有特点的:斜盘不仅旋转,而且还开有腰型油槽;通过阀配流的方式,完成吸排油。整体结构看似简单,元件数量也不多,但是想把它做好,还是很有挑战的。
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诶呀,已经说得挺多啦,后面还有日本、法国、瑞士及国内公司的产品,等后续在做盘点啦。尽请关注哇~如果你也有类似产品,希望介绍给大家认识一下,也欢迎来给我们留言哦~

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说到柱塞泵的话题,里面有太多的门门道道,特别是里面的一些容易被忽略的细节部分。所谓”细节决定成败”,就要求我们搞泵相关的小伙伴们要更加关注起来。液界联盟学院对于在泵应用中容易被忽略的十个细节话题,专门开展过一次线上专题讨论,感兴趣的小伙伴可以一起来交流哦~~

 

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参考资料:

[1]梁海健.斜盘式微小型定量轴向柱塞泵研究[D].哈尔滨工业大学,2018.

[2]张萌.自动控向垂钻系统小型化设计的关键技术研究[D].中国地质大学,2010.

[3]卢志芳.超常环境压力下微型液压动力系统特性分析与研究[D].武汉科技大学,2009.

[4]Lee公司-HPHT产品样本&官网资料

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原文始发于微信公众号(iHydrostatics静液压):【i产品】HPHT 微型柱塞泵丨LEE(美国)

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