目前,機頭核心技術外方對我方進行封鎖,但我們有能力對其分析研究后,提出解決方案,并國產化。為進一步真趕超國外品牌鉆井專用壓縮機打下基礎。
隨著空氣鉆井技術在石油界的廣泛運用,特別是PDC鉆頭+高功空氣螺桿鉆具的出現,給鉆井界帶來突破性進展。也給壓縮機帶來巨大壓力迫使噴油雙機頭螺桿壓縮機向高功≥500KW,高速3000r/min,高壓2.5Mpa,大排量≥80m3/min的方向發展。或者說,鉆井專用壓縮機朝著高功率、超高功率發展已成定局,并引起各國壓縮機廠高度重視。
目前國產鉆井專用螺桿壓縮機技術尚不完全過關,除去機械加工原因之外,其中壓縮機心臟機頭螺桿材質又是重要原因之一。
我們知道空氣鉆井技術設備是按A:空氣→壓縮機→管線→空氣螺桿鉆具→PDC鉆頭來裝備,其能量是按B:空氣→壓縮→輸送→轉化→做功來進行。值得回味的是當上A、B二式合并這后得到一個工藝:空氣(介質)→壓縮(壓縮機)→輸送(管線)→轉化(空氣螺桿鉆具)→做功(PDC鉆頭)。可以看出螺桿壓縮機與螺桿鉆具分別位于其工藝的首尾。工藝作用機頭螺桿是把功率轉化為壓縮空氣。螺桿鉆具是把壓縮空氣轉化為功率產生轉動。根據能源守恒定律:
壓縮機(總功率)-P2管線(總損耗)=P3鉆具功率
當P2不大時,P1≈P3 推算成立
那么P1與P3由功率而產生的工況應該非常的近似,或者說當相對機頭工況數學建模與鉆具工況建模之后,這二者的“值域”應該是相近或相等,某鉆具廠,壓縮機廠技術人員與本人都同意上述觀點。
或者講我們鉆具中轉子傳功軸的有關技術方案,嫁接到機頭螺桿中去。具體內容請參考《關于螺桿鉆具提高壽命設想》此處不重復。
另外根據對機頭螺桿失效的初步分析,我個人為機頭螺桿是在高功電機的作用下在形成高壓P,高速V,震動Y=Asin(α+β)(標準式)溫度T的工況中經長時間t的運行。氣體及氣體中的雜質與螺桿表面產生高速相對運動時,對螺桿進行沖擊,氣蝕、撞擊、變形、摩擦、劃傷、導致變形后形成磨損,磨損到一定程度時幾何形狀發生明顯變形,且不能正常工作,滿足工藝要求,產生失效的過程,其磨損類型在功率的變化下已由原來的低功率、低磨損的工件(固體)——介質(氣體)轉化為,高功率、高磨損的近似工件(固體)——介質(氣體),或者說,高功率是高磨損的根本原因之一。根據壓縮機廠同仁介紹為了保證螺桿在高功狀態能穩定、高效、長壽命工作。國外壓縮機在機頭部分采用高級合金鋼,以保證關鍵機頭在惡劣的工況中不變形或小變形、少變形、慢磨損。但是雙機頭螺桿鋼材詳細牌號,準確化學成分、力學性能、生產工藝對我方封鎖,使我方在此關鍵部位,難以突破,造成久攻不下,久戰不勝的被功局面,此類設備長期依靠進口。
有一點值得我方注意,磨損為世界性難題,但機頭螺桿磨損類型基本沒有逃脫科技工作者對其的分類與機理分析。當壓縮機500KW與某型號設備2×3800KW進行比較時,
壓縮機:P•t=2•380KW•t=磨損•t=失效(固體—固體) 工作對象空氣
某型號設備:P•t=2•380KW•t==磨損•t=失效(固體—固體) 工作對象高效加工高溫工件.
A、B相對而言功率不算太大,同理工況不算太惡劣,機理不算太復雜。
換而言之,外國人對我方封鎖技術,但我們可以對工藝其近似磨損過程在在數學建模后,參數上進行虛擬、放大、類似、比較、強化,從而進一步的解決,僅從材質一項而言。我個人上述觀點應該正確。外國人對我方封鎖技術,更反證上述觀點在大方向上沒有問題。更使本人加深了信心。根據對外國先進型號螺桿的觀察與專業檢測,我們認為生產工藝應為BDCK工藝:配料式熱裝→KEBT→VLDC、KLF、BVOP→CCM→高能ET處理→成品,化學成分不執行GB,但力學性能與我國某型號鋼材很相近,由于樣品為殘片,機加部分工藝應為:原料→退火→鍛打→機加→執處理→高能專業處理→成品→安裝。其中高能專業處理這項,我們認為國外采用的應該為組合式,尚不清楚是怎么組合,國內大多為單一式。這就是國外產品比我們好的原因之一。
外國人古往今來從沒有真心幫助過中國人,都是把二流的新產品技術賣到一流的好價錢。因此我們希望各位同仁前輩、朋友相信自己技術人員的真誠與能力,我們僅以一個普通技術人員的身份對噴油雙機頭螺桿式壓縮機的機頭鋼材這一項從能量→功率→工況→流場→受力→摩擦→磨損→失效進行了非常膚淺的分析,經雙方協調后可把超高功率→等離子態→高能物質→固體,嫁接到壓縮機領域,提高壽命。目前,我們認為可用國產鋼材與專用工藝進行改進,技術標準:
種鋼: HRC:57 可以高功重載下工作搞磨損。
種鋼: HRC:62 高強度抗磨損在某化學高能反應器表現良好。
C種鋼: HRC:61 高強度、抗磨損、惡劣工況中性能穩定。
D種鋼: σ6 1380MPa 在高溫、高壓、高速發動機中穩定工作。
種鋼: σ6 3200MPa- 3800MPa ak 30 抗高能物理+化學性混和式磨損,用于高臨界發動機,缺點是成本太高,工藝復雜。
高能處理工藝:
HV1200±100 抗磨損
B:HV2000±100 抗磨損
C:經雙方協商后,組合式高能處理工藝(預留),原則上不比A、B差
最后讓我們合心合力突破外國人在這一高科技領域對我方的封鎖。經濟效益非常明顯,如美國產鉆井專用壓縮機1000萬人民幣/套。
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