钻井泵液力端失效原因分析、结构设计及新技术应用
(1)泵头失效分析及结构设计
1)泵头失效分析
    泵头失效的主要原因有:①泵头内腔均受到泥浆和海水腐蚀介质的侵蚀。②泵头表面发生变化的相贯线部分除受到与腔内其他各处表面相同的交变载荷外，还由于应力集中而存在着较大的拉应力，使其平均拉应力和大拉应力都大于泵头腔体表面的其他区域，因此腐蚀疲劳裂纹首先在此处形成。由于泵头一直处于平均压力不为零的状态下，使裂纹始终处于张开状态，腐蚀介质极易进入裂纹尖端，从而加速了腐蚀疲劳的扩展。从腔体内表面的蚀坑、宏观断口的海滩波纹，微观断口的腐蚀疲劳辉纹，品界面上的腐蚀斑点和微坑，断面上的泥状总样及多条裂纹源等，充分证明泵头失效系腐蚀疲劳失效。
2)泵头结构设计
    根据以上研究结果，在结构设计时相贯线处应尽量以大圆角过渡，严格控制加工质量，降低应力集中;疲劳腐蚀主要与环境特性有关，可采用适当的表面强化工艺、表面涂镀等工艺措施。
(2)缸套磨损机理研究、结构设计及表面处理技术的应用
1)磨损原因分析
    钻井泵运行时，缸套内壁与活塞外圆材料会产生磨粒磨损、粘着磨损，磨粒磨损是其主要磨损形式。而这些磨粒主要是泥浆液中含有来自地层的各种矿物硬料，其中以石英硬粒为主。石英是六方品系的致密结晶体，泥浆中的石英粒子尺寸一般为0. 09-0. 3mm，硬度高达750. 1300HV。当活塞在缸套中往复运动时，这些坚硬矿物粒子就对缸套内壁产生犁耘刮擦的作用，产生拉伤犁沟。当犁沟尺寸较大时，高压钻井液将泄漏，并冲刷缸套内壁，进而出现更严重的侵蚀条件下的三体硬粒磨损，使缸体、活塞、缸套在短期内失效。
2)结构设计双金属缸套的优点在于它的抗腐蚀性，抗研磨性，很好的磨合性及工作表面的高光滑度。缸套采用双金属制作，外套用45钢，经调质处理获得回火索氏体组织，具有较好的综合性能。其内层为高铬白口合金铸铁，高铬铸铁缸套失效的特点是:马氏体基体的磨损及就凸出的碳化物的折断和脱落，交替发生直至失效。碳化物的折断和脱落是缸套磨损失效的主要机制，为了提高缸套寿命，必须控制碳化物的折断和脱落的速率，优选合适的缸套表面硬度有效地提高高铬铸铁套寿命。可采用离心浇注，经淬火+回火处理，获得马氏体+合金碳化物+残留奥氏体组织，硬度61^-68HRC，加工内衬内孔时尽量控制内壁加工余量小于5mm，以保留浇铸后的细品区。
3)表面处理技术
    因钻井泵与泥浆接触，在工作过程中一直承受着强烈的0*粒肺损，使其寿命极低，原材料大量消耗，生产设备工时严重浪费，维修费用大量增加和钻井效率大幅度降低。据统计，平均每支钻井队每年消耗缸套约100-200个。目前我国石油工，III有】000多支钻井队。这样，全国钻井队每年仅缸套消耗就超过1亿多元，而且更换费工费时。钻井泵修理工时约占1部钻机总修理工时的1/2。在钻1口井的总时间内，因钻井泵等设备的易损件寿命太低，而使所需的停机修理时间占到12%-15%，相当于1个井队侮年少钻井1500-2000m。因此，提高缸套的使用寿命，可大幅提高钻井进尺。
可采用激光渗硼、激光熔覆制备高硬度耐磨涂层、二次强化、表面自增强等技术。


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