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国内钻井泥浆泵现状

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国内钻井泥浆泵现状

发布日期:2018-06-26 作者: 点击:

钻井泥浆泵

轻便钻井泥浆泵功率在956kW以下,主要配套于4km以下钻机,因此,轻便钻井泥浆泵的市场前景基本依从于4km以下钻机的使用现状和发展。据统计,我国拥有钻1000余台,占世界钻机总量的32%。在中国石油集团公司拥有的700余台钻机中,4km以下的钻机占总量的80%。平均新度系数仅为0.4,其中,48%的钻机新度系数小于0.3;有500台左右的钻机服役10年以上,亟待更新,与之配套的钻井泥浆泵相应也需要更新。我国每年所钻4km以下的井数为总井数的98.5%,4km以下的进尺为总进尺的95.2%。目前,国内外三缸单作用往复式钻井泥浆泵存在的主要问题是:钻井泥浆泵质量大,难以适应现代轻便钻机的要求,制约钻机的移运性;冲程短,冲次高,钻井泥浆泵在不适合的冲次范围内工作,致使液力端寿命短;

泥浆泵泵压低,不能完全满足钻井工艺的需要;结构不合理,部分强度冗余,部分刚度不足,可靠性低,难以满足钻机高可靠性要求;缸套寿命短,难以满足钻机高效率要求。

国外三缸钻井泥浆泵的现状

①美国三缸单作用钻井泥浆泵系列 美国钻井泥浆泵大量采用三缸单作用泵,生产厂家主要有LE—TOURNEAU El.LIS WILLIAMS公司、IDEC0公司、EMSC0公司和NATIONAL—OILWELL公司等,EMSC0公司的设计技术已由我国宝鸡石油机械厂引进,并已形成F系列泵。各个公司输入功率小于956kW(1300hp)的产品自成系列,IDEC0公司为T系列,LEWC0公司为WH系列,NATIONAL—OILWELL公司为P系列。

美国三缸泵的液力端,阀箱采用L型,阀箱的吸入阀和排出阀为分体结构。吸入阀采用螺纹压紧,其壳体与阀箱螺纹连接,球形吸入空气包。泵机座多为焊接结构,小齿轮用键固定在传动轴上,大齿轮套安装在曲轴上。曲轴采用直轴与偏心轮一起铸造的结构。采用双列向心球面调心轴承。十字头滑动面经表面淬火磨削。齿轮采用斜齿或无槽人字齿轮。为了加强易损件的互换,阀腔和活塞杆制定了相应的APl标准。随机辅助工具齐全,有阀座液压拉拔器、液压拆卸器、缸套拆卸器等。

②俄罗斯三缸钻井泥浆泵的现状 俄罗斯三缸钻井泥浆泵起步较晚,发展较慢,至今在钻井实践中,仍大量采用双缸泵。但其三缸泵已形成系列,而且发展势头较快。如俄罗斯石油钻机主要生产厂家,乌拉尔重型机械制造联合公司(J—I0“YaJiMam”)计划新建一个生产三缸泵的专业化分厂,将生产整体人字齿轮。俄罗斯现有4个功率级别的三缸泵,即600kW、800kW、950kW和1180kW(主要参数略)。俄罗斯三缸泵的液力端,阀箱采用l型直通式和L型,阀箱吸入阀和排出阀不是分体结构,而是一体式液力模块。L型阀箱又有吸入阀在前、排出阀在后的常规型和吸入阀在后、排出阀在前的变L型结构。吸入阀采用液力压紧装置,不依靠螺纹压紧,压紧装置内充满液压油,其壳体与阀箱螺纹连接。排出阀用冠形螺纹压盖压紧。阀盘以锥面和端面与阀座接触,阀盘质量较轻,接触应力较小。

阀胶皮保证可靠的密封。活塞一缸套之间有独特的水封装置,喷淋冷却管有铰链装置,可提高可靠性,减少机修时间和使用费用。喷淋泵的开关与钻井泥浆泵传动机组联锁,电动泵未启动,钻井泥浆泵不能启动,以保护主泵。缸套采用离心浇铸的双金属毛坯或双金属轧制钢管制造。外层是中碳结构钢,内层为高铬耐磨不锈钢。内层的金相组织为细针状马氏体和部分残余奥氏体。使用寿命为500h左右,最高可达800~900h。为了方便用户,减少易损件规格,制造的600kw、800kw、950kW及1180kW泵的缸套可以通用。活塞寿命平均300h左右,最高600~800h。阀盘和阀座的寿命200~300h,最高600h。吸入空气包有球形及筒形2种。动力端机座有铸件和焊接件,传动采用小螺旋角斜齿轮传动和宽槽人字齿轮。

曲轴是由铸造的偏心轮套在直轴上组成的。采用双列圆锥滚子轴承。十字头滑动面经表面淬火磨削。介杆采用双室密封。随机辅助工具齐全,有阀座液压拉拔器、液压拆卸器、缸套拆卸器等。俄罗斯三缸泵易损件的使用寿命较低。与先进水平相比,尚有差距。然而,由于其三缸泵多数运转速度较小(如额定速度为l35r/min的泵,经常以70~80r/min运转),而且传动可以调速,因此,泵的功效发挥较好。

(3)研究内容与关键技术

钻井行业的发展方向是提高时效、降低成本和采用能够降低成本的新工艺、新技术和新装备。运用高速高压喷射钻井工艺是这一趋向的必然选择。高速由高可靠性的钻机来保证,高压喷射则由高可靠性的钻井泥浆泵来保证。钻井泥浆泵要适应钻井工艺技术,特别是高压喷射钻井、近平衡钻井、丛式定向井、水平井等新工艺、新技术的要求,将进一步向大功率、大排量和高泵压方向推进,其性能水平和使用寿命直接影响钻井速度和生产成本,同时作为野外重要设备,工作条件十分恶劣,工况也异常复杂,对钻井泥浆泵的可靠性和安全性提出越来越高的要求。

决定钻井泥浆泵易损件寿命和工作效率的参数为泵冲次、冲程、排出压力和吸入压力。这些参数与有关寿命之间的关系是指数函数。实践表明,钻井泥浆泵80%的故障是由于缸套活塞绢的磨损引起的。

 


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