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钻井泥浆泵的现状与趋势分析
作者:石家庄中锐钻探设备有限公司  发布时间:2013-03-18 11:56:07  点击次数:4259


一、我国泥浆泵的现状
  轻便钻井泵功率在955kW以下,主要配套于4000m以下钻机,因此,轻便钻井泵的市场前景基本依从于4000m以下钻机的使用现状和发展。根据2000年的统计,中国拥有钻机1000余台,占世界钻机总量的32%,其中,中石油集团公司拥有702台,因此,中石油集团公司的钻机的情况基本反映了国内钻机的现状。在中国石油集团公司拥有的702台钻机中,4000m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,期待更新。
  国内生产钻井泵的企业主要有:宝鸡石油机械厂、兰州石油机械厂等,但由于各自产品为多年前开发,结构不尽合理,难以满足现代钻井工艺要求。目前,三缸单作用往复式钻井泵存在以下主要问题。
  1、钻井泵质量大,难以适应现代轻便钻机的要求,制约着钻机的移运性。
  2、冲程短,冲次高钻井泵在不适合的冲次范围内工作,致使液力端寿命短。
  3、泵压偏低,不能完全满足现代钻井工艺的需要。
  4、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。
  5、缸套寿命短,难以满足钻机高效率要求。

二、国外泥浆泵现状
  美国钻井泵大量采用三缸单作用泵,其结构特点: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。轴承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。
  俄罗斯三缸单作用钻井泵的结构特点:俄罗斯三缸泵的液力端,阀箱采用I形直通式和L形,阀箱的吸入阀和排出阀不是分体结构,而是一体式液力模块。L形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形结构。
  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。
  总的来说,国外三缸泵易损件的使用寿命较低。与先进水平相比,尚有不小差距。然而,由于其三缸泵多数运转速度较小(如额定速度为135r/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。

三、钻井泥浆泵的发展趋势
  随着钻井工艺技术,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、新技术的发展,钻井泵进一步向大功率、大排量和高泵压方向推进,作为钻机“心脏”的钻井泵,其性能水平和使用寿命同钻井速率和生产成本有着直接关系,同时其工作条件又十分恶劣,工况也异常复杂,因此,对钻井泵工作的可靠性和安全的要求也越来越高。
  国内外三缸泵的优点有:液力端L形结构,复合锥面阀胶皮,冷却缸套活塞的内孔喷射移动式喷淋装置,直立式吸入空气包;动力端的体外强力润滑系统,闭式内固定导板机构。钻井技术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。运用大排量高压喷射钻井工艺即是这一趋向的必然选择。高压喷射则由高可靠性的钻井泵来保证。因此,钻井泵的发展趋势是:①降低额定冲数,由150冲/min降到110一120冲/min,②长冲程,最大冲程已达300mm以上。③降低冲次,降低冲次不仅可以提高易损件如活塞密封、缸套的使用寿命,而且还可以减少惯性损失,改善泵的吸入性能,同时提高泵动力端齿轮、轴承等零部件的使用寿命,大大提高钻井泵的可靠性。因此合理降低泵的冲次,适当增加泵的冲程长度,既满足钻井过程中的排量要求,又能确保泵的自吸性能,充分发挥了泵的效能,成为今后钻井泵设计的发展方向。

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