山(shan)東榮利中石油(you)機械有限(xian)公(gong)司
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輕便鉆井泥漿泵功率在956kW以下,主要配套于4km以下鉆機,因此,輕便鉆井泥漿泵的市場前景基本依從于4km以下鉆機的使用現狀和發展。據統計,我國擁有鉆1000余臺,占世界鉆機總量的32%。在中國石油集團公司擁有的700余臺鉆機中,4km以下的鉆機占總量的80%。平均新度系數僅為0.4,其中,48%的鉆機新度系數小于0.3;有500臺左右的鉆機服役10年以上,亟待更新,與之配套的鉆井泥漿泵相應也需要更新。我國每年所鉆4km以下的井數為總井數的98.5%,4km以下的進尺為總進尺的95.2%。目前,國內外三缸單作用往復式鉆井泥漿泵存在的主要問題是:鉆井泥漿泵質量大,難以適應現代輕便鉆機的要求,制約鉆機的移運性;沖程短,沖次高,鉆井泥漿泵在不適合的沖次范圍內工作,致使液力端壽命短;
泥漿泵(beng)泵(beng)壓低,不能完全滿(man)足鉆井工藝的需要(yao);結(jie)構不合理,部(bu)分(fen)強度(du)冗余,部(bu)分(fen)剛度(du)不足,可靠性(xing)低,難(nan)以滿(man)足鉆機高(gao)可靠性(xing)要(yao)求;缸(gang)套(tao)壽命短,難(nan)以滿(man)足鉆機高(gao)效率要(yao)求。
國(guo)外(wai)三(san)缸鉆井泥漿泵(beng)的(de)現狀
①美國三缸單作用鉆井泥漿泵系列 美國鉆井泥漿泵大量采用三缸單作用泵,生產廠家主要有LE—TOURNEAU El.LIS WILLIAMS公司、IDEC0公司、EMSC0公司和NATIONAL—OILWELL公司等,EMSC0公司的設計技術已由我國寶雞石油機械廠引進,并已形成F系列泵。各個公司輸入功率小于956kW(1300hp)的產品自成系列,IDEC0公司為T系列,LEWC0公司為WH系列,NATIONAL—OILWELL公司為P系列。
美國三缸泵的液力端,閥箱采用L型,閥箱的吸入閥和排出閥為分體結構。吸入閥采用螺紋壓緊,其殼體與閥箱螺紋連接,球形吸入空氣包。泵機座多為焊接結構,小齒輪用鍵固定在傳動軸上,大齒輪套安裝在曲軸上。曲軸采用直軸與偏心輪一起鑄造的結構。采用雙列向心球面調心軸承。十字頭滑動面經表面淬火磨削。齒輪采用斜齒或無槽人字齒輪。為了加強易損件的互換,閥腔和活塞桿制定了相應的APl標準。隨機輔助工具齊全,有閥座液壓拉拔器、液壓拆卸器、缸套拆卸器等。
②俄(e)羅斯(si)三(san)缸(gang)(gang)(gang)(gang)鉆(zhan)井(jing)泥(ni)(ni)漿(jiang)泵(beng)的(de)(de)現狀 俄(e)羅斯(si)三(san)缸(gang)(gang)(gang)(gang)鉆(zhan)井(jing)泥(ni)(ni)漿(jiang)泵(beng)起步較(jiao)(jiao)晚,發展(zhan)較(jiao)(jiao)慢,至今在(zai)鉆(zhan)井(jing)實踐中,仍大量采用雙缸(gang)(gang)(gang)(gang)泵(beng)。但其三(san)缸(gang)(gang)(gang)(gang)泵(beng)已形成系列,而(er)且(qie)發展(zhan)勢頭較(jiao)(jiao)快。如俄(e)羅斯(si)石(shi)油鉆(zhan)機(ji)(ji)主(zhu)要(yao)生(sheng)(sheng)產廠家,烏拉爾(er)重型(xing)機(ji)(ji)械(xie)制造(zao)聯合公司(J—I0“YaJiMam”)計劃新(xin)建一(yi)(yi)個(ge)生(sheng)(sheng)產三(san)缸(gang)(gang)(gang)(gang)泵(beng)的(de)(de)專業化分廠,將生(sheng)(sheng)產整體人字(zi)齒(chi)輪。俄(e)羅斯(si)現有(you)4個(ge)功率級別的(de)(de)三(san)缸(gang)(gang)(gang)(gang)泵(beng),即600kW、800kW、950kW和(he)(he)1180kW(主(zhu)要(yao)參數(shu)略)。俄(e)羅斯(si)三(san)缸(gang)(gang)(gang)(gang)泵(beng)的(de)(de)液力端(duan)(duan),閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)箱(xiang)采用l型(xing)直通式和(he)(he)L型(xing),閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)箱(xiang)吸入(ru)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)(he)排(pai)出(chu)(chu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)不是(shi)分體結(jie)構,而(er)是(shi)一(yi)(yi)體式液力模塊。L型(xing)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)箱(xiang)又有(you)吸入(ru)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)在(zai)前(qian)、排(pai)出(chu)(chu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)在(zai)后的(de)(de)常規(gui)型(xing)和(he)(he)吸入(ru)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)在(zai)后、排(pai)出(chu)(chu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)在(zai)前(qian)的(de)(de)變(bian)L型(xing)結(jie)構。吸入(ru)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)采用液力壓(ya)(ya)緊(jin)裝(zhuang)置,不依靠螺紋(wen)壓(ya)(ya)緊(jin),壓(ya)(ya)緊(jin)裝(zhuang)置內充滿液壓(ya)(ya)油,其殼體與閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)箱(xiang)螺紋(wen)連接。排(pai)出(chu)(chu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)用冠形螺紋(wen)壓(ya)(ya)蓋壓(ya)(ya)緊(jin)。閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)盤以(yi)錐面(mian)和(he)(he)端(duan)(duan)面(mian)與閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)座接觸(chu),閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)盤質量較(jiao)(jiao)輕,接觸(chu)應力較(jiao)(jiao)小(xiao)。
閥膠皮保證可靠的密封。活塞一缸套之間有獨特的水封裝置,噴淋冷卻管有鉸鏈裝置,可提高可靠性,減少機修時間和使用費用。噴淋泵的開關與鉆井泥漿泵傳動機組聯鎖,電動泵未啟動,鉆井泥漿泵不能啟動,以保護主泵。缸套采用離心澆鑄的雙金屬毛坯或雙金屬軋制鋼管制造。外層是中碳結構鋼,內層為高鉻耐磨不銹鋼。內層的金相組織為細針狀馬氏體和部分殘余奧氏體。使用壽命為500h左右,最高可達800~900h。為了方便用戶,減少易損件規格,制造的600kw、800kw、950kW及1180kW泵的缸套可以通用。活塞壽命平均300h左右,最高600~800h。閥盤和閥座的壽命200~300h,最高600h。吸入空氣包有球形及筒形2種。動力端機座有鑄件和焊接件,傳動采用小螺旋角斜齒輪傳動和寬槽人字齒輪。
曲軸(zhou)(zhou)是由(you)鑄造的(de)偏心(xin)輪(lun)套在直軸(zhou)(zhou)上組成的(de)。采用雙列圓(yuan)錐滾子軸(zhou)(zhou)承。十字頭滑動(dong)面經表面淬火磨(mo)削。介桿(gan)采用雙室(shi)密封(feng)。隨機輔助工具(ju)齊全(quan),有(you)閥座液(ye)壓(ya)拉拔器(qi)、液(ye)壓(ya)拆(chai)卸器(qi)、缸套拆(chai)卸器(qi)等。俄羅斯三(san)缸泵易損(sun)件的(de)使(shi)用壽命較(jiao)低。與(yu)先(xian)進(jin)水平相比,尚有(you)差距(ju)。然而(er),由(you)于其三(san)缸泵多數運轉(zhuan)速度(du)較(jiao)小(如額定(ding)速度(du)為l35r/min的(de)泵,經常以(yi)(yi)70~80r/min運轉(zhuan)),而(er)且傳動(dong)可以(yi)(yi)調速,因此,泵的(de)功效(xiao)發揮較(jiao)好。
(3)研究(jiu)內容與(yu)關鍵技術
鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)行業的發展方向是(shi)提高(gao)(gao)(gao)時效、降(jiang)低成(cheng)本(ben)和(he)(he)采用(yong)能夠降(jiang)低成(cheng)本(ben)的新(xin)(xin)工(gong)藝、新(xin)(xin)技(ji)術和(he)(he)新(xin)(xin)裝(zhuang)備(bei)。運用(yong)高(gao)(gao)(gao)速高(gao)(gao)(gao)壓噴(pen)射(she)鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)工(gong)藝是(shi)這一趨向的必然選擇。高(gao)(gao)(gao)速由高(gao)(gao)(gao)可靠性(xing)的鉆(zhan)機來保(bao)證(zheng),高(gao)(gao)(gao)壓噴(pen)射(she)則由高(gao)(gao)(gao)可靠性(xing)的鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)泥(ni)漿泵來保(bao)證(zheng)。鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)泥(ni)漿泵要(yao)適應鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)工(gong)藝技(ji)術,特別是(shi)高(gao)(gao)(gao)壓噴(pen)射(she)鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)、近平(ping)衡鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)、叢式定向井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)、水平(ping)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)等新(xin)(xin)工(gong)藝、新(xin)(xin)技(ji)術的要(yao)求,將進一步向大功率、大排量和(he)(he)高(gao)(gao)(gao)泵壓方向推進,其性(xing)能水平(ping)和(he)(he)使用(yong)壽命(ming)直接影響鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)速度和(he)(he)生產成(cheng)本(ben),同時作(zuo)為野外重要(yao)設備(bei),工(gong)作(zuo)條件十分惡劣,工(gong)況也異常復(fu)雜,對鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)泥(ni)漿泵的可靠性(xing)和(he)(he)安全(quan)性(xing)提出越來越高(gao)(gao)(gao)的要(yao)求。
決定鉆(zhan)井泥漿泵易損件(jian)壽(shou)命(ming)和工作效率的(de)參數(shu)(shu)為(wei)泵沖次、沖程、排出壓力和吸入壓力。這(zhe)些參數(shu)(shu)與有關壽(shou)命(ming)之間的(de)關系是指(zhi)數(shu)(shu)函數(shu)(shu)。實踐表明,鉆(zhan)井泥漿泵80%的(de)故障是由于缸套活塞絹的(de)磨(mo)損引(yin)起的(de)。