钻井泵

钻井泵主讲人：徐建功钻井液循环流程一钻井泵系统概述钻井泵及钻井液固控系统在钻井过程中完成钻井液的循环任务。钻井液是钻井的血液，其主要作用是：●携带、悬浮岩屑；●冷却、润滑钻头和钻具；●清洗、冲刷井底，利于钻进；●利用钻井液液柱压力，防止井喷；●保护井壁，防止井壁垮塌；●为井下动力钻具传递动力。钻井液流程示意图二钻井泵组1作用：钻井泵组在系统中是能量转换装置，将传输来的电能转变为液体能输出，强迫钻井液的循环。2结构组成：钻井泵组一般由电动机及传动件、钻井泵、灌注泵、底座组成，F－1300钻井泵组钻井泵组示意图1－电动机及传动件2－钻井泵3－灌注泵4－底座1电动机●概述ZJ40DB钻机ZJ50DB钻机ZJ70DB钻机每台钻井泵的驱动电机均采用1台1200kW的变频调速异步电动机。型号说明●电机主要参数型号：YJC1200工作制：连续额定功率1200(kW)额定频率50.5(Hz)最高频率76(Hz)额定电压600(V)额定电流1382.8(A)最大电流2073.4(A)额定转矩11471.7(N·m)额定转速999.4(r/min)最高恒功率转速1500(r/min)冷却方式强迫通风风机电机功率15(kW)电机尺寸：长×宽×高(mm)1700×1200×1800质量3400kg●电动机的使用及维护保养钻井泵驱动电机的使用及维护保养与绞车电机、转盘电机一样，前面已讲述，这里不再重复。2钻井泵F系列钻井泵1－液力端2－动力端3－主动轴4－排出空气包5－剪销安全阀6－排出口7－吸入口（1）钻井泵工作原理：钻井泵工作原理示意图1－曲柄或曲轴2－连杆3－十字头4－活塞5－缸套6－排出阀7－排出四通8－排出空气包9－排出管10－阀箱（液缸）11－吸入阀12－吸入管13－主动轴（2）钻井泵代号：★F－1600F――表示“F”系列卧式三缸单作用泵；1600――表示泵的输入功率为1600HP。★F－1300F――表示“F”系列卧式三缸单作用泵；1300――表示泵的输入功率为1300HP。(3)技术规范：型号F－1300F－1600型式三缸单作用活塞泵最大缸径（D）mm180180最高排出压力MPa3535额定功率kW9601180额定冲数（n）spm120120冲程长度（s）mm305305齿轮速比4.2064.206质量kg2457224971(4)钻井泵的类型(5)三缸单作用钻井泵的工作原理(6)钻井泵的流量●平均流量：●瞬时流量Qth＝αiFSnα－流量系数一般取0.85～0.95i---液缸数目F－活塞（或缸套）横截面积S(7)三缸单作用泵的组成1)液力端★功用：实现能量的转换，即将动力端传来的机械能转化为钻井液的液体能输出对外做功，完成钻井液的吸入和排出。★主要结构：液缸、缸套、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀●液力端结构1－耐磨盘密封2－耐磨盘3－缸套法兰4－缸套密封圈5－缸套压盖6－缸套7－缸套锁紧环8－活塞杆9－活塞10－活塞密封11－螺母12－定位盘13－阀杆导向器14－插板15－缸盖密封圈16－缸盖堵头17－缸盖18－阀盖密封圈19－挡泥盘20－阀盖21－液缸22－吸入阀23－排出阀★泵阀与阀座1－压紧螺母2－橡皮垫3－阀体4－阀座5－导向翼6－弹簧●缸套、活塞组缸套用缸套压盖与耐磨盘连接。活塞用螺母与活塞杆连接。活塞杆用卡箍与中间拉杆连接，以传递直线运动。★注意：各处的连接必须可靠。●缸套组外形图2)空气包的结构原理1－垫环2－底塞3－气囊4－外壳总成5－盖6－三通7－接头8－压力表罩9－排气阀10－压力表11－截止阀12－垫圈13－平衡盘14－压板15－弹簧垫圈16－螺栓(R1)－双头螺栓(R2)－螺母(R3)－双头螺径(R4)－螺母●空气包的结构类型●空气包的使用正确安装及使用空气包，可以有效地减少排出系统的压力波动，从而获得更加均匀的液流。为了使气囊获得高的寿命，经常使泵的压力与气囊预充氮气压力保持建议的比例。排出空气包：气囊内氮气最大预冲压力不得超过4.5Mpa（650psi）。吸入空气包：预充气压力为吸入压力的80％左右。★空气包充气管线★启动泵前，要给空气包预充空气或氮气，泵出厂时附带一套充气装置（空气包充气软管总成），请按以下步骤操作。☆a.取下空气包压力表罩，旋转排气阀阀盖约1/4-1/2转，以排放存在压力表区内的气压，取下排气阀的阀盖。☆b.把软管连到氮气瓶开关和空气包充气阀上。☆c.打开空气包充气阀。☆d.缓慢打开氮气瓶阀，用此阀调节流入空气包的气体。☆e.当空气包压力表指示到所需之压力时，关闭气瓶阀。☆f.关闭空气包阀☆g.取下软管，盖上压力表罩，再安装上排气阀。★为了得到最好的效果，空气包预充压力不得超过泵的排出压力的2/3，最大充气压力为4.5MPa（650psi）★注意：☆a.充气时仅能使用压缩氮气或压缩空气——不能用氧气或氢气等易燃易爆气体。☆b.在保养空气包时必须停泵，并保证空气包排空气体。不能依靠压力表来判断，因残余压力较小，压力表无法显示，但此低压也会导致事故发生！3)辅助管路及安全阀辅助管路与排出管汇是法兰连接，此管汇与排出空气包①剪销安全阀③和压力表②连接。其作用是：当泵压超过规定值时迅速放空，以保证钻井泵的安全。3)辅助管路及安全阀剪销安全阀必须正确安装并直接与泥浆接触，排出管路与安全阀之间不许安装任何型式的闸门。将安全阀排出口用无缝钢管直接引到泥浆池，这条无缝钢管应尽可能少一些转折。若转弯应使弯头大于120·，不许把安全阀的排出端用管子引到泵的吸入管。当泵的压力超过额定值时，活塞3上的作用力顶起剪销板10，迫使剪切销11折断，液流迅速放空。剪销安全阀是靠改变剪切销的位置来改变泄放压力，操作简单，工作可靠。剪销式安全阀的剪切板处刻有每级工作压力的标记，调节压力时，只需按所给压力把安全销钉插入相应的孔内。注意，剪切板只能插一个销钉。缸套尺寸变更，则须相应地调定安全阀压力。严禁使用铁丝、电焊条或其它材料，若这样作将会影响安全阀的压力值，可能导致事故的发生。剪切式安全阀1－接头2－挡圈3－活塞总成4－阀体5－活塞杆6－缓冲垫7－弹性圆柱销8－锁簧9－安全罩10－剪销板11－剪切销12－警告名13－销轴14－钢丝挡15－铭牌16－开口销17－螺母18－螺钉19－螺栓20－螺母21－螺钉4)动力端●主动轴总成主动轴主要由齿轮轴、左右轴承组成，齿轮与轴为整体结构，因此只要装上轴承及油封的耐磨套即完成装配。轴承的工作间隙系按安装前轴及轴承套内孔配合的精度来确定。当进行维护或大修时，务使其配合应达到要求。●曲轴总成曲轴总成由曲轴、大齿圈、连杆（带轴承）和主轴承等组成。轴承工作间隙由安装在轴和相关孔的配合精度而预先决定。当进行维护或大修时，一定要达到配合要求。●十字头对中的检查为了使活塞正确地在缸套内运动，十字头必须沿机架孔水平轴线作直线运动。按下述步骤检查和调整十字头对中：a.把填料盒从挡泥盘上取下，但不要把挡泥盘取下。b.把十字头置于其行程最前端，用内卡尺或伸缩式内径规，在上部及下部仔细测量中间拉杆与挡泥盘孔之间的距离。比较这两个测量尺寸，以确定中间拉杆相对于孔中心线的位置。c.将泵旋转至行程最后端，在同一部位测量与在最前端位置测得之数值进行比较，以确定十字头是否在水平线上运行。●十字头对中的检查(1)填料盒(2)螺栓(3)垫片(4)”O”形圈(5)弹簧(6)双唇油封(7)油封环(8)”O”型圈(9)锁紧弹簧(10)螺栓(11)螺栓(12)”O”形圈d.如果是中间拉杆的同心度（即活塞杆轴线与机架孔纵轴线的一致性），在挡泥盘孔下部超过0.38mm(0.015in),就要在下导板下面加垫片，使中间拉杆向对正中心的方向移动。若十字头上部和上导板之间有足够的间隙，可做上述调整。由于连杆角度关系，下导板负荷很重，其后部受力较大，因而磨损也较大，因此，如果能把导板垫得坚实，则允许将导板垫斜一点。在加垫进程中，不要使十字头上面与导板间的间隙小于0.5mm(0.020in)。允许十字头有更大一些的间隙存在，这是因为三缸泵的运行特性所决定的，在正向旋转时十字头的压力永远作用于下导板上。注意：由于动力的原因，泵必须反转时，这样十字头的压力将作用于上导板，因此导板间隙必须控制在0.25～0.40mm（0.010-0.016in）范围内。e.将钢垫片剪得足够长，使能完全穿过导板。在其边部剪成突出部，且超出机架支撑处。5)启动设备前准备◆打开吸入管线泥浆阀门，并检查泥浆液面高度，保证液面高于吸入管线中心1500mm以上。◆检查润滑池液面高度，保证液面高度在上刻度线处。◆检查泥浆泵液力端及动力端、泵组传动装置联结及紧固件是否松动，运动件上或其附近是否有工具或异物。启动设备前准备◆检查压力表及安全阀是否处于正常有效状态，注意安全销插孔压力应控制在相应缸径额定压力及钻井工艺要求的压力以内。◆检查喷淋泵水箱，应注满清水，打开上水阀门。开启电动喷淋泵，观察活塞缸套的喷淋效果。◆按照使用工况向排出空气包充气，只能冲入氮气或空气，不可冲入氧气或易燃、易爆气体。同时装好安全阀的放喷管线。设备运行★机油润滑泵的压力是否在要求以内。★听判液力端是否有水平或垂直方向异声。★观察卡箍螺栓是否松退，活塞运行时尾部是否刺漏泥浆。★观察缸套法兰座、缸套压盖座、液缸上部阀压盖三处警告显示孔是否泄漏泥浆。★观察缸套是否晃动或松退、移动。6)设备运行★观察泵压是否稳定、水龙带是否摆动。★测试主动轴轴承、曲轴轴承处及机架有无局部过热现象。★听判动力端是否有冲击异响。★观察喷淋泵是否漏水或喷水量减小。★观察泥浆固控是否有效，泥浆内有无磨砺物质。★检查地面管汇闸门组开启、关闭位置是否正确，避免泥浆短循环。★随时观察密封件是否泄漏，紧固件是否松退。★正确使用随泵专用工具，不得违章操作。7)设备停车■停车前不允许关闭吸入和排出阀门。■灌注泵、喷淋泵、外置式润滑油泵（如果有）应在停车后关闭。■确认离合器摘除或者电源切除后方可进行检修作业，并悬挂检修标志。8)钻井泵的维护保养日常维护保养（见表4－5）。在维护保养中尚须注意的其它事项:上中间拉杆与活塞杆的卡箍前，必须将配合的锥面擦干净。换缸套时，必须将缸套密封圈一起换掉。冬季停泵后，或临时停泵超过十天，必须将阀腔及缸套内的泥浆放尽并冲洗干净。各检查窗孔应注意盖好，以防沙尘混入润滑油内。排出空气包只能充以氮气或空气，严禁充入易燃易爆气体，如氧气、氢气等。●阀座的拆卸和更换★阀座磨损严重或刺坏时，应及时更换阀座（更换阀座时应注意同时更换阀体）关闭液力端排出口和吸入口上的阀门；拆下阀盖和缸盖、缸盖堵头、阀杆导向器（下）、阀弹簧、阀体等，放净液缸中的介质；将液压拔阀器装在液缸的上部，挂钩挂住阀座，上紧锁紧背帽；（更换下阀座时必须先取出上阀座）将手压泵和液压拔阀器的阀腔连接好，在手压泵中冲满液压油，缓慢加压，拔出阀座；清理干净液缸上的阀座孔并干燥（无脏物、油脂、防锈剂等），将新阀座和阀体等装上●活塞和缸套的拆卸和更换★活塞和缸套磨损严重或刺坏时，需要利用换缸套调节流量时，应及时更换缸套及活塞。操作过程如下：1)关闭液力端排出口和吸入口上的阀门；2)拆下缸盖、缸盖堵头等，放净液缸中的介质；3)松开中间拉杆和活塞杆之间的卡毂并取下卡毂；4)盘车，使中间拉杆和活塞杆脱开；5)在缸套上装上吊装缸套的随机工具，拨动拨盘，拆下缸套和活塞。6)从缸套中取出活塞；7)松下活塞螺母及活塞；8)把活塞密封圈装到活塞芯的槽内。把活塞装到活塞杆上，用1625～2165N.m(1200～1600ft.lbs)的扭矩上紧活塞螺母；9)在新缸套内圆和活塞外圆上涂抹润滑脂，把活塞装进缸套里；10)在缸套上装上吊装缸套的随机工具，拨动拨盘，上紧缸套；11)清理干净活塞杆和中间拉杆的定位至扣；12)盘车，使活塞杆和中间拉杆的定位至扣对正，按330N.m(245ft.lbs)扭矩上紧卡毂螺栓。●三角皮带的更换★松开电机底座螺丝，将电机向泵方向推进