鉆機泥漿泵工作原理及日常維護(hù)

馬振國，張新橋，唐曉慶

（渤海石油裝備制造有限公司遼河鉆采裝備分公司，遼寧盤錦 124010）

0 引言

石油鉆機在鉆探進(jìn)行生產(chǎn)過程中，鉆機泥漿泵故障頻繁發(fā)生，真正了解鉆機泥漿泵的性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)、工作原理，才能使泥漿泵發(fā)揮出更加高效的作用，并不斷加強泥漿泵日常維護(hù)管理工作，提高石油鉆機泥漿泵的工作效率。在實際工作過程中要努力提高技術(shù)人員的專業(yè)化水平，將理論知識與實踐操作進(jìn)行有效結(jié)合，石油鉆機泥漿泵應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行檢查，分析泥漿泵存在的問題并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，確保石油鉆機泥漿泵能夠高效運行，保證為鉆機鉆井過程提供穩(wěn)定的壓力，達(dá)到穩(wěn)固孔壁的作用。熟悉設(shè)備運行原理并做到要加強日常維護(hù)，是保障泥漿泵設(shè)備能夠穩(wěn)定高效運行和降低安全隱患發(fā)生概率的基礎(chǔ)。故此，需要建立健全管理制度和加強泥漿泵設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)。

1 泥漿泵關(guān)鍵參數(shù)和工作原理

1.1 泥漿泵工作原理

泥漿泵是鉆機配套設(shè)備輸出泥漿的關(guān)鍵設(shè)備，主要將泥漿罐內(nèi)配置好的泥漿進(jìn)行循環(huán)，保證鉆桿在鉆進(jìn)過程中巖壁的壓力穩(wěn)定，防止出現(xiàn)鉆孔塌孔等鉆井事故。鉆機設(shè)備配套常用泥漿泵與一般的往復(fù)泵的工作原理基本相同，傳導(dǎo)動力機構(gòu)總成和液體輸送端總成是構(gòu)成泥漿泵結(jié)構(gòu)的兩大部分（圖1）。傳導(dǎo)動力機構(gòu)總成主要由曲軸機構(gòu)、十字頭、曲柄等部件構(gòu)成；液體輸送端總成主要由空氣緩沖包、連桿活塞、泵缸及安全放噴管線等部件構(gòu)成。泥漿泵主要有電動泥漿泵和機械式泥漿泵，機械式泥漿泵設(shè)備主要由后臺柴油機輸出動力經(jīng)過減速箱通過萬向軸將動力傳送到鏈條箱，并分配到泥漿泵輸入軸端。動力傳輸主要通過皮帶、十字頭萬向軸、齒輪等傳動部件帶動主軸及固定其上的曲柄旋轉(zhuǎn)。通過動力端總成做往復(fù)運動可以吸入泥漿池中的液體在液面壓力作用下，頂開吸入閥進(jìn)入液缸，直到活塞移動到右止點完成泥漿的吸入過程。曲柄完成了上述的吸入過程后繼續(xù)沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，這時活塞開始向液力端總成端運動，液缸內(nèi)液體受擠壓，壓力升高，吸入閥關(guān)閉，安全閥達(dá)到設(shè)定值被頂開，液體進(jìn)入排出管，直至活塞運動到左止點。其作用主要是在一定的壓力沖擊下，將高壓軟管中的水及泥漿輸送到鉆孔低端，隨著泥漿泵曲柄連續(xù)不斷地運轉(zhuǎn)，往復(fù)泵不斷重復(fù)吸入和排出過程，將泥漿池中的泥漿源源不斷地按照需求灌入鉆孔中進(jìn)行護(hù)壁。

圖1 泥漿泵結(jié)構(gòu)

1.2 泥漿泵性能參數(shù)

機械的額定功率是指泥漿泵所能達(dá)到的最大輸出功率。泥漿泵的額定功率是指設(shè)備單位時間內(nèi)工作與額定沖次。

理論排量和工作壓力是衡量泥漿泵性能的重要參數(shù)。鉆機打鉆注入泥漿速度與泥漿泵缸體直徑成正比例關(guān)系，泥漿泵直徑越大，泵的排出介質(zhì)能力也就越大，對應(yīng)灌注泥漿效果就越好。泵的排出口處在單位面積上的液體作用力即泥漿泵的工作壓力。通道的沖洗液所受阻力以及鉆孔的深淺等可決定泵的壓力大小，為了便于掌握泥漿泵輸出壓力，比較安全可靠的措施是在結(jié)構(gòu)設(shè)計上安裝壓力表，直觀、準(zhǔn)確地掌握設(shè)備工作過程的壓力變化，如果壓力表讀數(shù)波動過大可以提醒值班人員設(shè)備出現(xiàn)問題。設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)行設(shè)備檢修，查找問題癥結(jié)所在，避免設(shè)備帶病作業(yè)，對提高設(shè)備使用壽命和維護(hù)鉆井安全起到作用。壓力表要定期進(jìn)行安全檢定，無安全檢定的產(chǎn)品不能應(yīng)用到設(shè)備當(dāng)中，時刻提高維護(hù)安全意識。

1.3 泥漿泵空氣包

在流體系統(tǒng)中閥門的開啟和其他各種原因?qū)е麻y門的突然關(guān)閉，都會引起巨大的沖擊壓強形成水錘現(xiàn)象，造成管子和管座的破裂以及下游設(shè)備的損壞，安裝吸入式空氣包可以吸收振蕩。當(dāng)水泵頭部達(dá)到一定高度時，流體進(jìn)入泵閥沖擊產(chǎn)生的逆振蕩會引起泵突然關(guān)閉，空氣包可以吸收部分振蕩。為了降低液體壓力變化對固井的影響，通常在排出管線上安裝空氣緩沖包，空氣包在排出過程前半段，排出儲存的一部分液缸內(nèi)多余的液體；后半段空氣包排出原來儲存的液體，補充來自缸體的不足，保證排出的液體壓力和排量均勻，不至于出現(xiàn)壓力過高或者過低的變化。

1.4 泥漿泵放噴管線

為了保證泥漿泵能夠安全可靠的運行，防止壓力過高造成缸體破損等安全事故，泥漿泵出口安裝放噴管線及安全閥，設(shè)定安全閥門啟跳壓力。當(dāng)設(shè)備運行液體壓力高于安全閥門設(shè)定壓力，安全閥自動啟動排出多余液體，起到降壓作用，放噴管線可以有效減少由于液體超壓帶來的損失并確保安全，使泥漿泵達(dá)到最佳的吸入效果，避免超壓造成部件損耗。

2 泥漿泵的日常維護(hù)

2.1 建立完善的安全管理機構(gòu)

石油鉆機泥漿泵設(shè)備維護(hù)與管理工作需要使用企業(yè)提出相應(yīng)措施，使油田企業(yè)的鉆機泥漿泵設(shè)備與管理工作能夠有序進(jìn)行，提高設(shè)備使用率和完整性。目前很多油田企業(yè)注重生產(chǎn)經(jīng)濟效益而忽略設(shè)備的保養(yǎng)工作，讓設(shè)備超負(fù)荷工作，甚至一些管理人員認(rèn)為機械設(shè)備的正常運行與管理沒有直接關(guān)系，只需要加強設(shè)備維修，就可以確保機械設(shè)備的正常運行，不需要進(jìn)行單獨管理，導(dǎo)致泥漿泵設(shè)備管理與實際操作之間的聯(lián)系不夠緊密，影響機械設(shè)備的維護(hù)與管理工作。由于相關(guān)制度不完善，導(dǎo)致機械設(shè)備維護(hù)與管理工作得不到落實，當(dāng)鉆機設(shè)備發(fā)生故障時，并不能及時維修，嚴(yán)重影響油田生產(chǎn)單位的生產(chǎn)效率。因此，要建立完善的管理機構(gòu)，能夠更加充分有效地發(fā)揮泥漿泵性能。

2.2 科學(xué)合理地使用鉆機泥漿泵

提高鉆井工作效率不僅要科學(xué)合理地使用鉆機設(shè)備，還要懂得如何去維護(hù)保養(yǎng)。但是在采油工作過程中，很多石油企業(yè)為了能夠完成采油目標(biāo)，對鉆機設(shè)備無限制地使用，造成機械設(shè)備嚴(yán)重磨損。若沒有專業(yè)操作人員對泥漿泵設(shè)備進(jìn)行操控，沒有專業(yè)的技能和理論知識，就很難對鉆機泥漿泵設(shè)備實現(xiàn)正確操作，甚至?xí)^度使用設(shè)備，機械設(shè)備出現(xiàn)問題后得不到盡快解決，造成設(shè)備磨損嚴(yán)重，使其泥漿泵設(shè)備性能越來越差。

泥漿泵起動前要充分檢查各個部件的潤滑油壓力表是否正常，檢查泥漿泵潤滑油泵工作是否正常，上水管線的閥門及濾器是否暢通，同時，先啟動灌注泵為泥漿泵進(jìn)行灌注。正式開泵時要做好充足的檢查，加強維護(hù)管理才能保證設(shè)備安全穩(wěn)定地運行。

2.3 加強日常維護(hù)保養(yǎng)

鉆機泥漿泵的日常維護(hù)和保養(yǎng)最好是由專門人員負(fù)責(zé)，易損壞的零部件要配備齊全，以備不時之需，定期進(jìn)行檢查和維護(hù)泥漿泵的各個零部件，遇到問題時能夠及時解決，盡量避免泥漿泵在運行過程中出現(xiàn)問題造成損失。由專業(yè)維修人員負(fù)責(zé)泥漿泵油底清理并補充部分新油，能夠保證潤滑油的油量和油質(zhì)清潔，可以提高設(shè)備性能和使用壽命，如每6 個月?lián)Q油1 次。泥漿泵應(yīng)定期進(jìn)行檢查維修保養(yǎng)，主要檢測軸承的間隙和設(shè)備的磨損情況，并及時更換易損件。對設(shè)備的機油、機濾、冷卻水泵、潤滑油泵要重點進(jìn)行維護(hù)修理或者直接更換，定期檢查安全閥門是否可靠、吸入空氣包的工作是否正常以及油泵工作時壓力是否正常，檢查動力端和缸套等重要構(gòu)件的磨損情況并做好檢查維護(hù)記錄。

3 結(jié)論

鉆機泥漿泵的使用人員應(yīng)做到會使用、知原理、懂維護(hù)，確保石油鉆機設(shè)備處于正常的運行模式。結(jié)合石油鉆機設(shè)備所出現(xiàn)的故障問題，選擇合適的解決措施，有效提高石油鉆機設(shè)備的運行效率。在進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)過程中要建立完善的監(jiān)督體制和安全管理制度，確保石油鉆機泥漿泵所出現(xiàn)的問題都能夠及時進(jìn)行解決。這不僅需要專業(yè)的管理人員，還需要企業(yè)所有員工共同參與，從設(shè)備原理和日常維護(hù)工作上加大力度，才能夠提高鉆井工作的開采效率和質(zhì)量，確保油田行業(yè)更好地發(fā)展。