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石油鉆井用泥漿泵的工作原理及日常維護探析
  一、泥漿泵的工作原理
  泥漿泵是在石油鉆井過程中,向鉆孔輸送泥漿或水等沖洗液的機械。是鉆井設備的重要組成部分,在石油鉆井過程中,泥漿泵將泥漿隨著鉆頭的鉆進注入井下,在此過程中,泥漿泵可以將鉆頭進行冷卻,對鉆具進行清洗,還可以將一些巖屑等廢棄物帶回至地面,起到清潔鉆井的作用。石油鉆井一般采用正循環鉆探,泥漿泵在一定壓力下,經過水龍頭、高壓軟管及鉆桿柱中心孔,清水、泥漿或聚合物輸送至鉆井的底部。目前,常用的泥漿泵有活塞泵和柱塞泵兩種,其中活塞泵也叫電動往復泵,它的工作原理是靠活塞往復運動,使得泵腔工作容積發生周期變化,然后吸入和排出液體。由泵缸、活塞、進出水閥門、進出水管、連桿和傳動裝置組成,比較適用于高壓、小流量的鉆井作業。柱塞泵是液壓系統的重要裝置之一。它的工作原理是靠柱塞在缸體中往復運動,使密封工作容腔的容積發生變化來實現吸油和壓油的過程。比較適用于高壓、大流量的鉆井作業。
  二、泥漿泵的常見故障及維修措施
  (一)聯軸器間隙故障
  泥漿泵在運轉過程中,由于平衡盤受到磨損,轉子便向吸入口側方向移動,造成與聯軸器產生間隙。因此,要及時調整聯軸器的間隙,由于其會受到熱膨脹的影響,通常情況下,把聯軸器的間隙調整至比規定值大2-3mm即可。
  (二)平衡裝置故障
  如果平衡裝置中的平衡盤和平衡環被磨損,就會造成凹凸不平的情況,使平衡裝置出現故障。這時要先對裝置中的凹槽采取補焊處理,對泵殼進行研磨,并在平衡環與泵殼結合處加一塊厚度適宜、軟硬適中的塑料,彌補凹凸不平的缺陷。如果平衡環和平衡盤磨損嚴重則需更換。
  (三)機械密封故障
  由于機械密封不嚴實,發生泥漿泄漏,便會增大泵轉子軸的竄動量,增大輔助密封與軸的過盈量,動環無法在軸上靈活移動,泵在翻轉過程中,動環不能及時復位。近年來,機械密封滲漏的比例逐年升高,而機械密封的運行好壞與泵的正常運行密切相關。因此,在機械密封裝配過程中,軸的軸向竄動量不得大于0.1毫米,輔助密封與軸的過盈量要在規定的范圍內,并確保動環的靈活移動。
  (四)泵軸故障
  泵軸在旋轉過程中會帶動軸套轉動,如果泵軸出現彎曲或軸承座與泵軸出現偏差就會造成泵殼、軸套、密封環等部件被磨損,加大泵體振動量,同時也會增大軸向推力,平衡盤與平衡座發生摩擦,設備出現故障。如果泵軸的裂紋、磨損及彎曲程度不嚴重,那么可以對泵軸進行修復處理。如果泵軸的彎曲程度大于0.06mm,應該用螺旋壓力機及時校正泵軸,以防出現故障。
  (五)軸承故障
  軸承故障一方面是因溫度過高造成軸承被燒壞。還有以下幾點因素造成軸承故障:一是潤滑油質量不達標、油量提供不足或軸承內進入金屬物質;二是泵軸與軸承的角度存在誤差,加大了軸承的負荷;三是軸承間隙不達標或內外圈交叉錯位,加大了軸承的負荷;四是過大的殘余軸向力增大了軸承負荷。
  三、泥漿泵日常維護需注意的要點
  (一)泥漿泵開泵前的準備工作
  泥漿泵在工作過程中,不應該出現頻繁倒泵的情況,避免泵出現汽化現象。泵體的溫度會隨著泵的旋轉而發生變化,在旋轉過程中勢必會導致泵體和轉子部件受熱不均,出現變形的現象,使部件之間在不正常接觸的情況下發生設備故障。同時還會因泵時流量不足,導致各部件出現摩擦損傷。因此,在啟動泥漿泵之前,要做好暖泵工作,在泵體受熱均勻的情況下再啟動泵。
  (二)泥漿泵的運行過程
  泥漿泵在運行過程中,平衡液體是通過平衡裝置輸送至井底,為了確保泥漿泵的正常運行需要注意以下三點事項:一是不允許出現平衡管被堵塞的情況;二是要及時清除掉平衡管內的殘余物質,確保其通暢;三是為了有效監測平衡管出口的壓力,需要在高壓側裝一個壓力表。除此之外,還需注意多級泵同時運行的情況,要實時觀察泵的溫度變化及振動情況。避免泵受到磨損。
  (三)泥漿泵停止運行
  如果泥漿泵長時間處于不工作的狀態,泵軸在齒輪重量的影響下向一個方向受力,泵軸容易被其壓彎。因此,應該定期對泵軸按同一方向進行旋轉。對于不工作的泥漿泵,必須確保出口閥關閉嚴實,以防管道內部介質倒流至泵內,出現受熱不均或堵塞泵的情況。所以,定期檢查泥漿泵很有必要。
  (四)對泥漿泵的拆裝與維修
  在拆裝與維修泥漿泵之前,相關人員必須對泥漿泵的結構、部件、拆裝順序及方法了如指掌,然后準備好所需工具。如果有零部件臟、磨損的情況,要進行清洗和維修,確保泥漿泵在投入使用時能夠正常運行,對于磨損嚴重的部件要及時更換,并定期對泥漿泵進行檢測和維修,確保泥漿泵的完整,為提升工作效率和工作質量奠定基礎。
  四、結束語
  總而言之,泥漿泵在石油鉆井過程中發揮著非常重要的作用,它是泥漿循環系統的主要設備之一,也是石油鉆井順利進行的保障,因此,需要全面了解泥漿泵的工作原理,并做好日常維護工作,延長其使用壽命,提高企業的經濟效益。
(來源:鉆井技術)
2020-07-17

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