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钻井泵技术的现状与发展前景 钻井泵技术的发展现状与前景 钻井泵是石油钻机的三大部件之一，是钻井液循环系统的关键设备。 钻井时钻井泵在高压下向井底输送高粘度、大密度和高含沙量的液体，以 便冷却钻头，携带出岩屑，并作为井底动力钻具的动力液，辅助钻头钻进。 在各种形式的泵中，往复式柱塞泵由于具有能在高压下输送高粘度、大比 重、高含沙量和流量相对较小的液体的特性，因而在钻井作业中得到了广 泛的应用。 1泥浆泵发展总体概述 钻井泥浆泵的使用大约已有100多年了。早期泥浆泵的功能仅在于循 环泥浆、冷却井底、携带岩屑等。1940年代末，随着喷射式钻井和井下动 力钻具钻井的出现，扩大了泥浆泵的功能与使用范围。近些年来，随着深 井和超深井的开釆逐渐增多，对钻井泥浆泵的功率与压力提出了更高的要 求。泥浆泵早期的典型结构是双缸双作用泵，这种泵传动效率低、流量和 压力波动大、体积大、重量重，不能满足恶劣的钻井工况，尤其是海洋钻 井的需要。所以I960年代，比较先进的三缸单作用泥浆泵得到了应用［1］。 三缸泵的优点在于体积小、重量轻、效率高、压力波动小。经过40年来 的不断改进与完善，三缸单作用泵已经比较成熟，使用效果显著。现在, 随着石油开采技术的不断革新和钻井耍求的日益提高，又出现了一些新型 的泥浆泵。 2国内外泥浆泵的现状 2.1国内泥浆泵的发展现状 我国第一台钻井泵是在50年代诞生的，为双缸泵。到70年代末，引 进国外三缸泵后，在测绘、仿制的基础上，结合我国国情，进行了一系列改 造研究后，才逐渐发展起我国的三缸泵制造业。当前，我国生产石油钻井 泵的单位主耍有宝鸡石油机械有限公司、兰州兰石国民油井石油工程公司 等单位，其牛产的系列三缸泵己经能基本满足我国大部分油田钻井的需要, 并有部分出口。宝鸡石油机械有限公司已有40多年设计和制造泥浆泵的 历史,生产的F?500、F?800、F-1000泵达到了美国LTV公司的技术要求， 其特点为:无退刀槽人字齿轮传动；合金钢曲轴；可更换的十字头导板；机 架采用钢板焊接件；屮间拉杆盘根采用双层密封结构，动力端采用强制润 滑和飞溅润滑相结合的润滑方式。F系列三缸泵具有冲程长、冲次低的优 点。为了满足油田高泵压和大排量钻井工艺的要求，宝鸡石油机械有限公 司还自行设计和制造了 F-1300 F-1600 F-1600HL F-2200 和 F?22OOHL 大功率高压泥浆泵。兰州兰石国民油井石油工程公司是中美合资经营企业, 生产的泥浆泵主要有P系列、F系列和3NB系列。其中的3NB系列泥浆 泵具有以下特点：动力端売体为钢板焊接结构，焊后消除内应力；动力端 传动齿轮为渐开线齿形；曲轴为空心的整体铸件；动力端润滑为飞溅润滑； 液力端吸入、排岀法兰符合ANSI和API规范；活塞杆与介杆间采用卡箍 连接；阀腔孔的底部带有台阶，防止阀座下沉；活塞和缸套由一个独立的 喷淋泵装置冷却和润滑。该公司生产的N3B系列三缸泵符合API规范， 功率从5OOHP到1600HP,广泛用于各大油田［2］。总体来说，我国对石 油钻井泵的研究起步较晚，但通过技术引进、自主研发，我国与国外先进 技术的差距止在逐步缩小。 2.2国外泥浆泵的发展现状 目前，世界各国都在大量研究和使用三缸单作用泥浆泵，并且都是朝 着大功率、长冲程、大缸径、高泵压的技术方向发展。国外对钻井泵的研 究早、技术精、产品系列齐全，尤其以美国的技术最为先进，俄罗斯和罗 马尼亚次之。 2.2.1美国的钻井泵系列 美国的钻井泵大多采用三缸单作用泵，生产厂家主要有Letourneau Ells Williams 公司、IDECO 公司、EMSC0 公司和 NATIONAL-OILWELL 公司等。 大多数美国三缸单作用钻井泵的液力端、阀箱采用L形；阀箱的吸入阀和 排出阀是分体结构；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；曲轴采用直轴与偏心轮一起铸造的结 构；采用调心球轴承；十字头滑动面经表血淬火磨削；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API标 准；辅助工具齐全。 3国外钻井泵技术发展与研究动向 早期钻井泵的典型结构是双缸双作用钻井泵，使用证明,这种钻井泵具 有钻井可靠、经久耐用等优点/旦是存在着体积较大、质量较重、传动效率 低、压力波动较大等缺点，不能满足海洋钻井的需要。为此，到60年代中期, 又研制和应用了三缸单作用钻井泵，这种钻井泵具有较好的技术经济指标， 明显地优越于双缸双作用钻井泵。经过不断改进和提高，目前的三缸泵已经 发展到较完善阶段，并在钻井实践中取得了较好的经济效益。三缸泵几乎全 部代替了双缸泵，只有俄罗斯还应用着一些双缸泵钻井。 钻井泵基本参数的发展方向：加大输入功率、加大冲程长度、降低冲