呂增烈

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶 163411）

0 引言

在石油鉆井施工過程中，主要依靠泥漿泵實現(xiàn)泥漿循環(huán)過程。泥漿泵在石油鉆井施工中需要輸送的泥漿量比較大，泥漿本身的粘度較大，并含有大量的沙，輸送壓力也比較高，泥漿本身還具有一定的腐蝕性，在泥漿循環(huán)過程中很容易導(dǎo)致泥漿泵的缸套出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致泥漿泵出現(xiàn)失效問題。因此，在石油鉆井施工過程中，要針對泥漿泵不斷強化維護管理，才能有效延長泥漿泵的使用壽命，進一步提升石油鉆井的泥漿循環(huán)效率。

1 鉆井用泥漿泵工作原理分析

泥漿泵本質(zhì)上屬于一種配備了縱向鉆孔的泥漿輸送活塞式往復(fù)泵，與常規(guī)的往復(fù)泵工作原理相似程度比較高。泥漿泵主要由液力端和動力端兩部分構(gòu)成，泵缸、活塞、吸入閥、吸入管、排出閥是液力端的主要組成部分，偏心軸、曲柄、連桿是主要的動力端組成部分[1]。

石油行業(yè)在具體鉆井作業(yè)施工過程中，鉆頭鉆進作業(yè)的過程中讓泥漿隨著鉆頭進入井下作業(yè)空間，是泥漿泵在整個作業(yè)過程中的主要作用。為了能夠保證鉆井施工作業(yè)的順利、高效進行，必須保證泥漿泵能夠在實際作業(yè)過程中實現(xiàn)冷卻鉆頭、清洗鉆具、驅(qū)動鉆進等幾項功能，還要將鉆井作業(yè)過程中產(chǎn)生的巖石碎屑帶到地面。在實際鉆井作業(yè)施工過程中，通常采取正循環(huán)鉆探作業(yè)方式，在保持一定作業(yè)壓力的情況下，充分利用水龍頭、高壓軟管和鉆桿中心孔等設(shè)備，泥漿泵能夠?qū)⑺?、泥漿和沖洗液等直接輸送到井下鉆頭的鉆井前沿，能夠充分發(fā)揮出泥漿泵的冷卻鉆頭、驅(qū)動鉆進、破碎巖石等作用，并能夠?qū)@井作業(yè)過程中產(chǎn)生的鉆屑攜帶到地面[2]。柱塞式和活塞式是油田鉆井作業(yè)施工過程中應(yīng)用比較廣泛的兩種泥漿泵，泥漿泵在作業(yè)過程中由發(fā)動機提供動力，帶動泵的曲軸旋轉(zhuǎn)，曲軸將扭矩傳遞給柱塞或活塞，做往復(fù)運動；吸入閥和排出閥在作業(yè)過程中通過交替實現(xiàn)關(guān)閉和打開，就能夠?qū)崿F(xiàn)泥漿的輸送和循環(huán)沖洗。

2 常見故障和日常維護分析

2.1 葉輪與口環(huán)

泥漿泵的葉輪和葉片在實際作業(yè)過程中，經(jīng)常因為氣蝕或者吸入固體雜質(zhì)、金屬雜質(zhì)等導(dǎo)致出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。口環(huán)如果在安裝過程中存在不當(dāng)操作或者安裝不合理的地方，會導(dǎo)致其在運行過程中出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，葉輪的背帽會因為設(shè)備振動而出現(xiàn)松動現(xiàn)象，從而使口環(huán)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。已產(chǎn)生嚴(yán)重磨損現(xiàn)象的口環(huán)要及時更換，磨損較輕的口環(huán)可以通過修復(fù)來進行維護。

2.2 平衡裝置

針對平衡片或者平衡環(huán)在設(shè)備作業(yè)過程中出現(xiàn)的嚴(yán)重磨損或表面凹凸不平的現(xiàn)象，可以通過補焊或研磨后進行維護，維護后要在平衡環(huán)和泵殼的接觸面上安裝聚四氟乙烯墊片，以有效避免因補焊后人工打磨造成的不平整現(xiàn)象。而且聚四氟乙烯本身材質(zhì)軟硬度適中，能夠起到很好的密封效果[3]。如果平衡片或平衡盤在作業(yè)過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，要及時進行更換。

2.3 機械密封

泥漿泵中的機械密封有一對與旋轉(zhuǎn)軸線處于垂直狀態(tài)的端面，端面的一端通過液體壓力和機械密封本身的補償彈力共同作用，實現(xiàn)了與另一個端面的緊密貼合，兩個端面之間存在相對滑動的趨勢，在此基礎(chǔ)上保證內(nèi)部流體不會出現(xiàn)滲漏的情況。在泥漿泵的維護保養(yǎng)過程中，超過50%以上的滲流都是由機械密封滲漏引起，機械密封的質(zhì)量和運行狀態(tài)在很大程度上直接決定了泥漿泵整體的運行效果。機械密封一旦產(chǎn)生嚴(yán)重的滲漏情況，會使轉(zhuǎn)子在軸向上出現(xiàn)較大的竄動量，由此會導(dǎo)致機械密封與軸之間的過盈量進一步增加，對動環(huán)的移動產(chǎn)生巨大影響，還會使泵在翻轉(zhuǎn)或者動靜環(huán)產(chǎn)生嚴(yán)重磨損狀況時不能得到補償位移。機械密封在裝配的過程中，要保證軸在軸向上的竄動量不能超過0.1 mm，還要保障輔助密封軸之間保持合理的過盈量，徑向密封在得到充分保障的前提下，要保證動環(huán)在完成安裝后能夠?qū)崿F(xiàn)在軸上的靈活移動。

2.4 泵軸

轉(zhuǎn)子在運行過程中，泵軸是非常關(guān)鍵的部件，泵軸的上部設(shè)置了葉輪和軸套，泥漿泵在運行過程中泵軸處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下。如果泵軸在運行過程中出現(xiàn)彎曲、軸承座同軸度出現(xiàn)較大偏差等問題，都會使葉輪、泵殼、軸套等出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損問題[4]，引起泵體出現(xiàn)較大幅度的振動；同時軸向推力也會進一步增加，進而使平衡片和平衡盤之間出現(xiàn)較大摩擦力。泵軸的故障只要保證其在結(jié)構(gòu)上維持完整，沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的彎曲、裂紋等問題，都能夠通過維修進行解決。泵軸產(chǎn)生微小彎曲問題可以采取措施進行校正，通常情況下，泵軸的彎曲值一旦超過了0.06 mm 就必須及時進行校正，校正處理過程中螺旋壓力機的應(yīng)用比較廣泛。

2.5 聯(lián)軸器間隙

泥漿泵在實際作業(yè)過程中，平衡盤的不斷磨損會使轉(zhuǎn)子逐漸向著吸入口的方向偏移。在實際對泥漿泵進行檢修的過程中，必須要針對聯(lián)軸器的間隙進行嚴(yán)格檢查，并采取措施進行合理調(diào)整。泥漿泵的泵軸在受熱的情況下會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，泥漿泵在運行過程中要保證其間隙處在2～3 mm。

3 泥漿泵日常維護注意事項

3.1 開泵前

要盡量避免出現(xiàn)頻繁倒泵的現(xiàn)象，開泵前或倒泵前要避免泵出現(xiàn)汽化。如果實際輸送的介質(zhì)屬于高溫液體，高溫液體與多級泵接觸的時候，會導(dǎo)致冷態(tài)泵體快速產(chǎn)生較大的溫度變化，進而使泵體出現(xiàn)受熱不均的問題，熱變形問題也會加劇，由此引發(fā)泵體和轉(zhuǎn)子部件產(chǎn)生一定的變形。泥漿泵的耐磨部件之前設(shè)置的間隙非常小，產(chǎn)生變形后會導(dǎo)致接觸不良，啟泵時會出現(xiàn)流量不足的現(xiàn)象，而且變形會使泥漿泵的密封面之間不能形成有效的液膜，進而引起動環(huán)、靜環(huán)、機械密封等出現(xiàn)損傷問題。鑒于此，如果實際輸送介質(zhì)為高溫液體，必須要提前進行暖泵再啟泵。

3.2 運行中

泥漿泵在運行過程中主要依靠平衡盤、平衡鼓和內(nèi)部設(shè)置的平衡機構(gòu)來實現(xiàn)軸向力的平衡[5]，平衡裝置內(nèi)部會經(jīng)常流出平衡液體，并通過平衡管將平衡液體輸送到進口端位置。為使泥漿泵在運行過程中保持穩(wěn)定，必須對以下問題給予高度重視：①保證泥漿泵在運行過程中不出現(xiàn)泥漿泵堵塞現(xiàn)象；②及時清理平衡管內(nèi)部的結(jié)垢和雜質(zhì)，保證平衡管通暢；③必須在平衡管的高壓側(cè)安裝壓力表，及時監(jiān)測平衡管出口位置的壓力；④泥漿泵運行過程中必須對泵體的溫升、振動、聲音等進行嚴(yán)格檢查。避免泵體在運行過程中產(chǎn)生損壞現(xiàn)象，要實現(xiàn)軸向力、溫升、振動等指標(biāo)的聯(lián)鎖，當(dāng)泵在運行過程中一旦出現(xiàn)超出指標(biāo)的現(xiàn)象，要及時停泵。

3.3 停泵后

泥漿泵在停泵的時候，泵軸葉輪和轉(zhuǎn)子受到徑向力，很容易導(dǎo)致泵軸出現(xiàn)彎曲。因此，停泵后根據(jù)實際狀況及時進行盤泵，將泵軸沿同一方向定期轉(zhuǎn)動120°。

如果不能將備用泵的出口閥及時關(guān)閉，會導(dǎo)致管道內(nèi)部高溫流體倒流進入泵體內(nèi)，使泵軸出現(xiàn)嚴(yán)重的受熱不均問題，甚至?xí)?dǎo)致泵軸出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。因此，針對備用泥漿泵也要進行定期盤泵。

4 結(jié)束語

針對鉆井用泥漿泵進行良好的日常維護管理，能夠充分保障泥漿泵保持良好的運行狀態(tài)，也能有效延長泥漿泵的實際使用壽命，有效提升鉆井作業(yè)效率。