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        F2200HL 和F1600HL 泥漿泵現(xiàn)場(chǎng)使用情況分析

        2020-02-26 13:45:02張?jiān)瞿?/span>
        設(shè)備管理與維修 2020年1期
        關(guān)鍵詞:泵壓泥漿泵排量

        李 韜,張?jiān)瞿?/p>

        (川慶鉆探工程公司設(shè)備處,四川成都 610051)

        0 引言

        隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)石油、天然氣等資源的需求日益增加,超深井、水平井的勘探開(kāi)發(fā)規(guī)模日益增大。在鉆井作業(yè)過(guò)程中,一開(kāi)、二開(kāi)都使用大泵沖、大排量、高泵壓打井,對(duì)于泥漿泵的要求越來(lái)越高。因此,為更好地選擇合適型號(hào)的泥漿泵以滿足鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求,從裝備配置和工藝技術(shù)上提出適用建議。

        1 五探1 井和角探1 井井眼狀況及參數(shù)需求

        1.1 井身結(jié)構(gòu)

        五探1 井和角探1 井井身結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 五探1 井和角探1 井井身結(jié)構(gòu)mm

        表2 五探1 井和角探1 井泥漿密度g/cm3

        表3 五探1 井和角探1 井鉆井排量L/s

        1.2 泥漿密度

        五探1 井和角探1 井泥漿密度見(jiàn)表2。

        1.3 鉆井排量

        五探1 井和角探1 井鉆井排量見(jiàn)表3。

        兩口井在三開(kāi)、四開(kāi)施工過(guò)程中,泵壓都集中在25~30 MPa。五探1 井和角探1 井的井身結(jié)構(gòu)相似,只是角探1 井設(shè)計(jì)上沒(méi)有七開(kāi)井段。角探1 井三開(kāi)、四開(kāi)密度均大于五探1 井三開(kāi)、四開(kāi)密度,高0.2 g/cm3以上。由于泥漿密度增大,在相同排量下泵壓相應(yīng)增高,泥漿泵的輸出功率隨之增加。

        2 泥漿泵配套及使用情況

        2.1 泥漿泵配套情況

        五探1 號(hào)井承鉆鉆機(jī)ZJ90DB,泥漿泵型號(hào)F2200HL,泵功率1640 kW,數(shù)量3 套;角探1 號(hào)井承鉆鉆機(jī)ZJ70DBS,泥漿泵型號(hào)F1600HL,泵功率1193 kW,數(shù)量3 套。

        2.2 使用參數(shù)對(duì)比

        1600 hp 泥漿泵工作排量51 L/s,缸套額定壓力29.2 MPa,缸套直徑160 mm,單泵60 沖/min,工作泵數(shù)量3 臺(tái);2200 hp 泥漿泵工作排量80 L/s,缸套額定壓力27.9 MPa,缸套直徑190 mm,單泵80 沖/min,工作泵數(shù)量2 臺(tái)。

        2.3 使用情況對(duì)比

        五探1 井:在泥漿泵負(fù)荷最大的三、四開(kāi)井段均采用2 用1備作業(yè)模式,2 臺(tái)2200 hp 泥漿泵使用Φ190 mm 缸套,單泵80沖/min,滿足泵壓27 MPa、排量80 L/s 的鉆井參數(shù)需要,可以保證不停鉆倒泵修泵。

        角探1 井:對(duì)1600 hp 泥漿泵2 用1 備和3 臺(tái)同時(shí)作業(yè)兩種模式分別進(jìn)行了應(yīng)用。

        (1)2+1 運(yùn)行模式:在使用Φ165 mm 缸套的情況下,需將泵沖提高到80 沖/ min 才能滿足泵壓29 MPa、排量51 L/s 的參數(shù)需要,由于泥漿泵運(yùn)行參數(shù)提高,液力端易損件壽命急劇縮短,停泵換件頻率增加,泵有效運(yùn)行時(shí)間縮短,同時(shí)造成非易損件的提前損壞。如:中心拉桿共損壞7 根,上、排水閥箱之間密封盤(pán)根更換6次,更換排水閥箱1 次,更換排水閥箱與排液管線密封盤(pán)根2 次。

        (2)3 臺(tái)泵運(yùn)行模式:在使用Φ165 mm 缸套的情況下,單泵60 沖/min,可以滿足泵壓29 MPa、排量51 L/s 的鉆井參數(shù)需要,但在泥漿泵故障情況下需停鉆檢修,不能保持長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。

        3 泥漿泵壓力和排量分析

        在同樣缸套尺寸、相同泵沖數(shù)下,F(xiàn)2200HL 泵比F1600HL 泵的壓力大、排量高。

        首先,排量是由鉆井泵結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的性能,即排量=缸套內(nèi)腔面積×沖程×泵沖×缸數(shù)。如都使用160 mm 缸套,泵沖90 沖/ min,都是3 缸泵,兩種泵只有沖程不同,所以排量不同。此時(shí),F(xiàn)1600HL 泵排量為27.58 L/s,F(xiàn)2200HL泵排量為32.21 L/s,兩者比值32.21/27.58=1.168,而兩種泵的沖程比值356/304.8=1.168,所以此種情況下,F(xiàn)2200HL泵比F1600HL 泵的排量高。

        其次,壓力根據(jù)功率的每種缸套的最大排量計(jì)算,即最大排量Qx工作壓力p=0.9(機(jī)械效率)×輸入功率P,由此可以得出兩種泵使用160 mm 缸套,泵沖90 沖/ min 沖時(shí),其最大工作壓力:F1600HL 泵壓力29.2 MPa,F(xiàn)2200HL 泵壓力39.3 MPa,因此F2200HL 泵比F1600HL 泵的壓力大。

        如果使用F1600HL 泵,選擇較小尺寸缸套時(shí),壓力滿足設(shè)計(jì)參數(shù),但排量不足;或選擇較大缸套時(shí),排量滿足設(shè)計(jì)參數(shù),但壓力不足。因?yàn)榕帕吭诒眯吞?hào)確定的情況下,只與缸套和泵沖有關(guān),而壓力除了與缸套和泵沖有關(guān),還與輸入功率有關(guān),且排量和壓力成反比,如果其中一個(gè)參數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)參數(shù),應(yīng)區(qū)別對(duì)待,即在壓力滿足設(shè)計(jì)參數(shù)情況下,排量不足:增開(kāi)一臺(tái)泵增加排量。在排量滿足設(shè)計(jì)參數(shù)情況下,壓力不夠:即使能在提高特定缸套直徑和特定泵沖下的最大工作壓力,以160 mm 缸套,泵沖90 沖/min 為例,設(shè)計(jì)最大工作壓力29.2 MPa,此時(shí)排量為27.58 L/s,但不是最大排量;若以此時(shí)排量計(jì)算壓力的話,p=0.9×1193/27.58=38.9 MPa,但因其設(shè)計(jì)最大壓力為29.2 MPa,實(shí)際最大值并未達(dá)到。

        若只通過(guò)改變缸套材料、缸套內(nèi)與外套的配合間隙等,是可以提升缸套的耐壓能力,但脫離泥漿泵本身的設(shè)計(jì)只考慮缸套,對(duì)實(shí)際使用沒(méi)有意義。因?yàn)楦滋椎哪蛪耗芰σ彩艿搅四酀{泵本身的限制,即泥漿泵不能超負(fù)荷運(yùn)行,否則會(huì)造成動(dòng)力端傳動(dòng)部件的損傷,縮短泥漿泵使用壽命。

        4 結(jié)語(yǔ)

        電動(dòng)鉆機(jī)必須配備3 臺(tái)電動(dòng)泥漿泵,才能充分發(fā)揮電動(dòng)鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì),可以用2 備1,即使有1 臺(tái)泥漿泵需要修理,另外2臺(tái)仍然可以保證正常生產(chǎn)。

        因?yàn)榫?duì)使用泥漿泵時(shí),必須依據(jù)額定壓力設(shè)計(jì)安全閥的壓力。單純提升缸套、活塞的材料以提升承壓能力,泥漿泵本身設(shè)備承壓能力不變,且安全閥壓力等級(jí)設(shè)定為額定壓力,使用耐壓等級(jí)更高的缸套活塞,沒(méi)有實(shí)際使用價(jià)值。

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