李乃峰 李志華 李勇 程進(jìn)前

【摘? 要】論文重點(diǎn)分析國(guó)內(nèi)外鉆井泵的具體發(fā)展歷程和發(fā)展的實(shí)際情況，結(jié)合鉆井泵缸數(shù)和傳動(dòng)方式加以分析，明確具體的發(fā)展趨勢(shì)，闡述具體的發(fā)展方向。

【Abstract】This paper focuses on the analysis of the specific development course and actual situation of drilling pump at home and abroad， combined with the number of drilling pump cylinders and transmission mode to analyze， clears the specific development trend， and explains the specific development direction.

【關(guān)鍵詞】國(guó)內(nèi)外;鉆井泵;發(fā)展趨勢(shì)

【Keywords】at home and abroad; drilling pump; development trend

【中圖分類(lèi)號(hào)】TE92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）03-0186-02

1 引言

鉆井泵作為鉆機(jī)的“心臟”，在發(fā)展的進(jìn)程中受到了廣泛的關(guān)注，在發(fā)展歷程中其技術(shù)逐步優(yōu)化。油氣開(kāi)采作業(yè)中，鉆井泵發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過(guò)合理選用鉆井泵，使井底鉆具保持著更理想的運(yùn)作，提高作業(yè)效率，提高鉆具壽命，保證油氣開(kāi)采效率穩(wěn)步地提升。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)地表深層、深海油氣開(kāi)發(fā)大力的發(fā)展，應(yīng)用性能匹配的鉆井泵，使其發(fā)揮出積極的價(jià)值。

2 鉆井泵的發(fā)展?fàn)顩r分析

2.1 基本概述

縱觀鉆井泵的一百多年的發(fā)展歷史，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型的鉆井泵，發(fā)展至今天，已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦挥袝r(shí)代特色的新型鉆井泵，相應(yīng)的功能更加完善，傳統(tǒng)型雙缸雙作用泵，水功率低、流量和壓力波動(dòng)大、結(jié)構(gòu)形體笨重，不能滿足惡劣的鉆井工況，尤其是海洋鉆井的需要[1]。在20世紀(jì)40年代，新型鉆井工藝技術(shù)得以誕生，如噴射式鉆井工藝就是富有代表性的產(chǎn)物，加之井下動(dòng)力鉆具的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，拓寬了鉆井泵的功能范圍。在20世紀(jì)60年代研發(fā)出的臥式三缸單作用鉆井泵，擁有著輕量化、泵效高的優(yōu)勢(shì)，迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。近年來(lái)，鉆井開(kāi)采深度逐步增加，鉆井泵也更趨于大功率、大排量、高壓力，各新型設(shè)備開(kāi)始研發(fā)并使用。

2.2 國(guó)外鉆井泵的發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)外鉆井泵的研制起步早，技術(shù)先進(jìn)。以美國(guó)為例，其技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，俄羅斯則緊隨其后。在美國(guó)，重點(diǎn)以三缸泵為基礎(chǔ)，其特點(diǎn)是閥箱采用了L形結(jié)構(gòu)，便于更換閥，對(duì)于易損件來(lái)說(shuō)，有效延長(zhǎng)其使用的壽命。殼體以及閥箱重點(diǎn)是運(yùn)用了螺紋連接方式，機(jī)座則是運(yùn)用了鋼板焊接的結(jié)構(gòu)，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。俄羅斯的三缸泵起步較晚，但是涉及的系列較多，覆蓋相對(duì)全面，特點(diǎn)有曲軸通過(guò)直軸和偏心輪共同組合而成，閥箱則是運(yùn)用了I和L形結(jié)構(gòu)加以打造?，F(xiàn)階段，三缸泵實(shí)際占據(jù)國(guó)外鉆井泵中的主流市場(chǎng)，形成較為優(yōu)良的發(fā)展態(tài)勢(shì)。雖然三缸泵的實(shí)際利用價(jià)值明顯，但是弊端不容忽視，在海洋油氣開(kāi)采力度逐步增大的今天，三缸泵無(wú)法滿足其開(kāi)采的需要，很多的國(guó)家開(kāi)始積極地投入在新型鉆井泵的設(shè)計(jì)和研發(fā)中，如立式六缸單作用泵等，雖然技術(shù)并未成熟，但是象征著一個(gè)良好的開(kāi)端。

2.3 國(guó)內(nèi)鉆井泵的發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)內(nèi)的鉆井泵技術(shù)在近50年的技術(shù)中進(jìn)行了有效的研發(fā)，設(shè)計(jì)出融合了新時(shí)代特色的泵系列，如P系列、3NB系列三缸鉆井泵等，在世界上享譽(yù)盛名，達(dá)到了世界先進(jìn)的水平[2]。而隨著鉆井工藝的發(fā)展和鉆井現(xiàn)場(chǎng)使用效率的優(yōu)劣對(duì)比，F(xiàn)系列三缸鉆井泵的實(shí)際應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。

在國(guó)內(nèi)，寶石和蘭石等可以視為國(guó)家鉆井泵發(fā)展現(xiàn)狀的代表。寶石鉆井泵的基本特征是運(yùn)用了組裝式人字齒輪傳動(dòng)模式，通過(guò)全加工合金剛曲軸，使得泵的使用價(jià)值明顯提升，同時(shí)強(qiáng)化了相應(yīng)的功能，讓其在具體應(yīng)用的階段，彰顯出自身的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。蘭石鉆井泵的基本特征是殼體機(jī)構(gòu)運(yùn)用了鋼板焊接的方式，對(duì)于內(nèi)應(yīng)力及時(shí)地消除，動(dòng)力端則是借助于人字齒輪傳動(dòng)的方式，將易損件的使用壽命穩(wěn)步地提升。華北榮盛鉆井泵的特征是在充分吸收國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)泵的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，齒輪副采用整體式人字齒輪傳動(dòng)，有效保證傳動(dòng)扭矩大、工作平穩(wěn)的狀態(tài);曲軸采用合金鋼鑄件或整體鍛造，使得結(jié)構(gòu)整體相對(duì)穩(wěn)定，保證了泵運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)，提高了承載能力。四川宏華鉆井泵的特征是借助于交流變頻電機(jī)頂置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將相應(yīng)的泵運(yùn)用至具體的實(shí)踐中，保證了實(shí)際運(yùn)用的價(jià)值。

3 鉆井泵的具體發(fā)展趨勢(shì)

陸地以及淺海油氣資源受到了重視，成為了開(kāi)采的主要對(duì)象，但是面對(duì)著資源的瀕臨枯竭，各國(guó)開(kāi)始關(guān)注合理技術(shù)的采取，將注意力轉(zhuǎn)移到深海油氣的開(kāi)發(fā)和利用中，實(shí)際運(yùn)用到的鉆井泵技術(shù)得以完善，增加了研發(fā)的力度。由于海上作業(yè)難度較大，加之環(huán)境因素的深刻影響，當(dāng)前鉆井泵無(wú)法達(dá)到理想的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)研究階段，五缸泵得以運(yùn)用，憑借著優(yōu)良的性能，成為了鉆井泵的未來(lái)發(fā)展對(duì)象，現(xiàn)階段正投入實(shí)驗(yàn)的QDP-3000五缸鉆井泵就是具有代表性的產(chǎn)物。依照具體的工作表現(xiàn)，這種五缸泵在性能予以優(yōu)化，重點(diǎn)表現(xiàn)在體積方面：五缸泵和三缸泵的功率相同，但是五缸泵的體積較小，質(zhì)量上得到了有效的縮減，可以為海洋鉆井平臺(tái)適當(dāng)?shù)毓?jié)省空間，保證泵的可移動(dòng)性穩(wěn)步提升[3]。再者是排量不均勻度上：五缸泵和三缸泵對(duì)比分析，五缸泵的排量不均勻度明顯小于三缸泵，僅占據(jù)到三缸泵的35%。由此證實(shí)了五缸泵屬于一項(xiàng)十分可行的研發(fā)成果，具有明顯的開(kāi)發(fā)價(jià)值，但是五缸泵也有著自身的劣勢(shì)，易損件數(shù)目較多?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外鉆井泵多是借助于鏈條和皮帶等進(jìn)行傳輸，實(shí)際的效率較低，結(jié)構(gòu)尺寸較大，會(huì)對(duì)海洋鉆井的發(fā)展產(chǎn)生不利影響。新型直驅(qū)式鉆井泵借助于電機(jī)可以完成有效的動(dòng)力傳輸，將動(dòng)力及時(shí)傳遞給泥漿泵，將中間傳動(dòng)損耗加以消除，保證曲軸受力情況得到有效的緩解。對(duì)比傳統(tǒng)鉆井泵，直驅(qū)式鉆井泵的優(yōu)勢(shì)更加明顯，如可以適當(dāng)?shù)乜s減質(zhì)量，體積較小，傳動(dòng)效率較高，擁有相對(duì)低廉的制造成本。泵體的結(jié)構(gòu)逐步的完善，進(jìn)行了相對(duì)合理的優(yōu)化，殼體本身的受力情況有所改變，泵的可移動(dòng)性明顯提高。直驅(qū)式鉆井泵在實(shí)際使用過(guò)程中優(yōu)勢(shì)明顯，其傳動(dòng)性能優(yōu)良，但是安裝較為嚴(yán)格，必須要合理地把控安裝的精度。面對(duì)石油技術(shù)的革新，直驅(qū)式鉆井泵擁有著良好的發(fā)展前景。

4 國(guó)內(nèi)外鉆井泵的發(fā)展愿景

4.1 單作用泵的問(wèn)題

因單作用泵的排量存在著不均勻度的問(wèn)題，應(yīng)該準(zhǔn)確地判斷其與缸數(shù)之間的關(guān)系。在鉆井泵缸數(shù)逐步增加的過(guò)程中，泵的流量波動(dòng)呈現(xiàn)出明顯減小的趨勢(shì)，奇數(shù)缸泵的流動(dòng)波動(dòng)情況明顯小于偶數(shù)缸泵，因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)販p小流動(dòng)波動(dòng)，可以將泵體本身的共振及噪聲加以縮減，以此延伸泵的使用期限。在科學(xué)技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展的進(jìn)程中，應(yīng)該積極地重視缸數(shù)的增加[4]。

4.2 直驅(qū)式鉆井泵的發(fā)展

直驅(qū)式鉆井泵可以將皮帶和鏈傳動(dòng)模式加以轉(zhuǎn)變，滿足當(dāng)前海洋鉆井的實(shí)際需要。在深海油田逐步開(kāi)發(fā)的進(jìn)程中，鉆井泵的功率和排量等呈現(xiàn)明顯增加的趨勢(shì)，可積極關(guān)注鉆井泵的可移動(dòng)性方向。在鉆井泵功率及泵壓逐步增大的過(guò)程中，應(yīng)該注重其基本的壽命和穩(wěn)定性的提升標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 信息技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)

面對(duì)信息化時(shí)代，鉆井泵呈現(xiàn)出機(jī)電融合的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)將智能化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等融為一體，同時(shí)結(jié)合無(wú)線光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，使得鉆井泵的易損件得到有效的監(jiān)測(cè)，保護(hù)鉆井泵的使用成效，同時(shí)維護(hù)其各個(gè)部件的完整性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)

縱觀國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)外鉆井泵趨向于規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，甚至已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通用化的目標(biāo)。國(guó)內(nèi)的鉆井泵因技術(shù)保密，各生產(chǎn)廠家制造的過(guò)程不同，導(dǎo)致技術(shù)參數(shù)和產(chǎn)品的質(zhì)量無(wú)法同步，因此，標(biāo)準(zhǔn)化及通用性目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。需考慮科學(xué)合理的研發(fā)成果，以新技術(shù)和新工藝為出發(fā)點(diǎn)，制造出符合國(guó)內(nèi)外鉆井需要的新型設(shè)備，以此達(dá)到理想的應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

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【3】王雙威，張潔，趙志良.國(guó)內(nèi)外鉆井及儲(chǔ)層改造過(guò)程中致密砂巖氣藏儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀研究——論適用于塔里木油田致密砂巖氣藏儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2014，40（23）：108-112.

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