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鉆井泵液力端故障判断与分析论文
钻井泵液力端故障判断与分析
概述
长期以来,钻井泵在钻井施工时,循环钻井液、冲洗井底,冷却钻头和隐固井壁,在喷射钻井时还有破碎岩屑的作用,钻井泵的好坏直接影响着钻井生产和进度,如不及时发现钻井泵的故障,有可能给钻井生产带来重大的事故隐患和经济损失,因此早期发现与处理有着重要的意义。
钻井二公司从很早开始使用F-1300泥浆泵,在长达十多年的使用过程中,深刻体会了泥浆泵在钻井生产中的重要性,钻井泥浆泵在钻井生产中被称为钻井的心脏,泥浆则是血液,可见泥浆泵在钻井生产中占着一定的主导地位。
钻井液在钻井中的作用主要是以下几个方面:
清洗井底,悬浮携带岩屑,保持井底清洁
平衡地层压力,稳定井壁,防止井塌、井喷、井漏
传递水功率,以帮助钻头破碎岩石。
为井下动力钻具传递动力。
冷却润滑钻头钻具。
利用钻井液进行地质、气测录井。
以上这些钻井液的作用,主要是靠泥浆泵来完成的,最近几年来,井控安全工作已经上升到最关键的环节,而作为井控工作占主导地位的泥浆泵,也被钻井生产越来越重视,近两年来,井底动力钻具及井底导向仪的使用也越来越被广泛应用,对泥浆泵的压力波动的研究与探讨也相应带来更多的课题。
二、F-1300泥浆泵的结构:
在这里我们主要以F-1300泥浆泵的液力端为主要讨论的方面,F-1300泥浆泵液力端结构主要是直通式三缸单作用结构,直通式布置方案的流道直,液缸内余间隙小,有利于液缸吸入,而吸入充满的问题在高速的三缸单作用泵上比较突出,直通式方案的缺点是取出吸入阀座比较困难,这也给故障的判断与处理带来了困难。
液力端包括缸体、缸套、活塞、吸入阀、排出阀等部件,结构如图:
三、F-1300泥浆泵的工作原理:
F-1300钻井泵其工作原理为:活塞下行,钻井液在大气压的作用下,推开吸入阀,进入缸内,直到活塞到最低端完成钻井液的吸入过程。
当活塞前行,钻井液在缸内受挤压,吸入阀在弹簧作用下关闭,当压力升高时排出阀被打开,钻井液被活塞推出,经由排出阀和排出管排出,完成排出过程。
四、钻井泵的液力端常见的几种影响钻井液压力的故障
钻井泵的压力一般为钻井泵排出的钻井液压力,长期以来,一般钻井泵输送的洗井液为钻井液,由于净化系统的处理能力与钻井液的配方不同,当钻井液中含有比较多的固相或含砂较多时,钻井泵在长时间的往复式运动下,活塞与缸套,凡尔体与凡尔座之间会发生疲劳与磨损,或其它因质量问题造成的其它故障,使正在正常运转的钻井泵产生压力波动,进而影响了正常的钻井生产,特别是现在使用无线随钻仪器以来,压力的波动直接影响了信号的传输,使地面导向数据难以准确,直接危害到钻井的安全生产。
液力端常见的几种故障:
缸套、活塞的损坏与磨损。
缸套与活塞的损坏包括几种情况:一是正常的磨损,使配合间隙增大。二是活塞胶碗损坏。
凡尔体与凡尔座的损坏。
凡尔体与凡尔座的损坏有几种情况,一是本体密封面刺坏,二是质量问题造成的扶正块断裂,三是弹簧断裂,四是扶正压板脱落等。
凡尔体卡死或异物阻卡
凡尔体卡死原因较多,但现场异物卡死现在也时有发生,比如泥浆净化不严格,上水管胶皮脱落等。
上水管密封不严。
空气包压力不足。
五、泵液力端故障对压力的影响
一般的F-1300泥浆泵的上诉故障,大多都能对泵压产生不同的影响,但是影响的反映应分为两种,一种是造成的压力的降低,二是造成的压力的波动,应将二者区分开来。
(一)造成泵压降低的几种常见故障:
1、活塞与缸套刺坏。
2、凡尔体与凡尔座刺坏
当我们发现泵压降低时,我们首先要排除的是地面设备的故障或其他原因,除了液力端的问题外,我们还就排除的以下地面故障及原因主要在以下的几个方面:
柴油机转数是否调整。
泵传动皮带因雨季造成的摩阻减少(在无密封护罩的情况下)
地面整个高压管汇闸阀是否刺坏。
泵保险凡尔是否损坏造成的钻井液短路,
钻井液性能是否变化,如比重降低、粘度降低、加入润滑剂等
以上原因对压力的影响主要表现在以下的方式、现象及准确判断:
缸套、活塞、凡尔体及凡尔座刺坏使正常显示的泵压缓慢下降,但无波动现象发生,一般情况下泵压下降1MPa我们就会发现,判断这类故障也及其简单。
柴油机转数的调整,对泵压的影响因为调节的辐度大小影响也不一样,但绝不会引起泵压的波动,泵压平稳降低或增大。
雨季因皮带摩 阻减小而影响泵压的变化一般在1MPa左右,但泵压无波动,也不会再有变化。
高压闸阀刺坏对泵压的影响比较显著,一般在发现泵压下降1MPa时我们就可以及时的发现,如发现较晚,则泵压持续下降,但泵压无波动,这种现象可以根据回水管的回液或温度或声音来判断。
泵保险凡尔刺坏或短路,凡尔的活塞刺坏易被操作者忽略,在发现泵压下降后,有好多忽略了检查这里,以致于误判断为井下钻具的故障,给生产带
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