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浅谈泥浆泵陶瓷缸套的合理使用

贾宝

（中国石油海洋工程公司钻井事业部天津大港）

摘要:在石油钻井行业里，泥浆被誉为“血液”，而泥浆泵被称为钻井的“心脏”，提供钻井

的“血液”输送到井下并返回到泥浆池的动力源，是物质与能量交换的中心点。而缸套是此

中心点的重要磨损部件，随着人类对全球油气资源开采范围的不断扩大，钻井技术也不断的

发展，由陆地不断向海滩、浅海、深海、进军，由单井向丛式井，由浅井向深井、超深井进

军。由于海洋平台钻井具有物资运送和存储困难，作业成本较高的特点。这就对钻井设备使

用寿命提出更高的要求，大量的金属缸套被频繁的更换以保证钻机的高压和强磨损的要求，

繁重的体力劳动，高昂的运输和存储费用等成为了现实问题，如何才能提高缸套的使用寿命？

提高泥浆泵缸套的使用寿命是钻井遇到的难题之一，本文主要从泥浆泵的缸套简介，陶瓷缸

套的现场应用分析提出陶瓷缸套的优缺点及现场注意事项。

关键词：陶瓷缸套海洋石油钻井平台

第一章国内现阶段缸套简介

缸套是钻井泵的主要易损件之一，其质量和性能直接影响到钻井工作的正常进行，关系

到建井周期的好坏，长短和钻井成本的高低,可能会引更复杂的井下情况,特别是随着石油化

工工艺的发展和改进,对泥浆泵的功率和压力要求也越来越高,这使得泥浆泵的液力端的工作

环境更加恶劣。在我国现阶段，钻井泵缸套的型式有单金属缸套、双金属缸套以及陶瓷缸

套，下面简单的介绍：[1]

1.1单金属缸套

单金属缸套采用低碳合金钢或中碳钢，粗加工后，前者经过整体渗碳淬火回火处理，后

者经过内孔中频淬火回火处理，精加工后对内孔进行珩磨而成。现以不常用。

1.2双金属缸套

双金属缸套就目前国内生产现状来看，有两种结构镶装式和熔铸式，双金属缸套外套采

用机械性能不低于ZG35钢的优质碳素钢，经调质处理后获得回火索氏体组织，具有较好的

综合性能，其内套采用高碳高铬合金铸铁，经淬火回火处理后，获得马氏体+碳化物+残余

奥氏体组织，整体硬度HRC60～68。两种结构不同之处在于：镶把内套热装外套中；熔装

式双金属缸套选择合适的过盈量，铸式双金属缸套是在铸造时，先浇铸外套，在外套处于固

液状态时，再把高碳高铬合金铸铁浇铸于外套内孔上。另外，两者的热处理工艺也不同：镶

装式双金属缸套的外套只进行调质处理，内套粗加工后，经过特殊的淬火回火热处理使其硬

度达HRC60以上，内外套分别处理后再镶装而成，而熔铸式双金属缸套在整个生产流程中

其内外套都是分不开的，它的热处理过程在保证其外套的可切削性能和使用性能的情况下又

必须保证内孔硬度HRC60以上，因此工艺比较复杂。

1.3陶瓷缸套

陶瓷缸套是在镶装式双金属缸套的基础上改进而成的，是用耐腐蚀的陶瓷内套代替了高

碳高铬合金铸铁内套，其技术原理为，运用近代的相变增韧技术，以高韧、高强的增韧氧以

满足长寿命的需要。外化物陶瓷材料制成整体缸套内套，外套的生产工艺与镶装式双金属缸

套外套一样，陶瓷内套的生产工艺大致为：粉料处理→喷雾造粒→等静压成型→常压烧结→

加工。其工艺更加复杂。

第二章各类型缸套现场使用问题分析

活塞在缸套内往复运动，使泥浆吸入和排出缸套内孔，而泥浆中含有石英硬粒等硬质颗

粒，同时泥浆有很大的腐蚀性，在活塞和泥浆的共同作用下缸套内壁受到磨损和腐蚀，导致

内孔被划伤，从而失去密封性，此时缸套性能的好坏直接影响缸套的使用寿命。

2.1单金属缸套

单金属缸套是使用最早的一种钻井泵缸套，在石油钻井初始阶段发挥了很大的作用其性

[2]

能主要为：表面有2～3mm耐磨硬层，硬层硬度为HRC55左右。随着石油钻井技其缺点越

显明了。不耐磨以及使用寿命短导致更术的发展，换频繁，严重影响钻井进度，不利于钻井

效率的提高。

2.2双金属缸套

双金属缸套是在石油钻井技术的快速发展下，在单金属缸套的基础上发展起来，其性能

[3]

主要为：内衬为耐磨耐腐蚀且整体硬度为HRC60以上，与单金属的高碳高铬合金铸铁，缸

套相比，它耐磨和抗腐蚀性比较好，使用寿命提高了2～3倍，提高了钻井效率，