鉆井泵十字頭導板修復工藝研究

郭茂磊，何建春，劉 敏，謝紹祥，馬國瑜

（川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司，四川成都 610051）

0 引言

鉆井泵是鉆井施工作業中的關鍵設備。如果把泥漿比喻成鉆井作業中的血液，那么泥漿泵就是為鉆井生產供血的心臟，因此，它在鉆井生產中作用非常重要。隨著川渝地區鉆井作業設計井深的增加，在長期高壓、高負載運行工況下，經常會發生泥漿泵十字頭和導板的磨損拉槽等失效情況。因此，綜合考慮經濟性原則和安全性原則，對鉆井泵十字頭導板修復工藝進行研究十分必要。

1 磨損原因分析

磨損原因主要有：①當泥漿泵重負荷運轉時，泥漿泵動力端十字頭和導板之間的低強度潤滑膜會被破壞，運動副之間會產生干摩擦，當十字頭導板承受的壓力載荷超過其硬度值時，十字頭表面會磨損導板面，導致拉槽磨損；②泥漿泵液力端與動力端連接的盤根盒發生刺漏后，泥漿進入動力端，導致動力端潤滑油被污染，從而使十字頭與導板之間發生磨損；③泥漿泵長時間重負荷運轉時，固定泥漿泵十字頭導板螺栓會發生斷裂，十字頭與導板之間會產生偏磨，損壞導板。

通過現場調研，對川渝地區井隊194塊報廢十字頭滑板逐一檢查分析，總結報廢原因主要有：十字頭滑板磨損拉槽嚴重無法修復；十字頭滑板偏磨嚴重無法修復；十字頭滑板厚度不能滿足使用要求；十字頭滑板摩擦過熱燒蝕無法修復；十字頭滑塊表面出現掉塊點蝕等。其發生概率統計見表1。

表1 十字頭導板報廢原因分析統計表

2 修復工藝

通過多次實際測量、試驗及應用，確定十字頭導板的拉槽深度最大值不能超過0.5 mm，否則即判定為不具有可修復性（由于一旦切削量超過0.5 mm，切削量過大，加工誤差大，不能保證十字頭滑板表面的曲面精度，即表面輪廓度不達標準）。而在實際情況中，廢舊十字頭滑板的拉槽深度均在（0.1～0.5）mm，滿足切削修復的前提條件。

十字頭導板修復工藝步驟如下：①測量待修復加工的十字頭滑板，按拉槽損傷程度進行匹配分組；②結合十字頭滑板在泥漿泵中的安裝定位方式，裝夾一組4塊滑板；③在加工車床上調整4塊滑板在同一同心度，進行加工修復；④完成切削加工后，用拋光機對加工后表面粗糙度不達標的滑板進行打磨、拋光，達到產品規定的粗糙度Ra（2.3～3.2）μm；⑤最后進行檢查。修復前后的對比見圖1。

圖1 修復前后對比

3 工裝夾具的設計

為了使修復后的十字頭滑板能再次應用于泥漿泵、滿足使用要求，減少修復加工對滑板的影響，模擬十字頭滑板在泥漿泵的安裝方式，決定按照泥漿泵內4個定位臺階來確定所設計的工裝夾具內的定位臺階尺寸與相對位置關系，測得在泥漿泵中對十字頭滑板起到安裝定位作用的4個臺階相對位置尺寸（圖2）。并根據一次固定4塊十字頭滑板的要求，將工裝夾具的4個定位臺階設計為4個內圓。現場實物加裝十字頭導板如圖3所示。

4 鉆井現場試驗

2016年7月，在川鉆70504隊以及80001隊分別對所屬泥漿泵各1臺更換了2塊十字頭導板進行現場試用（圖4）。通過連續2個多月的使用狀況質量追蹤，修復的十字頭滑板能在各種工況中正常使用，滿足生產需求，為推廣運用打下基礎。

5 結論

（1）專用工裝夾具滿足安裝精度，且一次性可加工多塊導板，專用切削加工刀具滿足十字頭導板修復的精度與加工要求，使用修復后的十字頭導板的泥漿泵運轉正常。

（2）修復單塊十字頭導板可以直接創造效益約1125元人民幣。公司共有泥漿泵約200臺，每年需進行三?；蛑行蕖０疵颗_泥漿泵3塊下十字頭滑板，如按修復前的報廢率90.7%計算，每年可為公司降低成本61.22萬元人民幣。

（3）成功解決了修復泥漿泵十字頭滑板的問題，節約成本效果顯著。

圖3 現場實物加裝十字頭導板

圖4 鉆井隊泥漿泵十字頭導板現場試驗