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

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。