鉆井泵提速配置方案優選

雷先革，李才良，涂志威

（中國石油集團渤海鉆探工程有限公司，天津 300450）

0 引言

中油油服公司“激進式”鉆井工作的全面推進，對鉆井裝備能力提出了更高的要求，提升現有鉆機的機泵能力，才能更好地為鉆井提速提供有效支撐[1]。

1 技術分析

以塔里木油田探區庫車山前鉆井參數極具代表性的大北305 井（井深7 515 m）為例：最大排量出現在一開，達到76 L/s；最大負荷出現在二開時，功率達1800 kW（2450 hp）；最高泵壓出現在三開，達到30 MPa，沒有超過33 MPa。該井由塔里木鉆井公司90009 隊完成，該隊配置了1 臺2205 kW（3000 hp）5 缸鉆井泵組和2 臺1176 kW（1600 hp）高壓泵，施工主要以3000鉆井泵為主，實現了一開、二開、三開井段的單泵大排量、高泵壓連續鉆井。期間，2 臺1600 鉆井泵作為備用。

如果沒有配置3000 鉆井泵，采用1600 鉆井泵或2200 鉆井泵施工是否可行，結合鉆井泵性能參數與施工參數，列出三種鉆井泵模擬施工參數對比（表1）。

從表1 可以看出，從一開到三開，無論是1600 還是2200 鉆井泵，都需使用2 臺才可滿足作業要求。此時鉆井泵存在的問題是在高泵壓工況下保持大排量的能力不足，而不是高泵壓作業能力不足，因而只能依靠啟動多臺鉆井泵來彌補。反映出的問題是鉆井泵單機輸出功率配置不足。

另外，1600 泵與2200、3000 等大功率鉆井泵的最大差距是大直徑缸套的耐壓能力，如170 mm 缸套，1600 鉆井泵耐壓僅為25.8 MPa，而3000 鉆井泵達到30.3 MPa，相差4.5 MPa。

從以上分析可以看出，大功率鉆井泵在提速中的作用更為突出，因此要合理優化匹配大功率鉆井泵才能更好地為鉆井提速提供有效支撐。

2 選型優化

目前，大功率泵的選擇方案有兩種，一是選用2200 鉆井泵，二是選用3000鉆井泵，結合表2，從4 個方面進行優化分析[2-3]。

（1）投資效益。2200 鉆井泵相比于3000 鉆井泵配置數量比為2∶1，都需配置獨立電控系統，1 套3000 鉆井泵電控系統投資約700 萬元，而2 臺2200鉆井泵組電控系統投資900 萬元，一次性投入2 臺2200 鉆井泵泵組要比3000 鉆井泵組高200 萬元，投資效益相對較差。

（2）運行費用。單泵作業的3000 鉆井泵能耗比2 臺2200 鉆井泵要低約10%，而泵配件的更換頻次與時間卻減少約50%，單泵運行的3000 鉆井泵費用更經濟，時效也更高。

（3）調劑共享。配置3000 直驅泵組可以推行多部鉆機共享和二開大負荷專打模式，機動性強。而2200 鉆井泵組需要與鉆機相對固定，較難實現共享，造成原鉆機2 臺1600 鉆井泵電控系統閑置，浪費較大。

（4）移運性能。目前2200 鉆井泵為三缸泵，其體積、重量與3000 鉆井泵組基本相當，重量都達到了近60 t，運輸和吊裝狀況相當。

基于上述分析，現階段3000 鉆井組比2200 鉆井泵組更適合于電動鉆機的升級改造。另外，中石油寶石機械公司的2200五缸泵正在現場實驗，其相比五缸3000 鉆井泵和三缸2200 鉆井泵的最大優勢是體積與重量大幅降低，泵組重量僅為40 t 左右，運輸和吊裝條件大為改善，今后，新鉆機推行2200 五缸鉆井泵組也是一種選擇。

表1 三種鉆井泵模擬施工參數

表2 3000 與2200 鉆井泵參數

3 結語

（1）以塔里木油田探區庫車山前鉆井參數為例，分析1600鉆井泵、2200 和3000 大功率鉆井泵在配置上的合理性。

（2）大功率鉆井泵是今后石油裝備提速的發展方向，配置3000 直驅泵組，推行多部鉆機共享和二開大負荷專打的模式，是目前鉆機升級改造的最佳機泵提速配置方案。