鉆機泥漿泵工作原理及日常維護

馬振國，張新橋，唐曉慶

（渤海石油裝備制造有限公司遼河鉆采裝備分公司，遼寧盤錦 124010）

0 引言

石油鉆機在鉆探進行生產過程中，鉆機泥漿泵故障頻繁發生，真正了解鉆機泥漿泵的性能參數、結構、工作原理，才能使泥漿泵發揮出更加高效的作用，并不斷加強泥漿泵日常維護管理工作，提高石油鉆機泥漿泵的工作效率。在實際工作過程中要努力提高技術人員的專業化水平，將理論知識與實踐操作進行有效結合，石油鉆機泥漿泵應當定期進行檢查，分析泥漿泵存在的問題并提出相應的改進措施，確保石油鉆機泥漿泵能夠高效運行，保證為鉆機鉆井過程提供穩定的壓力，達到穩固孔壁的作用。熟悉設備運行原理并做到要加強日常維護，是保障泥漿泵設備能夠穩定高效運行和降低安全隱患發生概率的基礎。故此，需要建立健全管理制度和加強泥漿泵設備維護保養。

1 泥漿泵關鍵參數和工作原理

1.1 泥漿泵工作原理

泥漿泵是鉆機配套設備輸出泥漿的關鍵設備，主要將泥漿罐內配置好的泥漿進行循環，保證鉆桿在鉆進過程中巖壁的壓力穩定，防止出現鉆孔塌孔等鉆井事故。鉆機設備配套常用泥漿泵與一般的往復泵的工作原理基本相同，傳導動力機構總成和液體輸送端總成是構成泥漿泵結構的兩大部分（圖1）。傳導動力機構總成主要由曲軸機構、十字頭、曲柄等部件構成；液體輸送端總成主要由空氣緩沖包、連桿活塞、泵缸及安全放噴管線等部件構成。泥漿泵主要有電動泥漿泵和機械式泥漿泵，機械式泥漿泵設備主要由后臺柴油機輸出動力經過減速箱通過萬向軸將動力傳送到鏈條箱，并分配到泥漿泵輸入軸端。動力傳輸主要通過皮帶、十字頭萬向軸、齒輪等傳動部件帶動主軸及固定其上的曲柄旋轉。通過動力端總成做往復運動可以吸入泥漿池中的液體在液面壓力作用下，頂開吸入閥進入液缸，直到活塞移動到右止點完成泥漿的吸入過程。曲柄完成了上述的吸入過程后繼續沿逆時針方向旋轉，這時活塞開始向液力端總成端運動，液缸內液體受擠壓，壓力升高，吸入閥關閉，安全閥達到設定值被頂開，液體進入排出管，直至活塞運動到左止點。其作用主要是在一定的壓力沖擊下，將高壓軟管中的水及泥漿輸送到鉆孔低端，隨著泥漿泵曲柄連續不斷地運轉，往復泵不斷重復吸入和排出過程，將泥漿池中的泥漿源源不斷地按照需求灌入鉆孔中進行護壁。

圖1 泥漿泵結構

1.2 泥漿泵性能參數

機械的額定功率是指泥漿泵所能達到的最大輸出功率。泥漿泵的額定功率是指設備單位時間內工作與額定沖次。

理論排量和工作壓力是衡量泥漿泵性能的重要參數。鉆機打鉆注入泥漿速度與泥漿泵缸體直徑成正比例關系，泥漿泵直徑越大，泵的排出介質能力也就越大，對應灌注泥漿效果就越好。泵的排出口處在單位面積上的液體作用力即泥漿泵的工作壓力。通道的沖洗液所受阻力以及鉆孔的深淺等可決定泵的壓力大小，為了便于掌握泥漿泵輸出壓力，比較安全可靠的措施是在結構設計上安裝壓力表，直觀、準確地掌握設備工作過程的壓力變化，如果壓力表讀數波動過大可以提醒值班人員設備出現問題。設備維護人員進行設備檢修，查找問題癥結所在，避免設備帶病作業，對提高設備使用壽命和維護鉆井安全起到作用。壓力表要定期進行安全檢定，無安全檢定的產品不能應用到設備當中，時刻提高維護安全意識。

1.3 泥漿泵空氣包

在流體系統中閥門的開啟和其他各種原因導致閥門的突然關閉，都會引起巨大的沖擊壓強形成水錘現象，造成管子和管座的破裂以及下游設備的損壞，安裝吸入式空氣包可以吸收振蕩。當水泵頭部達到一定高度時，流體進入泵閥沖擊產生的逆振蕩會引起泵突然關閉，空氣包可以吸收部分振蕩。為了降低液體壓力變化對固井的影響，通常在排出管線上安裝空氣緩沖包，空氣包在排出過程前半段，排出儲存的一部分液缸內多余的液體；后半段空氣包排出原來儲存的液體，補充來自缸體的不足，保證排出的液體壓力和排量均勻，不至于出現壓力過高或者過低的變化。

1.4 泥漿泵放噴管線

為了保證泥漿泵能夠安全可靠的運行，防止壓力過高造成缸體破損等安全事故，泥漿泵出口安裝放噴管線及安全閥，設定安全閥門啟跳壓力。當設備運行液體壓力高于安全閥門設定壓力，安全閥自動啟動排出多余液體，起到降壓作用，放噴管線可以有效減少由于液體超壓帶來的損失并確保安全，使泥漿泵達到最佳的吸入效果，避免超壓造成部件損耗。

2 泥漿泵的日常維護

2.1 建立完善的安全管理機構

石油鉆機泥漿泵設備維護與管理工作需要使用企業提出相應措施，使油田企業的鉆機泥漿泵設備與管理工作能夠有序進行，提高設備使用率和完整性。目前很多油田企業注重生產經濟效益而忽略設備的保養工作，讓設備超負荷工作，甚至一些管理人員認為機械設備的正常運行與管理沒有直接關系，只需要加強設備維修，就可以確保機械設備的正常運行，不需要進行單獨管理，導致泥漿泵設備管理與實際操作之間的聯系不夠緊密，影響機械設備的維護與管理工作。由于相關制度不完善，導致機械設備維護與管理工作得不到落實，當鉆機設備發生故障時，并不能及時維修，嚴重影響油田生產單位的生產效率。因此，要建立完善的管理機構，能夠更加充分有效地發揮泥漿泵性能。

2.2 科學合理地使用鉆機泥漿泵

提高鉆井工作效率不僅要科學合理地使用鉆機設備，還要懂得如何去維護保養。但是在采油工作過程中，很多石油企業為了能夠完成采油目標，對鉆機設備無限制地使用，造成機械設備嚴重磨損。若沒有專業操作人員對泥漿泵設備進行操控，沒有專業的技能和理論知識，就很難對鉆機泥漿泵設備實現正確操作，甚至會過度使用設備，機械設備出現問題后得不到盡快解決，造成設備磨損嚴重，使其泥漿泵設備性能越來越差。

泥漿泵起動前要充分檢查各個部件的潤滑油壓力表是否正常，檢查泥漿泵潤滑油泵工作是否正常，上水管線的閥門及濾器是否暢通，同時，先啟動灌注泵為泥漿泵進行灌注。正式開泵時要做好充足的檢查，加強維護管理才能保證設備安全穩定地運行。

2.3 加強日常維護保養

鉆機泥漿泵的日常維護和保養最好是由專門人員負責，易損壞的零部件要配備齊全，以備不時之需，定期進行檢查和維護泥漿泵的各個零部件，遇到問題時能夠及時解決，盡量避免泥漿泵在運行過程中出現問題造成損失。由專業維修人員負責泥漿泵油底清理并補充部分新油，能夠保證潤滑油的油量和油質清潔，可以提高設備性能和使用壽命，如每6 個月換油1 次。泥漿泵應定期進行檢查維修保養，主要檢測軸承的間隙和設備的磨損情況，并及時更換易損件。對設備的機油、機濾、冷卻水泵、潤滑油泵要重點進行維護修理或者直接更換，定期檢查安全閥門是否可靠、吸入空氣包的工作是否正常以及油泵工作時壓力是否正常，檢查動力端和缸套等重要構件的磨損情況并做好檢查維護記錄。

3 結論

鉆機泥漿泵的使用人員應做到會使用、知原理、懂維護，確保石油鉆機設備處于正常的運行模式。結合石油鉆機設備所出現的故障問題，選擇合適的解決措施，有效提高石油鉆機設備的運行效率。在進行保養和維護過程中要建立完善的監督體制和安全管理制度，確保石油鉆機泥漿泵所出現的問題都能夠及時進行解決。這不僅需要專業的管理人員，還需要企業所有員工共同參與，從設備原理和日常維護工作上加大力度，才能夠提高鉆井工作的開采效率和質量，確保油田行業更好地發展。