摘??要：針對東海某大位移井對泥漿泵機組能力的要求，優化了泥漿泵檢測體系，構建了以外觀與符合性檢查、振動速度監測及水馬力測試為主要內容的超長服役泥漿泵能力檢測體系。以相應國家行業標準為準繩，確定了評估方法與比對標準。按構建的檢評體系對東海某平臺超長服役泥漿泵能力進行了理論與綜合評估，提出了相應改造措施，實踐證明該檢評體系具有較強的可操作性，制訂的經濟可行的改造措施得到大位移井項目組的肯定，目前正在組織實施。

關鍵詞：泥漿泵；能力；檢測；評估；超長服役；改造

東海海域某平臺欲利用平臺模塊鉆機進行一口7430m大位移井作業，考慮平臺兩臺PZL-11型泥漿泵在海洋環境服役超過26年，盡管平時維保工作及時，在以往小型修井作業中表現良好，但在大位移井作業時，該超長服役的泥漿泵能否在高壓力、大排量環境下長時、可靠的進行工作是擺在鉆井工程師面前的一道難題，急需對其能力進行檢測評估并根據評估結果進行相應改造。

1?超長服役泥漿泵能力檢測評估體系優化

1.1?理論能力評估

借助機組供液能力計算與大位移井鉆井要求比對以評估機組理論供液能力，由于泥漿泵通過剪切銷限制了泵出口壓力，因此只需計算泵排量即可。

（1）

式中QS—泥漿泵的理論排量，m3/min；?Z—缸數；?A—缸套內橫截面積，m2；?L—沖程長度，m?；n—沖次，/min。

1.2?超長服役泥漿泵檢測體系優化與評估指標

泥漿泵是鉆井液循環系統的關鍵設備，其供液能力與可靠性直接關系到鉆井過程的安全和效益[1]。泥漿泵性能檢測方式主要有外觀與符合性檢查、解體檢查、狀態監測?[2]、疲勞監測與分析?[3]、振動速度監測?[4]及水馬力測試等。解體檢查工藝復雜，成本較高；狀態監測主要用于指導泥漿泵預測維修；疲勞監測與分析準確性有待提高；但外觀與符合性檢查、振動速度監測與水馬力測試應用相對簡單，可發現泥漿泵絕大多數內外在問題，包括泥漿泵動力端與液力端存在的問題，成本相對較低。大位移井鉆井周期一般在90天左右，要求機組能在高壓力、大排量環境下長時、可靠的進行工作。比較上述泥漿泵性能檢測方式，宜以外觀與符合性檢查、振動速度監測及水馬力測試構建超長服役泥漿泵能力檢測體系，該體系既考慮了泥漿泵能力檢測評估涉及的主要技術，又考慮了檢評過程的經濟性，可操作性較強。

1.2.1外觀與符合性檢查表的制訂

按照SY/T?6918-2012?石油天然氣工業鉆井和修井設備鉆井泵、API?SPEC?7K鉆井與修井設備規范等標準及《海洋鉆井手冊》等制訂了泥漿泵外觀與符合性檢查表，具體內容與要求見表3。

1.2.2振動速度監測與評估

按GB/T13824—2015旋轉與往復式機器的機械振動對振動烈度測量儀的要求、JBT8541-1997往復活塞壓縮機機械振動分級等標準要求，監測泥漿泵出口垂直與水平方向的振動速度的時間歷程，從而確定泥漿泵等級。其分級標準為：振動速度有效值小于2.8?mm/s評價為A級，在2.8-7.1?mm/s之間評價為B級，在7.1-18?mm/s之間評價為C級，大于18mm/s評價為D級。

1.2.3水馬力測試與評估

利用模塊鉆機司鉆房儀表監測泵出口壓力與泵沖，泵出口水馬力按公式2計算。

W=16.67×P×QS?=?16.67×P×Z×A×L×n????????????????????????（2）

式中，W-泵出口水馬力，KW；P-泵出口壓力，MPa；

將極限工況下的泵出口水馬力計算結果與泥漿泵額定值比較即可確定泥漿泵供液能力極限。

2?東海某平臺超長服役泥漿泵能力評估與機組改造建議

東海某平臺欲利用平臺模塊鉆機進行一口7430m大位移井作業，大位移井設計為三段，17-1/2〞井段井深2171m，要求泵壓21?MPa，排量4.00?m3/min；12-1/4〞井段鉆進3440m，要求泵壓27.5?MPa，排量3.45?m3/min；8-1/2〞井段鉆進1819m，要求泵壓27.5?MPa，排量1.90?m3/min。根據《海洋鉆井手冊》之規定，推薦在所用的鉆井泵的總功率及排量滿足作業的前提下備用一臺鉆井泵，一般要求在泵壓27.6MPa（4000psi）條件下，排量達到4.5?m3/min。

東海某平臺現有2臺PZL-11泥漿泵，?在海洋環境服役超過26年，主要技術參數為：額定功率1193KW（1600HP），沖程305mm，額定沖次115沖/min。

2.1平臺現有泥漿泵理論排量及泵壓評估

按式1計算了PZL-11泥漿泵的理論排量，結果列于表1。

根據大位移井對鉆井排量及壓力的需求，考慮安全剪切銷的剪切壓力，選用6-1/2〞缸套鉆17-1/2〞井眼，選用6〞缸套鉆12-1/4〞與8-1/2〞井眼，若取泥漿泵效率95%，兩臺泥漿泵泵壓與最大排量計算結果見表2。

可見，某平臺兩臺泥漿泵在極限沖次的情況下，理論出口壓力與排量都大于大位移井鉆進所需的壓力與排量，因此理論上滿足大位移井鉆井的要求。

對于《海洋鉆井手冊》推薦的大位移井泵壓27.6?MPa，?排量4.5?m3/min的要求，由于平臺泥漿泵理論泵壓可以達到34.5?MPa，因此泵壓可以滿足大位移井的要求，但由于排量尚有些許差距，因此某平臺現有的兩臺泥漿泵理論上只能勉強滿足大位移井的鉆井要求。

2.2?某平臺泥漿泵現狀及性能評估

為了解某平臺泥漿泵的現狀，按優化的檢測體系對某平臺泥漿泵進行了檢測評估。

2.2.1某平臺泥漿泵外觀與符合性檢查分析

從表3檢查結果看，某平臺泥漿泵現狀不錯，1#泥漿泵有1項不符合要求，而2#泥漿泵有2項不符合要求，但都不涉及泥漿泵核心部件，可通過加裝蓋板或通過維修進行改善。

2.2.2泥漿泵液力端振動測試

采用UT90002振動測試分析儀，對某平臺2臺泥漿泵液力端在不同工況下垂直方向（A通道）與水平（B通道）的振動速度進行了測試，工況情況見表4，其振動速度有效值分布情況見圖1。

從圖1可見，某平臺兩臺泥漿泵在垂直與水平方向的振動速度有效值最大不超過7.1?mm/s，但有部分工況超過了2.8?mm/s，因此從振動速度視角對平臺兩臺泥漿泵評價為B級，說明平臺兩臺泥漿泵主電機、液力端、動力端、灌注泵及泥漿泵上水、排水管線等性能維持不錯，整體狀態尚好。

2.2.3泥漿泵水馬力測試

為進一步檢驗某平臺泥漿泵的性能，借助平臺高壓管匯，采用聯合運轉測試的方式分別對1#、2#泥漿泵（缸套直徑6?-1/2〞）開展了水馬力測試工作，結果見圖2、圖3。

從圖2、3可見，泵出口水馬力大小可以通過調節泵沖實現。按擬合的回歸方程，1#泥漿泵在94沖次/min時，泵壓達到27.4MPa，此時出口水馬力為280.15?kW；2#泥漿泵在107沖次/min時，泵壓達到27.4?MPa，水馬力為318.89?kW。由于1#、2#泥漿泵均未在115額定沖次時就能達到27.4?MPa泵壓，由此判定平臺兩臺泥漿泵水馬力測試合格，目前泵主體狀態正常、性能維持較好。鑒于1#泥漿泵在較小沖次時就可達到設計泵壓，說明1#泥漿泵狀態比2#泥漿泵好，2#泥漿泵液力端磨損相對嚴重。

2.3某平臺泥漿泵機組綜合評估

從上述理論計算、檢查分析與測試過程及結果看，盡管某平臺兩臺泥漿泵理論上勉強滿足大位移井的鉆井要求，外觀與符合性檢查情況尚好，動力端的運動性能正常，液力端振動測試結果可接受，泵出口也能達到設計壓力與排量，但由于兩臺泥漿泵在平臺運行超過26年，液力端存在磨損現象，難以保證在大位移井作業期間長期正常運行的可靠性，而且機組不滿足《海洋鉆井手冊》推薦的大位移井排量達到4.5m3/min并備用一臺泥漿泵的要求，因此斷定某平臺泥漿泵難以滿足大位移井高負荷、長周期的作業要求，需要進行設備改造。

2.4機組改造建議

原則是在滿足大位移井鉆井工藝要求的情況下，重點考慮經濟性。由于檢查過程中發現2#泥漿泵冷卻風機已損環，且水馬力測試在較大沖次時才能達到額定出口壓力，因此提出拆除2#泥漿泵、購置安裝一臺國產F-1600型新泥漿泵同時租用一臺F-1600型泥漿泵的改造方案。該方案中三機互為備用，在滿足大位移井作業要求的同時，如果利用租用的泥漿泵與購置安裝的新泥漿泵為主進行循環則可兼顧工藝與經濟性，可靠性有保證。與此同時，大位移井作業結束后新安裝的泥漿泵對今后平臺鉆修井作業循環系統能力也提供了有力保障。

結語

大位移井是海洋石油發展的趨勢之一。針對東海某大位移井對鉆井泥漿泵機組的能力要求，優化了泥漿泵能力檢測體系，確定了相應監測評估方法與比對標準，并對某平臺泥漿泵機組供液能力進行了理論與綜合評估，實踐證明該檢評體系具有較強的可操作性，易于在平臺組織實施。?針對評估結果提出了經濟可行的改造方案，得到大位移井項目組領導與技術人員的肯定，目前正在組織實施。超長服役泥漿泵能力檢測評估過程結果及機組改造應用說明最大化利用平臺現有設備進行大位移井作業技術上可行，經濟上合理，但大位移井作業對泥漿循環系統等的能力要求較高，需要根據評估結果進行相應改造。

參考文獻：

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作者簡介：王全亮（1969—??），男，1992年7月畢業于中國石油大學礦機專業，工程師，主要從事海洋鉆修設備技術與管理工作。