1、钻井泵,主讲人：徐建功,钻井液循环流程,一钻井泵系统概述,钻井泵及钻井液固控系统在钻井过程中完成钻井液的循环任务。钻井液是钻井的血液，其主要作用是： 携带、悬浮岩屑； 冷却、润滑钻头和钻具； 清洗、冲刷井底，利于钻进； 利用钻井液液柱压力，防止井喷； 保护井壁，防止井壁垮塌； 为井下动力钻具传递动力。,钻井液流程示意图,二钻井泵组,1作用：钻井泵组在系统中是能量转换装置，将传输来的电能转变为液体能输出，强迫钻井液的循环。 2结构组成：钻井泵组一般由电动机及传动件、钻井泵、灌注泵、底座组成，,F1300钻井泵组,钻 井 泵 组 示 意 图,1电动机及传动件 2钻井泵 3灌注泵 4底座,1 电动机
2、, 概述ZJ40DB钻机ZJ50DB钻机ZJ70DB钻机 每台钻井泵的驱动电机均 采用1台1200kW的变频 调速异步电动机。,型号说明,电机主要参数,型号： YJC1200 工作制： 连续 额定功率 1200 (kW) 额定频率 50.5 (Hz) 最高频率 76 (Hz) 额定电压 600 (V) 额定电流 1382.8 (A) 最大电流 2073.4 (A) 额定转矩 11471.7 (Nm),额定转速 999.4 (r/min) 最高恒功率转速 1500 (r/min) 冷却方式 强迫通风 风机电机功率 15 (kW) 电机尺寸：长宽高 (mm) 170012001800 质量 340
3、0 kg, 电动机的使用及维护保养,钻井泵驱动电机的使用及维护保养与绞车电机、转盘电机一样，前面已讲述，这里不再重复。,2 钻井泵,F系列钻井泵 1液力端 2动力端 3主动轴 4排出空气包 5剪销安全阀 6排出口 7吸入口,（1）钻井泵工作原理：,钻井泵工作原理示意图 1曲柄或曲轴 2连杆 3十字头 4活塞 5缸套 6排出阀 7排出四通 8排出空气包 9排出管 10阀箱（液缸） 11吸入阀 12吸入管 13主动轴,（2）钻井泵代号：, F1600F表示“F”系列卧式三缸单作用泵；1600表示泵的输入功率为1600 HP。 F1300F表示“F”系列卧式三缸单作用泵；1300表示泵的输入功率为1
4、300 HP。,(3) 技术规范：,型 号 F1300 F1600 型 式 三缸单作用活塞泵 最大缸径 （D）mm 180 180 最高排出压力MPa 35 35 额定功率 kW 960 1180 额定冲数（n）spm 120 120 冲程长度（s）mm 305 305 齿轮速比 4.206 4.206 质 量 kg 24572 24971,(4) 钻井泵的类型,(5) 三缸单作用钻井泵的工作原理,(6)钻井泵的流量, 平均流量： 瞬时流量 Qthi F S n流量系数一般取0.850.95i-液缸数目F活塞（或缸套）横截面积,S,(7)三缸单作用泵的组成,1)液力端 功用：实现能量的转换，即
5、将动力端传来 的机械能转化为钻井液的液体能输出对外做功，完成钻井液的吸入和排出。 主要结构：液缸、缸套、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀, 液力端结构,1耐磨盘密封 2耐磨盘 3缸套法兰 4缸套密封圈 5缸套压盖 6缸套 7缸套锁紧环 8活塞杆 9活塞 10活塞密封 11螺母 12定位盘 13阀杆导向器 14插板 15缸盖密封圈 16缸盖堵头 17缸盖 18阀盖密封圈 19挡泥盘 20阀盖 21液缸 22吸入阀 23排出阀, 泵阀与阀座,1压紧螺母 2橡皮垫 3阀体 4阀座 5导向翼 6弹簧, 缸套、活塞组,缸套用缸套压盖与耐磨盘连接。 活塞用螺母与活塞杆连接。 活塞杆用卡箍与中间拉杆连接，以传递
6、直线运动。 注意：各处的连接必须可靠。, 缸套组外形图,2) 空气包的结构原理,1垫环 2底塞 3气囊 4外壳总成 5盖 6三通 7接头 8压力表罩 9排气阀10压力表 11截止阀 12垫圈 13平衡盘 14压板 15弹簧垫圈 16螺栓(R1)双头螺栓 (R2)螺母 (R3)双头螺径 (R4)螺母, 空气包的结构类型, 空气包的使用,正确安装及使用空气包，可以有效地减少排出系统的压力波动，从而获得更加均匀的液流。为了使气囊获得高的寿命，经常使泵的压力与气囊预充氮气压力保持建议的比例。 排出空气包：气囊内氮气最大预冲压力不得超过 4.5Mpa（650 psi）。 吸入空气包：预充气压力为吸入压力
7、的80左右。, 空气包充气管线, 启动泵前，要给空气包预充空气或氮气，泵出厂时附带一套充气装置（空气包充气软管总成），请按以下步骤操作。 a.取下空气包压力表罩，旋转排气阀阀盖约1/4-1/2转，以排放存在压力表区内的气压，取下排气阀的阀盖。b.把软管连到氮气瓶开关和空气包充气阀上。c.打开空气包充气阀。d.缓慢打开氮气瓶阀，用此阀调节流入空气包的气体。e.当空气包压力表指示到所需之压力时，关闭气瓶阀。f.关闭空气包阀, g.取下软管，盖上压力表罩，再安装上排气阀。 为了得到最好的效果，空气包预充压力不得超过泵的排出压力的2/3，最大充气压力为 4.5MPa（650psi） 注意：a.充气时仅
8、能使用压缩氮气或压缩空气不能用氧气或氢气等易燃易爆气体。b.在保养空气包时必须停泵，并保证空气包排空气体。不能依靠压力表来判断，因残余压力较小，压力表无法显示，但此低压也会导致事故发生！,3) 辅助管路及安全阀,辅助管路与排出管汇是法兰连接，此管汇与排出空气包剪销安全阀和压力表连接。其作用是：当泵压超过规定值时迅速放空，以保证钻井泵的安全。,3) 辅助管路及安全阀,剪销安全阀必须正确安装并直接与泥浆接触，排出管路与安全阀之间不许安装任何型式的闸门。将安全阀排出口用无缝钢管直接引到泥浆池，这条无缝钢管应尽可能少一些转折。若转弯应使弯头大于120，不许把安全阀的排出端用管子引到泵的吸入管。当泵的压
9、力超过额定值时，活塞3上的作用力顶起剪销板10，迫使剪切销11折断，液流迅速放空。剪销安全阀是靠改变剪切销的位置来改变泄放压力，操作简单，工作可靠。 剪销式安全阀的剪切板处刻有每级工作压力的标记，调节压力时，只需按所给压力把安全销钉插入相应的孔内。注意，剪切板只能插一个销钉。缸套尺寸变更，则须相应地调定安全阀压力。严禁使用铁丝、电焊条或其它材料，若这样作将会影响安全阀的压力值，可能导致事故的发生。,剪切式安全阀,1接头 2挡圈 3活塞总成 4阀体 5活塞杆 6缓冲垫 7弹性圆柱销 8锁簧 9安全罩 10剪销板 11剪切销 12警告名 13销轴 14钢丝挡 15铭牌 16开口销 17螺母 18螺
10、钉 19螺栓 20螺母 21螺钉,4) 动力端,主动轴总成主动轴主要由齿轮轴、左右轴承组成，齿轮与轴为整体结构，因此只要装上轴承及油封的耐磨套即完成装配。轴承的工作间隙系按安装前轴及轴承套内孔配合的精度来确定。当进行维护或大修时，务使其配合应达到要求。, 曲轴总成,曲轴总成由曲轴、大齿圈、连杆（带轴承）和主轴承等组成。 轴承工作间隙由安装在轴和相关孔的配合精度而预先决定。 当进行维护或大修时，一定要达到配合要求。, 十字头对中的检查,为了使活塞正确地在缸套内运动，十字头必须沿机架孔水平轴线作直线运动。按下述步骤检查和调整十字头对中： a. 把填料盒从挡泥盘上取下，但不要把挡泥盘取下。 b. 把
11、十字头置于其行程最前端，用内卡尺或伸缩式内径规，在上部及下部仔细测量中间拉杆与挡泥盘孔之间的距离。比较这两个测量尺寸，以确定中间拉杆相对于孔中心线的位置。 c. 将泵旋转至行程最后端，在同一部位测量与在最前端位置测得之数值进行比较，以确定十字头是否在水平线上运行。, 十字头对中的检查,(1)填料盒 (2)螺栓 (3)垫片 (4)”O”形圈 (5)弹簧 (6)双唇油封 (7)油封环 (8)”O”型圈 (9)锁紧弹簧 (10)螺栓 (11)螺栓 (12)”O”形圈,d. 如果是中间拉杆的同心度（即活塞杆轴线与机架孔纵轴线的一致性），在挡泥盘孔下部超过0.38mm(0.015in), 就要在下导板下
12、面加垫片，使中间拉杆向对正中心的方向移动。若十字头上部和上导板之间有足够的间隙，可做上述调整。由于连杆角度关系，下导板负荷很重，其后部受力较大，因而磨损也较大，因此，如果能把导板垫得坚实，则允许将导板垫斜一点。在加垫进程中，不要使十字头上面与导板间的间隙小于0.5mm(0.020in)。允许十字头有更大一些的间隙存在，这是因为三缸泵的运行特性所决定的，在正向旋转时十字头的压力永远作用于下导板上。 注意：由于动力的原因，泵必须反转时，这样十字头的压力将作用于上导板，因此导板间隙必须控制在0.250.40mm（0.010-0.016in）范围内。 e. 将钢垫片剪得足够长，使能完全穿过导板。 在其
13、边部剪成突出部， 且超出机架支撑处。,5)启 动 设 备 前 准 备, 打开吸入管线泥浆阀门，并检查泥浆液面高度，保证液面高于吸入管线中心1500mm以上。 检查润滑池液面高度，保证液面高度在上刻度线处。 检查泥浆泵液力端及动力端、泵组传动装置联结及紧固件是否松动，运动件上或其附近是否有工具或异物。,启 动 设 备 前 准 备, 检查压力表及安全阀是否处于正常有效状态，注意安全销插孔压力应控制在相应缸径额定压力及钻井工艺要求的压力以内。 检查喷淋泵水箱，应注满清水，打开上水阀门。开启电动喷淋泵，观察活塞缸套的喷淋效果。 按照使用工况向排出空气包充气，只能冲入氮气或空气，不可冲入氧气或易燃、易爆
14、气体。同时装好安全阀的放喷管线。,设 备 运 行, 机油润滑泵的压力是否在要求以内。 听判液力端是否有水平或垂直方向异声。 观察卡箍螺栓是否松退，活塞运行时尾部是否刺漏泥浆。 观察缸套法兰座、缸套压盖座、液缸上部阀压盖三处警告显示孔是否泄漏泥浆。 观察缸套是否晃动或松退、移动。,6)设 备 运 行, 观察泵压是否稳定、水龙带是否摆动。 测试主动轴轴承、曲轴轴承处及机架有无局部过热现象。 听判动力端是否有冲击异响。 观察喷淋泵是否漏水或喷水量减小。 观察泥浆固控是否有效，泥浆内有无磨砺物质。 检查地面管汇闸门组开启、关闭位置是否正确，避免泥浆短循环。 随时观察密封件是否泄漏，紧固件是否松退。 正
15、确使用随泵专用工具，不得违章操作。,7)设备停车, 停车前不允许关闭吸入和排出阀门。 灌注泵、喷淋泵、外置式润滑油泵（如果有）应在停车后关闭。 确认离合器摘除或者电源切除后方可进行检修作业，并悬挂检修标志。,8)钻井泵的维护保养,日常维护保养（见表45）。在维护保养中尚须注意的其它事项:上中间拉杆与活塞杆的卡箍前，必须将配合的锥面擦干净。换缸套时，必须将缸套密封圈一起换掉。冬季停泵后，或临时停泵超过十天，必须将阀腔及缸套内的泥浆放尽并冲洗干净。各检查窗孔应注意盖好，以防沙尘混入润滑油内。排出空气包只能充以氮气或空气，严禁充入易燃易爆气体，如氧气、氢气等。, 阀座的拆卸和更换, 阀座磨损严重或刺
16、坏时，应及时更换阀座（更换阀座时应注意同时更换阀体）关闭液力端排出口和吸入口上的阀门；拆下阀盖和缸盖、缸盖堵头、阀杆导向器（下）、 阀弹簧、阀体等，放净液缸中的介质；将液压拔阀器装在液缸的上部，挂钩挂住阀座，上紧锁紧背帽；（更换下阀座时必须先取出上阀座）将手压泵和液压拔阀器的阀腔连接好，在手压泵中冲满液压油，缓慢加压，拔出阀座；清理干净液缸上的阀座孔并干燥（无脏物、油脂、防锈剂等），将新阀座和阀体等装上, 活塞和缸套的拆卸和更换, 活塞和缸套磨损严重或刺坏时，需要利用换缸套调节流量时，应及时更换缸套及活塞。操作过程如下： 1) 关闭液力端排出口和吸入口上的阀门； 2) 拆下缸盖、缸盖堵头等，放
17、净液缸中的介质； 3) 松开中间拉杆和活塞杆之间的卡毂并取下卡毂； 4) 盘车，使中间拉杆和活塞杆脱开； 5) 在缸套上装上吊装缸套的随机工具，拨动拨盘，拆下缸套和活塞。 6) 从缸套中取出活塞； 7) 松下活塞螺母及活塞； 8) 把活塞密封圈装到活塞芯的槽内。把活塞装到活塞杆上，用1625 2165N.m (12001600ft.lbs)的扭矩上紧活塞螺母； 9) 在新缸套内圆和活塞外圆上涂抹润滑脂，把活塞装进缸套里； 10) 在缸套上装上吊装缸套的随机工具，拨动拨盘，上紧缸套； 11) 清理干净活塞杆和中间拉杆的定位至扣； 12) 盘车，使活塞杆和中间拉杆的定位至扣对正，按330N.m(2
18、45ft.lbs)扭矩上紧卡毂螺栓。, 三角皮带的更换, 松开电机底座螺丝，将电机向泵方向推进，取下旧皮带。 检查皮带轮槽状态在安装前，检查皮带轮槽是否磨损变圆，磨损后的轮槽会使三角带很快损坏。槽壁必须平直，槽内无污物或挤出凸起。 调整三角皮带的预紧力移动皮带轮中心距，以调整皮带的张紧力，直到皮带的张紧侧没有下垂，松弛侧皮带也张紧，然后再增加一定中心距。例如：当中心距为2540mm(100), 在调整好中心距以后再增加中心距13mm(1/2)。当中心距为3810mm(150)时在调整好中心距以后再增加中心距19 mm(3/4)。 检查皮带轮的对中性。 将电机底座螺丝固定。锁定张紧螺丝。, 封存
19、注意事项,1) 钻井泵长期不使用时，应进行封存。2) 封存前应认真清除污物，将液力端各部 放空，并用清水清洗擦试干净。3) 排尽动力端齿轮箱底的润滑油，清除底部的沉积污物。4) 所有轴承、十字头、齿轮、活塞杆、中间拉杆等零部件加工表面涂抹稠油。5) 液力端各零部件加工表面涂抹润滑脂。6) 吸入口及排出口均应用盲板盖住。,3 灌注泵,功用：提高钻井泵的吸入压力，避免钻井泵产生水击，提高钻井泵的容积效率。 钻井泵用灌注泵多采用SB系列砂泵。 右图为SB系列砂泵外形图, SB系列砂泵的特点,SB系列砂泵是针对石油天然气钻探设备的特点新研制的配套泵，它采用轴向吸入结构，过流部件为抗磨铸铁，适用于输送腐
20、蚀性带有悬浮颗粒的钻井液或其它类似工况的液体介质，是除砂器、除泥器、混合漏斗的配套泵，也是钻井泵常用的灌注泵，其参数设计充分考虑了所配套的设备能在最佳工况下工作。 主要特点是零件的通用性和互换性强，轴封泄漏少，工作可靠，使用寿命长，维护方便。, SB砂泵型号说明, SB系列砂泵性能表,型号： SB68J13 流量（m3/h) 240 扬程（m） 37 转速（rpm) 1480 效率（） 67 轴功率（KW） 36 配套功率（KW） 75, SB68砂泵结构图,1泵壳 2叶轮 3管堵 4护板 5副叶轮 6抛泥环 7油封 8油杯 9锁紧螺母 10锁紧垫 11轴承 12卡环 13泵座 14轴 15轴
21、承 16压板组件 17填料箱 18填料 19填料环 20机械密封 21机封泵盖 22轴套 23盖形螺母 24方螺母, 灌注泵的安装,泵安装泵的安装位置应尽可能靠近泥浆罐，以缩短吸入段的长度，减少吸入损失。泵安装基础应水平、牢固可靠，以避免振动。联轴器安装泵和电机的较长使用寿命取决于弹性联轴器的对正，一般地砂泵机组出厂时联轴器已校好，因检修或换泵头时需重校。可用钢直尺靠联轴器上下左右，用肉眼观察直尺与联轴器外园，应接触紧密不透光，即联轴器外园各方应在一条直线上，也可以用百分表及专用表架进行检查，确保电机轴与泵轴的同轴度。, 进口管路安装,吸入管路应与泵进口匹配. 吸入管路中不允许安装节流阀，但可
22、以安装常开阀以减少液流紊乱，该阀只能在拆泵进行检修时才能关闭。 为避免吸入管路中产生汽泡，泥浆罐和泵之间应从高到低逐渐过渡。 泵入口处的管路必须平直，其长度至少为吸入管路直径的二倍。 当临时使用软管吸入管路时，必须保证软管不被压缩（即压扁），这是因为吸入段管内压力一般都比大气压低，在大气压作用下，软管被压缩，从而导致流量降低甚至断流。, 出口管路,为便于泵的检修，出口管路中应该安装常开阀。 所有管路(包括入口管路)必须有自己的支撑，绝不允许由泵承受管路重量。 当工作条件不明或不稳定时，出口管路中必须安装节流阀，以保证泵在设计点运行。 当泵出口和压力设备相连接时，在节流阀和泵出口间必须安装一止回
23、阀，以防止液体回流，否则，回流液会导致泵发生“水锤现象”而损坏, 使用前的准备,用手转动泵轴，必须保证运转灵活，各处不得有摩擦声。 检查转向，必须确保与泵体所示转向一致。 全开吸入管的阀门。 给泵体和入口段管路注满液体，以排出空气。, 运转操作,准备工作全部结束后，开动电机。 电机运转正常后，检查电机启动控制柜电流表显示，如超过电机额定电流，应适当调节节流阀，使电机电流在额定电流以内保证泵与电机在设计点高效安全工作。 泵正常工作2小时后检查轴承温升，轴承处温度不得高于80。 如有剧烈振动、异响或其它不正常现象，应立即切断电源，防止事故并查明原因，排除故障。, 停机操作,切断电机电源，即停机。如
24、较长时间停止使用，环境温度低于0,应将泵内液体排放干净，以免泵壳冻裂。如长期停止使用，应将泵清洗上油，包装保管。, 润滑,轴承润滑 轴承采用30号机油润滑，润滑油应加至油标的中线。 轴承可用与润滑油相容的润滑脂润滑。 复合密封填料腔润滑 复合密封填料腔必须经常润滑，以防填料过热而损坏，一般要求每天一次。 注入润滑脂时必须旋转泵轴，以使其充分进入填料腔，直到填料压盖端有油脂渗出为止。 注： A 该泵主密封是机械密封,填料密封为辅密封,当机封失效后，方可压紧填料密封,否则造成密封不必要损坏。 B 该泵空转不能超过5秒钟，必须注满液体方可运转,否则会造成机封损坏。, SB砂泵常见故障及排除方法,复
25、习,一、判断题（对的填T，错的填F） 1在钻井泵中，剪销式安全阀内的剪切销可以用任何一种金属材料的剪切销代替。 （ F ） 2喷林泵喷到缸套、活塞表面上的喷林液流量越大越好。 （ F ） 3在钻井过程中，钻井泵的排出压力随井深的增加而增加，流量则要求越来越小，可以采取更换不同直径缸套的方式来解决。 （ T ） 4钻井泵排出的压力和流量是波动的，为满足钻井工艺的要求，通常采用安装排出空气包的方法来使排出管线内钻井液的压力和流量比较均匀。 （ T ） 5喷林液可以使用钻井液。 （ F ） 6钻井泵更换缸套时，需要连同活塞一起更换。 （ T ）,复 习,一、判断题（对的填T，错的填F） 7钻井泵安全
26、阀放空管线上要装有调节闸门。 （ F ） 8钻井泵的缸数越多，排量越均匀。 （ T ） 9灌注泵轴封（复合密封填料腔）处的润滑，要求每天注一次润滑脂。（ T ） 10灌注泵组联轴器的同轴度应按要求严格检查与校对。 （ T ） 11钻井泵动力端润滑油的压力应为压力表读数的绿色区域。 （ T ） 12钻井泵中间杆与活塞杆连接前，应将其接触表面擦干净，上卡箍前应将配合的锥面擦干净。 （ T ） 13更换缸套时必须将原缸套密封圈一起换掉。 （ T ）,二、选择题（将对应的字母标号填入相应的括号内） 1钻井泵空气包内的气体可以是： （ A 、 B ）A. 氮气； B. 空气； C. 氧气； D. 氢气。
27、 2F1300型钻井泵空气包内预冲气体的最大压力是：（ B ）A. 3.5Mp； B. 4.5Mp； C. 6.2Mp； D. 10.5Mp。 3ZJ50DB型钻机所配钻井泵套数是： （ C ）A. 一套； B. 二套； C. 三套 ； D. 四套。 4钻井泵出现液体排出不均匀，忽大忽小，压力表指针摆动幅度大。上水管线发出呼呼声，其产生的原因是： ( A、B )A、至少有一个活塞或一个泵阀磨损严重或已经损坏；B、泵缸内进入空气；C、吸入滤网堵塞严重。,5.钻井泵排出空气包充不进气体或充气后很快泄漏，产生的原因是：（ D ）A、充气接头堵死；B、空气包内胶囊已坏；C、针形阀密封不严；D、以上都对
28、。 6钻井泵阀盖报警孔处漏泥浆，产生的原因是：（ A、B ）A、阀盖未上紧； B、密封圈损坏；C、排出压力超过限定值； 7钻井泵更换阀弹簧时采用 （ B ）A、任何一个能够装入的弹簧即可；B、生产厂商提供的产品；C、可以不装弹簧。,8改变钻井泵的流量时可以采取 （B、C ）A、调节吸入管线上闸门的开启度；B、改变电动机的转速；C、更换不同直径的缸套； D、调节排出管线上闸门的开启度。 9钻井液在钻井过程中所起的主要作用是 （ D ）A、携带、悬浮岩屑；B、冷却、润滑钻头和钻具；C、清洗、冲刷井底；D、以上都对。,10喷淋液的作用是不是： （ D ）A清洗缸套内表面；B润滑缸套与活塞；C冷却缸套与活塞；D以上都对。 11灌注泵的功用是： （ A、B ）A避免钻井泵产生水击；B提高钻井泵的容积效率；C提高钻井泵的排出压力；,朋友,再见！,
