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摘要:泥浆泵是油田钻井工作中不可或缺的一种钻井配套设备,在钻探过程中主要用来传输水、泥浆等物质,起到冷却钻头、冲洗钻头等一系列重要作用。本文首先介绍了石油钻井泥浆泵的工作原理,其次分析其常见故障,最后就石油泥浆泵在日常维修中需要注意的事项进行探讨,提出建议。
关键字:石油钻井;泥浆泵;维修方法
前言:泥浆泵是石油钻井生产作业中的关键配套设备,但是由于泥浆泵所输送的泥浆中含有大量泥砂含、其粘性大、压力高,且具有一定的腐蚀性,很容易使泥浆泵各个部件受到磨损而无法进行正常的工作,因此维修方法的选择就至关重要,合理有效的维修手段有着延长泥浆泵使用寿命的重要意义。
1.石油钻井泥浆泵的工作原理
石油钻井泥浆泵是一种容积式泥浆泵,主要通过周期性地改变密封工作腔的容积,将原来的机械动能转化为承载传输液体的压力能,进而完成作业。泥浆泵的运作主要分为吸入过程和排出过程,随着机器不停的运作,泥浆泵重复着吸入过程和排出过程,利用这两个过程将吸入的液体不断地送往井底,下面将简要阐述吸入和排出的工作流程。
吸入过程主要利用动力机的皮带、转动轴、齿轮等组成部分的运动进而带动主轴及与其连接的曲柄转动,当曲柄逆时针旋转时,活塞运动到驱动端,液缸内压力逐渐减小并形成真空,在表面压力影响下,吸入阀门被吸入池中的液体顶开,进入液缸,直到活塞移动到右端点,吸入过程不再继续,开始进行排出过程,曲柄继续沿逆时针方向旋转,这时活塞开始向着该方向移动,液缸内液体由于受到挤压,压力升高,此时,吸入阀门关闭,排出阀门被顶开,液体进入排出管,直到活塞运动到左端点,排出过程结束[1]。
2.泥浆泵常见故障及维护措施
2.叶轮与口环
导致泥浆泵的叶轮和叶片出现损坏现象往往是因为在实际作业过程中产生的金属杂质、固体杂质,除了这些,气蚀同样会为叶轮带来损坏;泥浆泵的口环也称密封环,如果在安装过程中不进行合理的操作与正确的安装过程,那么当泥浆泵在使用的过程中,叶轮的背帽则会随着设备工作产生震动而松动,进而就会出现磨损口环的现象。需要注意的是,口环出现磨损后要及时更换,若口环磨损程度较轻则不需要进行更换,只需要修复一下就可以继续使用了。
2.2平衡装置
泥浆泵的平衡装置包括平衡片和平衡环,在泥浆泵的生产工作过程中,常常会出现其平衡装置被磨损、表面凹凸不平的现象,对于泥浆泵中被损坏平衡片和平衡环的维护,可以依据磨损程度及类型,选择合适的方法,如补焊、研磨等,为了避免平衡片和平衡环在维护后由于补焊研磨后人工再次打磨不平整的现象的出现,我们可以在平衡环和泥浆泵接触的位置放置一枚为聚四氟乙烯材质的垫片,并且,聚四氟乙烯是软硬度适中的材料,具有良好的密封效果。
另外,若平衡片或平衡盘已经被严重磨损,那么为了延长泥浆泵的使用寿命,增强工作效率,要及时进行更换泥浆泵的平衡装置。
2.3机械密封
据统计,使泥浆泵产生的损坏原因中,一半以上都是因为机械密封的渗流。泥浆泵中的机械密封主要作用是保证泥浆泵中的液体不出现渗流现象,机械密封的工作原理主要是泥浆泵中的机械密封有一对端面,这两个端面与旋转轴呈垂直状态,机械本身产生的反向弹力与其中一个受到液体而产生压力的端面共同作用,从而导致两个端面出现紧密贴合且具有相对滑动的状态,进而,使泥浆泵内的液体处于密封状态。如果机械密封出现严重泄漏,则会使泵轴出现较大的轴向力,进一步增加机械密封与轴的过盈量,大大影响着动环的运动,此外,如果泵发生翻转或动静环磨损严重,泵将无法补偿排量。由此可见,机械密封常常影响着泥浆泵的工作状态。
因此,为避免泥浆泵由于机械密封而出现故障,在装配机械密封时,必须注意转轴的轴向位移小于0.1mm,并保证与辅密封轴有足够的过盈量。
2.4泵轴
泵轴是泥浆泵运作过程中非常关键的部件,而且泵轴上方连接着叶轮和轴套,泥浆泵工作时,泵轴处在高速旋转的状态,假设泵轴在高速运转的工作过程中出现偏差、弯曲等问题,则会引发叶轮、轴套、泥浆泵泵壳等多个部件受到严重损,起到连带作用,引发泥浆泵泵体大幅震动,此时轴向推力也在不断增大,进而使平衡装置和平衡盘之间产生较大摩擦力。
因此,只要泵轴结构完整,整体没有出现明显弯曲、裂纹,都可以进行简单维修解决,通常情况下,泵轴出现小于0.06mm弯曲值的弯曲,都可以采取措施直接进行校正,但是,一旦超过了0.06mm,就必须要通过螺旋压力机及时校正,需要注意的是,利用螺旋压力机校正,不需要加热,直接校正即可。
3.日常维修注意事项
3.1开泵前
在开泵前,首先要避免出现频繁倒泵的现象,防止在开泵倒泵的过程中出现泵被汽化的现象发生,其次要确定好运输的物质及温度,若运输物为高温液体时,开泵前则需要充分暖泵,使泵体达到一定的温度,再进行开泵工作,这是因为若平常温度下的泵体突然接触到这些高温液体时,造成较大的温差,导致泵体受热不均致使泵体内部发生不统一的形变,进而造成泵内各个部件不同程度的损坏。而且,若在这种情况下启动多级泵,由于流量不足,进而无法形成平衡盘、平衡座及机械密封之间理应存在的液膜,导致他们之间产生摩擦,相互损坏,因此,绝对不能在冷却状态下启动多级泵
[2]。
3.2运行中
泥浆泵若想实现在运作中维持轴向力平衡,就必须通过平衡鼓、平衡盘以及内部设施中的平衡装置等协同工作来完成,而且,这些平衡装置在泥浆泵在运行过程中会流出一些液体,我们叫他平衡液,泥浆泵会将这些液体利用平衡管传送到进口位置。
若想使上述环节顺利进行,首先务必要避免在泥浆泵工作时出现堵塞情况,其次对平衡管内出现的杂质和污垢进行及时有效的清洁工作,以保持其通畅,另外,要实时监测平衡管出的压力情况,对此可以安装一块压力表,进行及时监测,最后,在泥浆泵运作过程中,必须要对泵体出现的异常温度变化、异常震动、异常声音等严格对待,必要时进行停泵、检查,以防止泥浆泵损坏现象的发生。
3.3停泵后
长时间不使用泥浆泵同样会导致泥浆泵轴承发生形变,这是因为在泥浆泵长期搁置时,其内部零件处于静止状态,泵轴只受叶轮与轮子的重量在一个方向上的力,这就很容易造成泵轴发生形变[3]。
为预防停泵后出现上述现象,应当定期转动泥浆泵泵轴,每次可顺着相同的方向,将轴转动 120°即可。
结语
总而言之,泥浆泵是石油钻井作业的关键施工设施,同时也与钻探工程的进展情况相互关联,所以在使用泥浆泵进行作业前,我们应该充分了解泥浆泵的工作原理,及时发现在施工过程中泥浆泵发生的变化及故障,进行有效维修检查工作,这样一来,不仅有利于钻井工作的顺利进行,而且对延长泥浆泵的使用寿命也有着重大意义。
参考文献:
[1]郭虹.石油钻井泥浆泵的维修方法[J].石油和化工设备,2010,13(01):59-60.
[2]纪彦东.石油钻井中泥浆泵的工作原理与日常维修的注意事项[J].内江科技,2012,33(03):123.
[3]卢兰天,何建春.石油钻井泥浆泵的维修方法探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2013,33(12):86..