title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Буровые насосы

Буровые насосы

Буровой насос предназначен для подачи под давлением промывочной жидкости в буровую скважину.
Конструкцией насосов должна быть предусмотрена возможность регулирования расхода промывочной жидкости, подаваемой в скважину, в соответствии с технологическими особенностями бурения. Кроме того, буровые насосы не должны снижать подачу при увеличении сопротивления потоку жидкости в нагнетательной линии.
Промывка геологоразведочных скважин производится двух цилиндровыми поршневыми насосами двойного действия, а также одно и трехплунжерными насосами простого действия. Их техническая характеристика приведена в табл. 14.


Для обеспечения современных условий бурения геологоразведочных скважин в соответствии с CT СЭВ 771-77 выпускаются пять классов плунжерных буровых насосов, которыми комплектуются буровые установки типа УКБ.
Представитель четвертого класса — буровой насос НБ4-320/63 (рис. 43), состоящий из гидравлического и приводного блоков, закрепленных на раме-салазках.

В корпусе приводного блока размещены трехступенчатая коробка передач и шатунно-кривошипный механизм.
Перемещением по шлицованному ведущему валу 9 трехвенцового зубчатого колеса 1 и введением его в зацепление с одним из зубчатых колес 12, жестко закрепленных на коленчатом валу 13, последнему сообщаются три частоты вращения. Три шатуна 11 разъемными головками через подшипники скольжения связаны с шейками коленчатого вала, развернутыми для уменьшения пульсации жидкости на 120°.
Передней головкой шатуны соединены с ползунами 10, хвостовики которых хомутами 2 прикреплены к плунжерам 8. К корпусу гидравлического блока насоса гайками прикреплены три стакана 7 с установленными в них уплотняющими резиновыми манжетами, внутри которых находятся плунжеры. Плунжер и стакан с манжетами представляют собой быстросъемный узел, легко отсоединяемый и извлекаемый из насоса для осмотра и замены. В комплекте насоса предусмотрены такие узлы с плунжерами диаметром 45 и 80 мм.
В корпусе гидравлического блока установлены три всасывающих и три нагнетательных клапана 6 и 5, опирающиеся на съемные седла, к которым они прижимаются пружинами. В верхней части на клапанах закреплены резиновые уплотнения.
Сочетание трехскоростной приводной части насоса со сменными плунжерами двух диаметров обеспечивает получение шести ступеней изменения подачи жидкости.
Насос имеет патрубки для присоединения всасывающего и нагнетательного шлангов. На нагнетательной линии насоса установлены предохранительный клапан 4, являющийся одновременно и вентилем для сбрасывания промывочной жидкости, а также выносной манометр 3 на гибком бронированном шланге для контроля за давлением жидкости.
Для работы бурового насоса необходимы храпок, всасывающий и нагнетательный шланги, а также промывочный (буровой) сальник.
Всасывающий шланг изготовляется из резины с холщовыми прокладками и проволочной спиралью. Концы шланга имеют мягкие резиновые манжеты. Один конец шланга плотно при помощи хомутиков крепится на всасывающем патрубке насоса, а к другому — присоединяется приемный клапан-храпок, предохраняющий приемную линию насоса от засорения и поддерживающий столб жидкости во всасывающем шланге, когда насос не работает.
Нагнетательный шланг состоит из внутреннего резинового слоя, обернутого прорезиненными прокладками, и наружного резинового. Одним концом нагнетательный шланг присоединяется к нагнетательному патрубку бурового насоса, а другим — к приемному патрубку бурового сальника. Длина шланга может быть от 10 до 25 м в зависимости от длины бурильной свечи.
В геологоразведочном бурении наибольшее распространение получили всасывающие рукава с внутренним диаметром 75 и 100 мм и нагнетательные шланги с внутренним диаметром 38 мм, рассчитанные на давление до 5 МПа с трехкратным запасом прочности. При бурении глубоких скважин нагнетательный шланг упрочняют сплошной обмоткой стальной проволокой.
Буровой сальник предназначен для соединения нагнетательного шланга с вращающейся бурильной колонной. К разъемному корпусу 1 и 3 бурового сальника (рис. 44, а) накладкой 6 крепится конец нагнетательного шланга. Ствол 4, монтируемый в корпусе на двух радиальных шарикоподшипниках 2, через переходник 7 соединяется с бурильной трубой. Манжеты 5 находятся под постоянным воздействием пружины, чем обеспечивается самоуплотнение между стволом и корпусом сальника При глубоком бурении сальник используется также для под держания верхней части бурильной колонны в натянутом положении, для чего снабжается серьгой Такой сальник (рис. 44, б) называется вертлюгом-сальником.

Для алмазного бурения на больших оборотах применяют промывочный сальник типа CA и вертлюги сальники BC 2,5; ВС-5; BC 10; BC 12,5/20, СП-25.
Давление, развиваемое насосом при промывке скважины в процессе бурения, зависит от сопротивлений в нагнетательной линии. Рассчитывается оно путем суммирования потерь давления в элементах нагнетательной линии насоса.
Потери давления (МПа) в бурильных трубах

где p1 — плотность закачиваемой насосом промывочной жидкости, кг/м3, Q — расход промывки, м3/с; L — длина бурильной колонны, м; d1 — внутренний диаметр бурильных труб, м; лi — коэффициент трения промывочной жидкости о бурильные трубы.
Потери давления (МПа) в кольцевом пространстве между стенками скважины и бурильной колонной

где D — диаметр скважины, м; d — наружный диаметр бурильных труб, м; р2 — плотность выходящего потока промывочной жидкости, обогащенной шламом. Для обычных буровых растворов р2=p1+(10/30) кг/м3. Для специальных и утяжеленных растворов р2=р1+(40/60) кг/м3; л2 — коэффициент трения промывочной жидкости о стенки скважины и бурильные трубы
Коэффициенты трения л1 и л2 при расчетах следует принимать 0,02—0,06
Потери давления (МПа) в элементах соединения бурильных труб (ниппели и замки)

где d0 — внутренний диаметр элементов соединения; nc=L/lсв — количество бурильных замков, nc = L/l — количество ниппелей в бурильной колонне; lсв и l — соответственно длина бурильной свечи и бурильной трубы; e — коэффициент местного сопротивления (e = a[(d1/d0))2—1]3; а — коэффициент, зависящий от типа соединения (для ниппельного — а = 1,5, для муфтово-замкового — a = 2).
Суммарные гидравлические потери давления (МПа)

где р4 — потери давления в колонковом наборе, МПа (р4 = 0,05/0,12); р5 — потери давления при заклинивании керна, МПа (р5 = 0,5); р6 — потери давления в нагнетательном шланге и буровом сальнике, МПа (рd = 0,15/0,19); k — коэффициент возможного зашламования скважины (k = 1,3/1,5).
Если скважина промывается буровым раствором, образующим структуру в спокойном состоянии (глинистый раствор), то, кроме гидравлических потерь давления, необходимо учитывать потери давления на разрушение этой структуры раствора (на его сдвиг) в момент включения насоса.
Потери давления (МПа) на сдвиг раствора в бурильных трубах

в кольцевом пространстве между бурильной колонной и стенками скважины

где т — динамическое сопротивление раствора сдвигу, кг/м2 (т = 0,3/4).
Общие потери давления (МПа) на сдвиг раствора

Буровой насос должен развивать давление (МПа)

Мощность (кВт), необходимая на привод насоса,

где kм — коэффициент запаса мощности (kм =1,1/1,2); n — к. п. д. привода насоса (n = 0,75/0,85).

title-icon Подобные новости