Буровые насосы являются важнейшим элементом любой буровой установки. Именно они обеспечивают подачу бурового раствора по колонне бурильных труб и затрубному пространству. От выбора типа и характеристик бурового насоса напрямую зависят скорость и качество бурения.
Классификация буровых насосов
Существует несколько основных типов буровых насосов, различающихся принципом действия и конструктивными особенностями:
- Поршневые / плунжерные насосы
- Центробежные насосы
- Винтовые насосы
- Другие типы (роторные, струйные и т.д.)
Поршневые / плунжерные насосы
Наиболее распространенный тип буровых насосов. Принцип действия основан на возвратно-поступательном движении поршня или плунжера в цилиндре, создающем перепад давления для перекачки жидкости.
Устройство поршневого насоса включает корпус, цилиндр с поршнем, распределительный вал, всасывающие и нагнетательные клапаны. Под действием кривошипно-шатунного механизма поршень совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре, перекачивая жидкость за счет изменения давления.
Основные достоинства:
- Высокое давление (до 100 МПа)
- Широкий диапазон подач
- Надежность
Основные недостатки:
- Высокая стоимость
- Низкий КПД
Область применения поршневых насосов – бурение на больших глубинах, где требуется высокое давление подачи бурового раствора (до 100 МПа).
Центробежные насосы
В таких насосах жидкость ускоряется вращающимся рабочим колесом и под действием центробежной силы отбрасывается на периферию, создавая напор.
Основные достоинства центробежных насосов:
- Простота конструкции
- Высокая подача
- Небольшая масса и габариты
- Высокий КПД (до 80%)
Основные недостатки:
- Ограниченный напор (до 2,5 МПа)
- Чувствительность к кавитации
Центробежные буровые насосы применяются в основном на небольшой и средней глубине бурения.
Винтовые насосы
Рабочим органом в таких насосах является винт (ротор), вращающийся в цилиндрическом статоре. За счет этого жидкость последовательно перетекает между витками ротора, перемещаясь в осевом направлении.
Основные достоинства винтовых насосов:
- Простота и надежность
- Равномерная подача
- Способность перекачивать жидкости с твердыми примесями
Основные недостатки:
- Невысокий КПД
- Проблемы с сильно абразивными и вязкими жидкостями
Буровой насос данного типа хорошо подходит для подачи буровых растворов из отстойника при нормальном давлении.
Основные характеристики буровых насосов
Любой буровой насос характеризуется определенным набором технических параметров. Основные из них:
- Производительность (подача), л/с, м3/ч
- Напор / давление, МПа
- Мощность привода, кВт
- КПД
- Ресурс до капитального ремонта, ч
- Габариты и вес
- Стоимость
Данные параметры нужно учитывать при выборе насоса для конкретной буровой установки.
Критерии выбора бурового насоса
При подборе бурового насоса необходимо учитывать следующие критерии:
Тип буровой установки и ее характеристики
В первую очередь выбор насоса зависит от типа и мощности самой буровой установки. Для тяжелых буровых, предназначенных для глубокого бурения, как правило, подходят мощные поршневые или плунжерные насосы. Для легких и средних установок чаще используют центробежные или винтовые модели.
Параметры бурения
Существенную роль играют параметры бурения: глубина скважины, диаметр буровой колонны, требуемая скорость проходки и др. Чем глубже скважина и выше скорость бурения, тем выше должны быть характеристики бурового насоса по давлению и подаче.
Свойства бурового раствора
Необходимо учитывать вязкость, плотность, а также наличие в буровом растворе абразивных частиц. Для перекачки вязких и абразивных жидкостей лучше подходят поршневые или винтовые насосы.
Геологические условия
Твердость горных пород также влияет на выбор бурового насоса. Чем тверже порода, тем выше должны быть рабочее давление и подача насоса для обеспечения необходимой скорости бурения.
Модель УНБ-600
УНБ-600 - один из наиболее распространенных отечественных буровых насосов поршневого типа. Предназначен для бурения на средних глубинах (до 4 км). Максимальное давление составляет 63 МПа, подача - 600 л/мин. УНБ-600 устанавливается на большинство средних буровых установок.
Эксплуатация буровых насосов
Для обеспечения надежной и безаварийной работы бурового насоса необходимо соблюдать правила по его монтажу, обслуживанию и ремонту.
Правила монтажа бурового насоса
Монтаж бурового насоса должен выполняться в соответствии с инструкцией производителя и регламентом по обслуживанию буровой установки. Необходимо обеспечить жесткое крепление насоса к раме и надежное соединение With выкидными линиями при помощи фланцев или муфт.
Обкатка и ввод в эксплуатацию
Перед началом работы проводится обкатка бурового насоса в течение 30-40 минут на холостом ходу для приработки трущихся деталей. Затем осуществляется ввод в эксплуатацию с постепенным увеличением нагрузки от 40 до 100%.
Техническое обслуживание
Регулярное ТО включает контроль уровня и замену масла, проверку износа поршней, клапанов и седел, очистку фильтров. Полная разборка и замена изношенных деталей проводится во время капремонта - каждые 5000 моточасов для поршневых насосов.
Возможные неисправности
Типовые неисправности буровых насосов: течь по сальникам, кавитация всасывающих клапанов, поломка пружин или коромысел клапанов, износ поршневых колец или гильз цилиндров.
Замена изношенных деталей и узлов
При текущем и капитальном ремонте бурового насоса производится замена изношенных узлов и деталей: поршневых колец, седел клапанов, сальников, прокладок и др. Ресурс до замены - от 1 до 5 тыс. моточасов.
