國內(nèi)外鉆井泵發(fā)展的相關(guān)分析

李乃峰 李志華 李勇 程進前

【摘? 要】論文重點分析國內(nèi)外鉆井泵的具體發(fā)展歷程和發(fā)展的實際情況，結(jié)合鉆井泵缸數(shù)和傳動方式加以分析，明確具體的發(fā)展趨勢，闡述具體的發(fā)展方向。

【Abstract】This paper focuses on the analysis of the specific development course and actual situation of drilling pump at home and abroad， combined with the number of drilling pump cylinders and transmission mode to analyze， clears the specific development trend， and explains the specific development direction.

【關(guān)鍵詞】國內(nèi)外;鉆井泵;發(fā)展趨勢

【Keywords】at home and abroad; drilling pump; development trend

【中圖分類號】TE92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0186-02

1 引言

鉆井泵作為鉆機的“心臟”，在發(fā)展的進程中受到了廣泛的關(guān)注，在發(fā)展歷程中其技術(shù)逐步優(yōu)化。油氣開采作業(yè)中，鉆井泵發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過合理選用鉆井泵，使井底鉆具保持著更理想的運作，提高作業(yè)效率，提高鉆具壽命，保證油氣開采效率穩(wěn)步地提升。近年來，國家對地表深層、深海油氣開發(fā)大力的發(fā)展，應(yīng)用性能匹配的鉆井泵，使其發(fā)揮出積極的價值。

2 鉆井泵的發(fā)展?fàn)顩r分析

2.1 基本概述

縱觀鉆井泵的一百多年的發(fā)展歷史，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型的鉆井泵，發(fā)展至今天，已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦挥袝r代特色的新型鉆井泵，相應(yīng)的功能更加完善，傳統(tǒng)型雙缸雙作用泵，水功率低、流量和壓力波動大、結(jié)構(gòu)形體笨重，不能滿足惡劣的鉆井工況，尤其是海洋鉆井的需要[1]。在20世紀40年代，新型鉆井工藝技術(shù)得以誕生，如噴射式鉆井工藝就是富有代表性的產(chǎn)物，加之井下動力鉆具的開發(fā)與應(yīng)用，拓寬了鉆井泵的功能范圍。在20世紀60年代研發(fā)出的臥式三缸單作用鉆井泵，擁有著輕量化、泵效高的優(yōu)勢，迅速占領(lǐng)市場。近年來，鉆井開采深度逐步增加，鉆井泵也更趨于大功率、大排量、高壓力，各新型設(shè)備開始研發(fā)并使用。

2.2 國外鉆井泵的發(fā)展?fàn)顩r

國外鉆井泵的研制起步早，技術(shù)先進。以美國為例，其技術(shù)相對先進，俄羅斯則緊隨其后。在美國，重點以三缸泵為基礎(chǔ)，其特點是閥箱采用了L形結(jié)構(gòu)，便于更換閥，對于易損件來說，有效延長其使用的壽命。殼體以及閥箱重點是運用了螺紋連接方式，機座則是運用了鋼板焊接的結(jié)構(gòu)，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。俄羅斯的三缸泵起步較晚，但是涉及的系列較多，覆蓋相對全面，特點有曲軸通過直軸和偏心輪共同組合而成，閥箱則是運用了I和L形結(jié)構(gòu)加以打造。現(xiàn)階段，三缸泵實際占據(jù)國外鉆井泵中的主流市場，形成較為優(yōu)良的發(fā)展態(tài)勢。雖然三缸泵的實際利用價值明顯，但是弊端不容忽視，在海洋油氣開采力度逐步增大的今天，三缸泵無法滿足其開采的需要，很多的國家開始積極地投入在新型鉆井泵的設(shè)計和研發(fā)中，如立式六缸單作用泵等，雖然技術(shù)并未成熟，但是象征著一個良好的開端。

2.3 國內(nèi)鉆井泵的發(fā)展?fàn)顩r

國內(nèi)的鉆井泵技術(shù)在近50年的技術(shù)中進行了有效的研發(fā)，設(shè)計出融合了新時代特色的泵系列，如P系列、3NB系列三缸鉆井泵等，在世界上享譽盛名，達到了世界先進的水平[2]。而隨著鉆井工藝的發(fā)展和鉆井現(xiàn)場使用效率的優(yōu)劣對比，F(xiàn)系列三缸鉆井泵的實際應(yīng)用范圍越來越廣。

在國內(nèi)，寶石和蘭石等可以視為國家鉆井泵發(fā)展現(xiàn)狀的代表。寶石鉆井泵的基本特征是運用了組裝式人字齒輪傳動模式，通過全加工合金剛曲軸，使得泵的使用價值明顯提升，同時強化了相應(yīng)的功能，讓其在具體應(yīng)用的階段，彰顯出自身的應(yīng)用優(yōu)勢。蘭石鉆井泵的基本特征是殼體機構(gòu)運用了鋼板焊接的方式，對于內(nèi)應(yīng)力及時地消除，動力端則是借助于人字齒輪傳動的方式，將易損件的使用壽命穩(wěn)步地提升。華北榮盛鉆井泵的特征是在充分吸收國內(nèi)外同類產(chǎn)品優(yōu)點，對傳統(tǒng)泵的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進行了優(yōu)化，齒輪副采用整體式人字齒輪傳動，有效保證傳動扭矩大、工作平穩(wěn)的狀態(tài);曲軸采用合金鋼鑄件或整體鍛造，使得結(jié)構(gòu)整體相對穩(wěn)定，保證了泵運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)，提高了承載能力。四川宏華鉆井泵的特征是借助于交流變頻電機頂置的設(shè)計結(jié)構(gòu)，將相應(yīng)的泵運用至具體的實踐中，保證了實際運用的價值。

3 鉆井泵的具體發(fā)展趨勢

陸地以及淺海油氣資源受到了重視，成為了開采的主要對象，但是面對著資源的瀕臨枯竭，各國開始關(guān)注合理技術(shù)的采取，將注意力轉(zhuǎn)移到深海油氣的開發(fā)和利用中，實際運用到的鉆井泵技術(shù)得以完善，增加了研發(fā)的力度。由于海上作業(yè)難度較大，加之環(huán)境因素的深刻影響，當(dāng)前鉆井泵無法達到理想的標準。實驗研究階段，五缸泵得以運用，憑借著優(yōu)良的性能，成為了鉆井泵的未來發(fā)展對象，現(xiàn)階段正投入實驗的QDP-3000五缸鉆井泵就是具有代表性的產(chǎn)物。依照具體的工作表現(xiàn)，這種五缸泵在性能予以優(yōu)化，重點表現(xiàn)在體積方面：五缸泵和三缸泵的功率相同，但是五缸泵的體積較小，質(zhì)量上得到了有效的縮減，可以為海洋鉆井平臺適當(dāng)?shù)毓?jié)省空間，保證泵的可移動性穩(wěn)步提升[3]。再者是排量不均勻度上：五缸泵和三缸泵對比分析，五缸泵的排量不均勻度明顯小于三缸泵，僅占據(jù)到三缸泵的35%。由此證實了五缸泵屬于一項十分可行的研發(fā)成果，具有明顯的開發(fā)價值，但是五缸泵也有著自身的劣勢，易損件數(shù)目較多?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外鉆井泵多是借助于鏈條和皮帶等進行傳輸，實際的效率較低，結(jié)構(gòu)尺寸較大，會對海洋鉆井的發(fā)展產(chǎn)生不利影響。新型直驅(qū)式鉆井泵借助于電機可以完成有效的動力傳輸，將動力及時傳遞給泥漿泵，將中間傳動損耗加以消除，保證曲軸受力情況得到有效的緩解。對比傳統(tǒng)鉆井泵，直驅(qū)式鉆井泵的優(yōu)勢更加明顯，如可以適當(dāng)?shù)乜s減質(zhì)量，體積較小，傳動效率較高，擁有相對低廉的制造成本。泵體的結(jié)構(gòu)逐步的完善，進行了相對合理的優(yōu)化，殼體本身的受力情況有所改變，泵的可移動性明顯提高。直驅(qū)式鉆井泵在實際使用過程中優(yōu)勢明顯，其傳動性能優(yōu)良，但是安裝較為嚴格，必須要合理地把控安裝的精度。面對石油技術(shù)的革新，直驅(qū)式鉆井泵擁有著良好的發(fā)展前景。

4 國內(nèi)外鉆井泵的發(fā)展愿景

4.1 單作用泵的問題

因單作用泵的排量存在著不均勻度的問題，應(yīng)該準確地判斷其與缸數(shù)之間的關(guān)系。在鉆井泵缸數(shù)逐步增加的過程中，泵的流量波動呈現(xiàn)出明顯減小的趨勢，奇數(shù)缸泵的流動波動情況明顯小于偶數(shù)缸泵，因此，通過適當(dāng)?shù)販p小流動波動，可以將泵體本身的共振及噪聲加以縮減，以此延伸泵的使用期限。在科學(xué)技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展的進程中，應(yīng)該積極地重視缸數(shù)的增加[4]。

4.2 直驅(qū)式鉆井泵的發(fā)展

直驅(qū)式鉆井泵可以將皮帶和鏈傳動模式加以轉(zhuǎn)變，滿足當(dāng)前海洋鉆井的實際需要。在深海油田逐步開發(fā)的進程中，鉆井泵的功率和排量等呈現(xiàn)明顯增加的趨勢，可積極關(guān)注鉆井泵的可移動性方向。在鉆井泵功率及泵壓逐步增大的過程中，應(yīng)該注重其基本的壽命和穩(wěn)定性的提升標準。

4.3 信息技術(shù)的應(yīng)用趨勢

面對信息化時代，鉆井泵呈現(xiàn)出機電融合的發(fā)展趨勢，通過將智能化技術(shù)、自動化技術(shù)等融為一體，同時結(jié)合無線光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用價值，使得鉆井泵的易損件得到有效的監(jiān)測，保護鉆井泵的使用成效，同時維護其各個部件的完整性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

縱觀國內(nèi)外發(fā)展趨勢，國外鉆井泵趨向于規(guī)范和標準，甚至已經(jīng)實現(xiàn)了通用化的目標。國內(nèi)的鉆井泵因技術(shù)保密，各生產(chǎn)廠家制造的過程不同，導(dǎo)致技術(shù)參數(shù)和產(chǎn)品的質(zhì)量無法同步，因此，標準化及通用性目標難以實現(xiàn)。需考慮科學(xué)合理的研發(fā)成果，以新技術(shù)和新工藝為出發(fā)點，制造出符合國內(nèi)外鉆井需要的新型設(shè)備，以此達到理想的應(yīng)用。

【參考文獻】

【1】丁慧.無模型自適應(yīng)控制算法在控壓鉆井自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟市場，2018（01）：12-15.

【2】黃干廷.淺談鉆井工程參數(shù)隨鉆監(jiān)控技術(shù)對現(xiàn)代鉆井工程異常的分析判斷[J].化工管理，2016（20）：122+124.

【3】王雙威，張潔，趙志良.國內(nèi)外鉆井及儲層改造過程中致密砂巖氣藏儲層保護技術(shù)現(xiàn)狀研究——論適用于塔里木油田致密砂巖氣藏儲層保護技術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2014，40（23）：108-112.

【4】張簫鈴.夯實基礎(chǔ) 苦練內(nèi)功 努力開拓國內(nèi)外鉆井市場——訪江蘇石油勘探局副總經(jīng)濟師、鉆井處處長張錦宏[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2003（11）：13-14.