鉆井泵提速配置方案優(yōu)選

雷先革，李才良，涂志威

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司，天津 300450）

0 引言

中油油服公司“激進(jìn)式”鉆井工作的全面推進(jìn)，對(duì)鉆井裝備能力提出了更高的要求，提升現(xiàn)有鉆機(jī)的機(jī)泵能力，才能更好地為鉆井提速提供有效支撐[1]。

1 技術(shù)分析

以塔里木油田探區(qū)庫(kù)車山前鉆井參數(shù)極具代表性的大北305 井（井深7 515 m）為例：最大排量出現(xiàn)在一開，達(dá)到76 L/s；最大負(fù)荷出現(xiàn)在二開時(shí)，功率達(dá)1800 kW（2450 hp）；最高泵壓出現(xiàn)在三開，達(dá)到30 MPa，沒(méi)有超過(guò)33 MPa。該井由塔里木鉆井公司90009 隊(duì)完成，該隊(duì)配置了1 臺(tái)2205 kW（3000 hp）5 缸鉆井泵組和2 臺(tái)1176 kW（1600 hp）高壓泵，施工主要以3000鉆井泵為主，實(shí)現(xiàn)了一開、二開、三開井段的單泵大排量、高泵壓連續(xù)鉆井。期間，2 臺(tái)1600 鉆井泵作為備用。

如果沒(méi)有配置3000 鉆井泵，采用1600 鉆井泵或2200 鉆井泵施工是否可行，結(jié)合鉆井泵性能參數(shù)與施工參數(shù)，列出三種鉆井泵模擬施工參數(shù)對(duì)比（表1）。

從表1 可以看出，從一開到三開，無(wú)論是1600 還是2200 鉆井泵，都需使用2 臺(tái)才可滿足作業(yè)要求。此時(shí)鉆井泵存在的問(wèn)題是在高泵壓工況下保持大排量的能力不足，而不是高泵壓作業(yè)能力不足，因而只能依靠啟動(dòng)多臺(tái)鉆井泵來(lái)彌補(bǔ)。反映出的問(wèn)題是鉆井泵單機(jī)輸出功率配置不足。

另外，1600 泵與2200、3000 等大功率鉆井泵的最大差距是大直徑缸套的耐壓能力，如170 mm 缸套，1600 鉆井泵耐壓僅為25.8 MPa，而3000 鉆井泵達(dá)到30.3 MPa，相差4.5 MPa。

從以上分析可以看出，大功率鉆井泵在提速中的作用更為突出，因此要合理優(yōu)化匹配大功率鉆井泵才能更好地為鉆井提速提供有效支撐。

2 選型優(yōu)化

目前，大功率泵的選擇方案有兩種，一是選用2200 鉆井泵，二是選用3000鉆井泵，結(jié)合表2，從4 個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化分析[2-3]。

（1）投資效益。2200 鉆井泵相比于3000 鉆井泵配置數(shù)量比為2∶1，都需配置獨(dú)立電控系統(tǒng)，1 套3000 鉆井泵電控系統(tǒng)投資約700 萬(wàn)元，而2 臺(tái)2200鉆井泵組電控系統(tǒng)投資900 萬(wàn)元，一次性投入2 臺(tái)2200 鉆井泵泵組要比3000 鉆井泵組高200 萬(wàn)元，投資效益相對(duì)較差。

（2）運(yùn)行費(fèi)用。單泵作業(yè)的3000 鉆井泵能耗比2 臺(tái)2200 鉆井泵要低約10%，而泵配件的更換頻次與時(shí)間卻減少約50%，單泵運(yùn)行的3000 鉆井泵費(fèi)用更經(jīng)濟(jì)，時(shí)效也更高。

（3）調(diào)劑共享。配置3000 直驅(qū)泵組可以推行多部鉆機(jī)共享和二開大負(fù)荷專打模式，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。而2200 鉆井泵組需要與鉆機(jī)相對(duì)固定，較難實(shí)現(xiàn)共享，造成原鉆機(jī)2 臺(tái)1600 鉆井泵電控系統(tǒng)閑置，浪費(fèi)較大。

（4）移運(yùn)性能。目前2200 鉆井泵為三缸泵，其體積、重量與3000 鉆井泵組基本相當(dāng)，重量都達(dá)到了近60 t，運(yùn)輸和吊裝狀況相當(dāng)。

基于上述分析，現(xiàn)階段3000 鉆井組比2200 鉆井泵組更適合于電動(dòng)鉆機(jī)的升級(jí)改造。另外，中石油寶石機(jī)械公司的2200五缸泵正在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，其相比五缸3000 鉆井泵和三缸2200 鉆井泵的最大優(yōu)勢(shì)是體積與重量大幅降低，泵組重量?jī)H為40 t 左右，運(yùn)輸和吊裝條件大為改善，今后，新鉆機(jī)推行2200 五缸鉆井泵組也是一種選擇。

表1 三種鉆井泵模擬施工參數(shù)

表2 3000 與2200 鉆井泵參數(shù)

3 結(jié)語(yǔ)

（1）以塔里木油田探區(qū)庫(kù)車山前鉆井參數(shù)為例，分析1600鉆井泵、2200 和3000 大功率鉆井泵在配置上的合理性。

（2）大功率鉆井泵是今后石油裝備提速的發(fā)展方向，配置3000 直驅(qū)泵組，推行多部鉆機(jī)共享和二開大負(fù)荷專打的模式，是目前鉆機(jī)升級(jí)改造的最佳機(jī)泵提速配置方案。