旋转钻井六大系统（旋转钻井技术最新进展） - 原点资讯

钻机循环系统是指将钻井液循环到钻头再将其返回地面进行清洁和再循环的设备。对旋转钻井系统来说，循环系统的功能就是通过钻柱将钻井流体向下循环到钻头，通过钻头沿钻柱和井壁或套管内壁形成环空向上循环。循环系统主要由钻井泵、水龙带、水龙头或顶驱、钻柱、钻头、钻井液回流管线、固相控制设备、泥浆罐(池)等组成。

本篇主要介绍钻井泵、钻井液净化系统的基本组成和原理。

第一部分钻井泵

钻井泵在石油矿场上应用非常广泛，常用于高压下输送高黏度、高密度和高含砂量、高腐蚀性的液体，流量相对较小。按用途的不同，石油矿场用钻井泵往往被冠以相应的名称，例如在钻井过程中，为了携带出井底的岩屑和供给井底动力钻具的动力，用于向井底输送和循环钻井液的钻井泵称为钻井泵；为了固化井壁，用于向井底注入高压水钻井液的钻井泵，称为固井泵；为了造成油层的人工裂缝，提高原油产量和采收率，用于向井内注入含有大量固体颗粒的液体或酸碱液体的钻井泵，称为压裂泵；用于向井内油层注入高压水驱油的往复泵，称为注水泵；在采油过程中，用于在井内抽汲原油的钻井泵，称为抽油泵。

石油工业的发展对往复泵提出更高的要求，如泵压要高，功率要大，而制造和维修成本要低，体积和重量不能过大。由于石油矿场用钻井泵的工作条件十分恶劣，提高其易损件(如泵阀、活塞一缸套副、柱塞一密封副等)的工作寿命便成为往复泵设计、制造和使用中迫切需要解决的问题。

一钻井泵的工作原理

旋转钻井六大系统,旋转钻井技术最新进展(1)

图3-1 钻井泵工作示意图

1一曲柄；2一连杆；3一十字头；4一活塞；5一缸套；6—排出阀；7—排出四通；8-预压排出空气包；9—排出管；10—阀箱（液缸）；11一吸入阀；12—吸入管

如图3-1所示，卧式单缸单作用往复式钻井泵。主要由液缸、活塞、吸入阀、排出阀、阀室、曲柄或曲轴、连杆、十字头、活塞杆以及齿轮、皮带轮和传动轴等零部件组成。当动力机通过皮带、齿轮等传动件带动曲轴或曲柄按图示方向，从左边水平位置开始旋转时，活塞向右边即泵的动力端移动，液缸内形成一定的真空度，吸入池中的液体在液面压力的作用下，推开吸入阀，进入液缸，直到活塞移到右死点为止，此为液缸的吸入过程。曲柄继续转动，活塞开始向左边即液力端移动，液缸内液体受挤压，压力升高，吸人阀关闭，排出阀被推开，液体经排出阀和排出管进入排出池，直到活塞移到左死点为止，此为液缸的排出过程。曲柄连续旋转，每一周内活塞往复运动一次，单作用泵的液缸完成一次吸入和排出过程。

在吸入或排出过程中，活塞移动的距离以S表示，称作活塞的冲程长度，曲柄半径用r表示，它们之间的关系为S=2r。

钻井泵的基本性能参数有以下6个∶

（1）泵的理论排量∶泵在单位时间内排出的介质体积称为泵的理论平均排量，简称为泵的理论排量。

（2）泵的工作压力∶通常是指泵排出口处单位面积上所受到的液体作用力，简称为泵压。

（3）泵的功率∶单位时间内动力机传递给泵主动轴的能量，称为泵的输入功率；泵工作于额定冲次时的输入功率称为泵的额定功率;单位时间内液体经泵作用后增加的能量称为有效功率，也称为水功率。

（4）泵的效率∶是指有效功率与输人功率的比值。

（5）冲次∶也称泵冲，指单位时间内活塞的往复次数。

（6）冲程长度∶指活塞往复运动的距离。

二钻井泵的分类

按照结构特点，石油矿场用钻井泵大致可以按以下几个方面分类∶

（1）按缸数分有单缸泵、双缸泵、三缸泵、四缸泵等。

（2）按直接与工作液体接触的工作机构分有活塞式及柱塞式两种。