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泥浆泵配件常见故障浅析

发布者:发表时间:2020-5-28 19:32:33

一、   前言

泥浆泵是在钻探过程中,向钻孔输送泥浆或水等冲洗液的机械,是钻井设备的重要组成部分。它的主要作用是在钻进过程中将泥浆随钻头钻进注入井下,起着冷却钻头,清洗钻具、稳固井壁、驱动钻进,并将打钻后岩屑带回地面的作用。在正常的循环钻进中,泥浆泵是将地表冲洗介质 - 清水﹑泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下﹐经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端﹐以达到冷却钻头﹑将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。

我们使用的泥浆泵是由动力机带动泵的曲轴回转﹐曲轴通过十字头再带动活塞在泵缸中做往复运动,在吸入和排出阀的交替作用下﹐实现压送与循环冲洗液的目的。

 

二、泥浆泵配件使用过程中易出现的问题

根据辖区泥浆泵的使用情况来看,阀箱刺漏、轴承烧坏、发生异响都是影响泥浆泵正常使用的频发故障,因此,认真研究上述问题的诱因对延长泥浆泵使用寿命起着关键作用。


2.1 致使泥浆泵阀箱刺漏的因素和预防措施

钻井泥浆泵阀箱是泥浆泵液力端的一个重要组成部件,由于泥浆泵阀箱的工况为高压、高冲刺、高磨砺性等恶劣工作环境,所以,在泥浆泵的维护、修理过程中,阀箱是一个需要经常更换的易损部件。

2.1. 1 阀箱刺漏的原因

阀箱刺漏的主要原因是:长时间的高压使用,阀箱材质疲劳,当发生穿透性裂纹,目前的条件无法修复。

由于钻井泵阀工作条件十分恶劣,每一冲内,排出及吸入阀的阀盘与阀座都产生一次冲击,泵速越高,撞击和冲刷性磨损越大。正因为如此,钻井泵的工作冲次都不很高,即使这样,目前钻井泵阀工作寿命仍然很短,是钻井泵中最薄弱的环节之一,工作中需要经常更换阀盘和阀座。


2.1.2  延长阀箱使用寿命的方法

一、根据使用维修的阀箱来看,刺漏大都发生在阀座和阀箱的贴合面处,因此,定期更换阀座是必要的,同时检查阀箱的内外壁,安装更换阀盘和阀座时,一定要把阀座清洗干净,以保证阀箱和和阀座的贴合面清洁无污,阀座上不能有防锈油,也不能涂抹任何油渍,通过正确的安装更换阀盘、阀座和细致的检查阀箱,都能减少阀箱的使用疲劳极限,从而延长阀箱的使用寿命。

二、当阀箱发生刺漏时,我们目前的修理手段就是焊修,但是效果一般,一般表面刺漏的,有显性裂纹的,可以通过车大,再焊补到原尺寸后继续使用,因此,良好的焊补工艺对于延长大修阀箱的使用周期具有一定的价值。但是对于穿透性的裂纹肉眼是无法看出来的,现在我们在修理中基本都是依靠经验,很难从根本上解决问题,很多阀箱都是在检修中无法判定穿透性的暗伤,只能从阀箱表面的完好来确定它的使用,有些外表完好的阀箱,在具体使用过程中,只要一吃高压,就会彻底刺漏,所以才会出现很多修复的阀箱一上井用不了几天就刺漏严重,造成返工,使得我们大修后的泵头使用周期明显缩短。如果能保证检测阀箱暗伤的工具齐全,在大修时使得阀箱的暗伤无法遁形,通过有效的修复手段也能延长阀箱的使用寿命。目前能够检测暗伤的方法就是探伤,但是我们机修公司还不具备这样的条件:一是专业性强,没有专门的技术人员;二是探伤设备价格昂贵,即便是检测出阀箱有暗伤,还要通过暗伤的走向等数据有的放矢,这样才能具体的确定这个阀箱有没有修复价值,毕竟很多暗伤是难以修复是的;再者大成本的投入新设备的购置和对于达到使用期限的阀箱直接报废、换新的成本差值也有待于进一步预算。

三、目前我们使用的情况分析:泥浆泵阀箱刺漏问题主要出现在青州泵里,兰石和宝石的阀箱也存在刺漏情况,但相比较青州泵而言较少,而且容易修复。其中材质问题影响很大,普通碳钢和优质合金结构钢的情况完全不同,机修所使用的焊条和青州阀箱的母材材质材质不匹配,焊补后就会出现的问题多一点,加上青州阀箱的材质刚性强一点,所以更容易刺裂。

综上所述,目前我们最根本和有效的办法就是通过井队的标准化操作和检查,结合机修公司的大修质量双管齐下,尽量保证阀箱的使用能够达到其使用极限,然后对达到使用疲劳极限的阀箱予以报废,换新。

2.2 致使泥浆泵轴承烧坏的因素和预防措施

钻井泥浆泵轴承是确保泥浆泵正常运转的一个重要组成部件,是确保泥浆泵动力输出的主要配件之一,零部件虽小,作用很大,因此对泥浆泵轴承的研究也是确保泥浆泵合理使用的课题之一。

2.2.1  轴承烧坏的原因

通过辖区钻井队的使用情况分析,轴承烧坏主要原因是: 1. 油路不畅。 2 . 油面不够。 3 . 轴承本身存在质量缺陷。 

2.2.2  延长轴承使用寿命的方法

一、我们使用的泥浆泵运行环境恶劣,泵内密封不好,就会使得泥浆进入,因此必须要定期清理、清洗油路,确保油路畅通,最简单的办法就是用气吹,能够检查油路是否畅通;保证油路密闭,不能漏空气,现在普遍使用的都是 CB50 齿轮油泵,这种油泵的优点是结构简单,使用方便,缺点是密闭性要求高,不能有漏气现象,否则容易烧机油泵,也无法润滑各润滑点。

二、勤检查:保证油面在油尺的上下刻度之间,不能多也不能少,多了导致轴承发热,少了轴承润滑效果不好;保证轴承壳完好,使得轴承润滑充分。

三、挂合车的时候一定要平稳,尽量避免猛挂,过度的冲击对泵的各个部件都有很大的伤害。 

四、要保证油品的清洁度,宝石系列和青州系列的泵都是强制润滑的,油过脏或者含水太多容易锈蚀,无法形成油膜,从而达不到润滑的效果,因此严格的密封保存油品是必须;兰石系列的泵使用的是飞溅润滑的,所以一般很少出现烧轴承等现象,但这种泵的质量、体积均大,目前我们井队的路况不好,所以一般少用这种泵,修理也费时费工,设计上存在一定的不便。

五、轴承本身存在缺陷目前没有什么有效的措施,外观的缺陷能够肉眼观察和借助量具测量,但是轴承的材质问题没办法解决,轴承刚的合金比例,硬度,耐磨度等等,都会影响到轴承的使用寿命,通过选购信誉良好的正规厂家也可以加大轴承的使用疲劳极限。

  由此可见,延长泥浆泵轴承的使用寿命必须从井队抓起,勤清洗、勤检查、保证润滑油品的清洁度都能很好的保证泥浆泵轴承的使用寿命延长。

2.3 致使泥浆泵异响的因素和预防措施

  泥浆泵因其施工环境差(包括外部环境和内部泥浆颗粒大)而产生异响的原因比较多,其中异响又分为动力端异响和液力端异响,异响也是促发泥浆泵使用故障的主要问题。

2.3.1  泥浆泵异响的原因

动力端异响的主要原因: 1. 主、被动齿轮磨损,起台,掉快,啮合面不好,造成异响。 2. 十字头的上下导板间隙超标,曲轴运转过程中十字头上下跳动敲击上下导板,发出异响。

液力端异响的主要原因: 1 . 液力端上水不好,造成液力端发生水击声,伴同水龙带跳动大。 2 . 泥浆流动性能差。 3 . 上水管线过长、堵塞或漏空气。 4 . 空气包没有压力。 5 . 反尔提扶正器里面的胶皮垫卡反尔提的扶正杆。  6. 上水缸的弹簧长、硬,活塞抽吸时反尔提打开程度小、进水量少,影响缸内的容积效率,导致声音大。

2.3.2  解决泥浆泵异响的办法

解决动力端异响的办法: 1 . 打磨主被动齿轮啮合面,尽量保证齿面光滑,增加啮合面的接触面积。 2. 严格保证十字头与活塞拉杆的同轴度;确保十字头导板、滑板的间隙不超标( 0. 3mm-0.4mm );十字头与下导板的吃合面达到 95% 以上。

解决液力端异响的办法: 1. 确保液力端的各连接部位密闭无间隙,不能有漏气的现象出现。 2. 泥浆比重、粘度合适,保证泥浆流动性良好。 3. 确保上水管线通畅无刺漏,上水管线最好用软管,最小直径 250mm ,长度在 2.1-3.8mm 之间,直而无 90 度急弯,以减少上水管内的摩阻及惯性损耗。上水管线下侧应高于泥浆罐 300mm 以下。 4. 检查排出预压空气包的充气压力,保持在 4.0-4.5MPA 范围内。 5. 将旧的反尔提扶正杆用氧气烤红,把胶皮垫套入摩擦几次后使用。 6. 将旧的弹簧装到上水缸,新的装排水缸。 

三、小结

泥浆泵在使用过程中因具体原因而引发的泥浆泵配件设备故障都有所不同,以上三点只是通观辖区钻井队泥浆泵的使用情况而总结的共性问题,合理的使用、维护设备都能延长设备的使用寿命。同时严格按照钻井泵正常运转的基本三要素“三中、三不、两正常”(三中:中等功率、中等泵压、中速运转;三不:紧固不松动、密封不泄漏、泵压不波动;两正常:温度正常、响声正常)执行操作都能保证设备的良好运转。


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