Буровой насос — один из ключевых узлов буровой установки. Он подает промывочную жидкость в скважину, обеспечивает циркуляцию бурового раствора, вынос шлама, охлаждение инструмента и стабильную работу забойного оборудования. От исправности насоса зависит не только производительность бурения, но и безопасность всего технологического процесса.
В промышленном бурении чаще всего применяются поршневые и плунжерные насосы высокого давления. Они рассчитаны на тяжелые условия эксплуатации: абразивный буровой раствор, переменные нагрузки, высокое давление, вибрации и длительную непрерывную работу.
Устройство бурового насоса
Конструктивно буровой насос состоит из приводной и гидравлической части. Приводная часть передает усилие от электродвигателя или дизельного привода на кривошипно-шатунный механизм. Гидравлическая часть непосредственно работает с буровым раствором и создает рабочее давление в системе.
К основным узлам бурового насоса относятся:
- станина и корпус насоса;
- коленчатый вал;
- шатуны и крейцкопфы;
- гидравлический блок;
- цилиндровые втулки;
- поршни или плунжеры;
- всасывающие и нагнетательные клапаны;
- седла клапанов;
- уплотнения, манжеты и прокладки;
- система смазки и охлаждения.
Наиболее нагруженной считается гидравлическая часть. Именно она контактирует с буровым раствором, поэтому быстрее изнашиваются втулки, поршни, клапаны, седла и уплотнения.
Как выбрать буровой насос для буровой установки
Выбор бурового насоса зависит от глубины бурения, диаметра скважины, типа бурового раствора, требуемой подачи и рабочего давления. Ошибка при подборе приводит к перегрузке оборудования, падению производительности и ускоренному износу гидравлической части.
При выборе учитывают следующие параметры:
- производительность насоса, л/с или м³/ч;
- максимальное рабочее давление;
- мощность привода;
- диаметр цилиндровых втулок;
- частоту ходов поршня;
- тип бурового раствора и его плотность;
- совместимость с буровой установкой;
- наличие запчастей и ремонтопригодность.
Для тяжелых условий лучше выбирать насос с запасом по давлению и мощности. Но избыточный запас тоже не всегда оправдан: более мощное оборудование дороже, тяжелее, требует больше энергии и сложнее в обслуживании.
Основные неисправности буровых насосов
Буровые насосы работают в условиях высоких нагрузок, поэтому неисправности чаще всего связаны с износом деталей гидравлической части, нарушением герметичности и проблемами в приводном механизме.
К типовым неисправностям относятся:
- падение давления на нагнетательной линии;
- нестабильная подача бурового раствора;
- стук в гидравлической или приводной части;
- повышенная вибрация;
- перегрев подшипников;
- утечка раствора через уплотнения;
- износ поршней и втулок;
- повреждение клапанов и седел;
- трещины в гидравлическом блоке;
- нарушение работы системы смазки.
Если насос начал работать с рывками, давление стало нестабильным или появились посторонние шумы, эксплуатацию нужно остановить и провести диагностику. Продолжение работы при явных признаках неисправности может привести к разрушению дорогостоящих узлов.
Ремонт гидравлической части бурового насоса
Гидравлическая часть бурового насоса испытывает постоянное воздействие давления и абразивного раствора. Поэтому ремонт обычно включает разборку блока, дефектацию деталей, замену изношенных элементов и проверку герметичности после сборки.
В ходе ремонта проверяют состояние цилиндровых втулок, поршней, клапанов, седел, крышек, шпилек, уплотнений и посадочных поверхностей. Особое внимание уделяют трещинам, кавернам, следам размыва металла и нарушению геометрии посадочных мест.
Если гидравлический блок имеет серьезные повреждения, простая замена расходников не решит проблему. В этом случае требуется восстановление посадочных поверхностей, замена блока или капитальный ремонт с контролем геометрии.
Замена втулок и поршней бурового насоса
Втулки и поршни относятся к наиболее быстроизнашиваемым деталям бурового насоса. Их состояние напрямую влияет на давление, подачу и стабильность работы оборудования.
Признаки износа втулок и поршней:
- падение рабочего давления;
- утечка бурового раствора;
- неравномерная работа насоса;
- повышенный расход уплотнений;
- появление задиров на рабочей поверхности втулки;
- быстрое разрушение манжет поршня.
При замене важно подбирать втулки и поршни строго по типоразмеру насоса. Неправильный размер или некачественные материалы быстро приводят к повторному износу и снижению ресурса всей гидравлической части.
Давление бурового насоса: как рассчитать
Рабочее давление бурового насоса зависит от сопротивления циркуляционной системы, глубины скважины, диаметра бурильных труб, свойств бурового раствора и режима бурения. Насос должен обеспечивать достаточную подачу раствора при давлении, необходимом для преодоления гидравлических потерь.
При укрупненном подборе учитывают:
- глубину и конструкцию скважины;
- плотность и вязкость бурового раствора;
- диаметр труб и насадок долота;
- потери давления в трубопроводах;
- потери давления в долоте;
- необходимый расход промывочной жидкости.
Расчет давления выполняют с учетом суммарных гидравлических потерь. На практике насос выбирают не по предельному давлению, а по рабочему режиму с запасом, чтобы оборудование не работало постоянно на максимальной нагрузке.
Буровые насосы УНБТ и их аналоги
Насосы серии УНБТ применяются на буровых установках для подачи промывочной жидкости под высоким давлением. Они рассчитаны на эксплуатацию в тяжелых условиях и имеют ремонтопригодную конструкцию с заменяемыми деталями гидравлической части.
При подборе аналогов насосов УНБТ важно сравнивать не только производительность и давление, но и присоединительные размеры, совместимость по приводной части, доступность запчастей, ресурс цилиндровых втулок, клапанов и поршневых групп.
Аналог должен соответствовать фактическому режиму работы буровой установки. Формальное совпадение по мощности или давлению не гарантирует нормальную работу, если отличаются ход поршня, частота ходов, тип гидравлической части или схема подключения.
Запчасти для буровых насосов: что изнашивается чаще всего
Основные расходы при эксплуатации бурового насоса связаны с заменой деталей, которые контактируют с буровым раствором. Чем выше абразивность раствора и чем тяжелее режим работы, тем быстрее изнашиваются элементы гидравлической части.
Чаще всего требуют замены:
- цилиндровые втулки;
- поршни;
- манжеты и уплотнения;
- всасывающие и нагнетательные клапаны;
- седла клапанов;
- штоки;
- прокладки гидравлического блока;
- шпильки, гайки и крепежные элементы;
- подшипники приводной части;
- элементы системы смазки.
Для снижения простоев желательно держать на складе комплект быстроизнашиваемых деталей. Минимальный запас обычно включает втулки, поршни, клапаны, седла, уплотнения и прокладки под конкретную модель насоса.
FAQ по буровым насосам
Для чего нужен буровой насос?
Буровой насос подает промывочную жидкость в скважину, обеспечивает циркуляцию бурового раствора, вынос шлама, охлаждение инструмента и стабильную работу буровой установки.
Какие детали бурового насоса изнашиваются чаще всего?
Чаще всего изнашиваются цилиндровые втулки, поршни, манжеты, клапаны, седла клапанов, уплотнения и прокладки гидравлической части.
Почему падает давление бурового насоса?
Падение давления может быть связано с износом поршней и втулок, повреждением клапанов или седел, утечками через уплотнения, нарушением герметичности гидравлической части или неправильным режимом работы.
Когда нужна замена втулок и поршней?
Замена требуется при падении давления, появлении утечек, задирах на рабочей поверхности втулки, быстром разрушении манжет и нестабильной работе насоса.
Итог
Буровой насос должен подбираться с учетом реальных условий бурения, требуемого давления, подачи и состава бурового раствора. Основное внимание при эксплуатации нужно уделять состоянию гидравлической части, так как именно она чаще всего становится причиной падения давления, утечек и аварийных остановок.
Регулярная диагностика, своевременная замена втулок, поршней, клапанов и уплотнений позволяют продлить ресурс оборудования и избежать дорогостоящего ремонта буровой установки.
