第1期OILFIELDEQUIPMENT1999,28(1):19～22·试验研究·液压钻井泵的设计与试验高学仕,赵怀文,郭公喜1石油大学(华东)机械系山东东营2570621胜利石油管理局石油机械厂山东东营257064摘要液压驱动的钻井泵采用变量液压泵和动力油缸组成液压钻井泵的动力端;液力端和现在使用的三缸单作用活塞式钻井泵相同。该种泵的冲程长、冲次低、排量可调、排出压力波动很小、运转平稳、质量轻、液力端易损件寿命可大幅度提高。并且可以取消空气包、安全阀及灌注泵。经试验,所研制的液压钻井泵能正常运行,国产液压件能满足工作的要求。随着钻井技术的迅速发展,特别是深井、超深井及水平井技术的发展,对钻井泵的要求越来越高。要求钻井泵功率大、质量轻、排量大、泵压高而且可调、适应能力强、易损件寿命长。现用的曲柄连杆式三缸单作用活塞式钻井泵已经很难满足钻井工艺的要求。研究、设计、制造新型结构的钻井泵已是大势所趋,而液压驱动的钻井泵是当前国内外研究的重点。叙词液压驱动钻井泵设计试验中图法分类号TE825.02为参照系进行参数选择和结构设计,使其理1设计原则及参数选择论排量和排出压力都能满足我国钻井工艺的1.1设计原则要求,并能充分利用现有钻井泵的零件,从而从国内外液压驱动的钻井泵研制情况来提高互换性和标准化率。在功率上,从看,国外以大功率为主,高达1588kW。国内367kW～1178kW,分级形成系列。石油物探局与天津理工学院合作,已经研制1.2主要参数的选择成功14.7kW的YNB-20型单缸双作用液a)功率国内石油钻机在用的钻井泵压驱动的钻井泵。现在正在研制367kW的以SL3NB-1300、3NB-1300C、FB-1300、F-YNB-500型钻井泵。根据我国石油钻机在用1300型为最多。上述几种型号的钻井泵的功钻井泵的现状,其功率从367kW到率均为946kW。我们设计的液压驱动的钻井1178kW有多种型号。许多油田又趋向于使泵功率选定为950kW。但同时,也可分成用946kW的三缸单作用钻井泵。因此,我们475kW的2台泵。以国内使用较多的1300型(946kW)钻井泵b)压力最高排出压力pmax=32MPa。171.6×104kW·h,取得明显的经济效益。2)异形机能满足长冲程、低冲次工况,有利于提高深井泵效率。4结论3)异形机结构合理、运转平稳、坚固耐1)异形机使用的电机功率较小,容易用、维护方便,适合大面积推广使用。启动,节能效果明显。(收稿日期:1998-08-14)1999年第28卷石油矿场机械·20·OILFIELDEQUIPMENT1999Vol.28№1c)排量上述几种钻井泵的排量均与表1液力端排量变化钻机的驱动方式,动力输出的转速及钻井泵冲次单缸双缸三缸四缸-1·-1·-1·-1·-1的缸套直径多种因素有关。以机械传动的钻n/minQ1/LsQ2/LsQ3/LsQ4/Ls机为例,当柴油机的转速为1300r/min时,10.20.40.60.8102.04.06.08.0SL3NB-1300型泵装有160mm的缸套,此204.08.012.016.0时它的最大理论排量为。而上述31.87L/s306.012.018.024.0其他几种型号的钻井泵,在相同条件下的排408.016.024.032.0量与SL3NB-1300型泵相似。因此,我们选择5010.020.030.040.0液压钻井泵的最大理论排量为32L/s。由表可以看出要满足排量的要求即d)液压驱动部分的选择液压系统的1,(压力、排量、缸套直径、冲程等,应与液力端相大于32L/s),只能采用4组缸的组合结构。适应。两者如果相差过多,会使整体结构不协为便于厂内试验和在现有的大庆型及调,给零件设计带来困难。为此,选择液压系45型钻机上的应用,传动上仍采用皮带传动。但是最好用柴油机或者电机直接驱动液统的最大压力为pmax=32MPa,动力油缸的直径为140mm。压泵。如果能实现电驱动,将可以实现远距离e)冲次液压油缸的冲次和液力端活全自动操作。塞的冲次是相同的。因此,冲次的选择主要考阀箱总成、液压控制元件、液压油箱、冷虑液压油缸内活塞运动的速度和摩擦温升。却水箱和管汇等全部组装在1个底座上。液设计最高冲次为37～50min-1,最佳工作状压系统是一个封闭系统,在搬迁安装过程中,态时为30～40min-1,可调范围为0～不必拆卸任何管道。与现在在用的钻井泵搬50min-1。运工作一样。液力端、液压系统、机架分作3f)冲程冲程与排量、泵的结构及外大部分,可分可合。根据对排量的要求,可设形尺寸有关。经过计算与对比,冲