石油钻井用泥浆泵的工作原理及日常维护探析

贾振勇

摘要：泥浆泵在石油钻井过程中发挥着非常重要的作用，随着我国石油钻井生产作业工序的复杂化，这就对钻井泥浆泵的安全运行提出了更高要求，因此，只有深入分析泥浆泵的工作原理及泥浆泵常出现的机械故障，然后做好对其的日常维护工作，才能确保泥浆泵安全、稳定的运行。

关键词：石油钻井;泥浆泵;工作原理;日常维护

泥浆泵在石油钻井过程中起着非常重要的作用，它是泥浆循环系统的主要设备之一，在石油钻井生产作业过程中，需要泥浆泵输送一些含砂量多、粘度大、具有一定腐蚀性的泥浆，稍有不慎便会造成缸套被磨损，这就对泥浆泵的安全操作提出了更严格的要求，因此，只有全面掌握泥浆泵的工作原理和做好日常维护工作，才能延长泥浆泵的使用寿命，确保其安全运行。

一、泥浆泵的工作原理

泥浆泵是在石油钻井过程中，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，在石油钻井过程中，泥浆泵将泥浆随着钻头的钻进注入井下，在此过程中，泥浆泵可以将钻头进行冷却，对钻具进行清洗，还可以将一些岩屑等废弃物带回至地面，起到清洁钻井的作用。石油钻井一般采用正循环钻探，泥浆泵在一定压力下，经过水龙头、高压软管及钻杆柱中心孔，清水、泥浆或聚合物输送至钻井的底部。目前，常用的泥浆泵有活塞泵和柱塞泵两种，其中活塞泵也叫电动往复泵，它的工作原理是靠活塞往复运动，使得泵腔工作容积发生周期变化，然后吸入和排出液体。由泵缸、活塞、进出水阀门、进出水管、连杆和传动装置组成，比较适用于高压、小流量的钻井作业。柱塞泵是液压系统的重要装置之一。它的工作原理是靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油和压油的过程。比较适用于高压、大流量的钻井作业[1]。

二、泥浆泵的常见故障及维修措施

（一）联轴器间隙故障

泥浆泵在运转过程中，由于平衡盘受到磨损，转子便向吸入口侧方向移动，造成与联轴器产生间隙。因此，要及时调整联轴器的间隙，由于其会受到热膨胀的影响，通常情况下，把联轴器的间隙调整至比规定值大2-3mm即可。

（二）平衡装置故障

如果平衡装置中的平衡盘和平衡环被磨损，就会造成凹凸不平的情况，使平衡装置出现故障。这时要先对装置中的凹槽采取补焊处理，对泵壳进行研磨，并在平衡环与泵壳结合处加一块厚度适宜、软硬适中的塑料，弥补凹凸不平的缺陷。如果平衡环和平衡盘磨损严重则需更换。

（三）机械密封故障

由于机械密封不严实，发生泥浆泄漏，便会增大泵转子轴的窜动量，增大辅助密封与轴的过盈量，动环无法在轴上灵活移动，泵在翻转过程中，动环不能及时复位。近年来，机械密封渗漏的比例逐年升高，而机械密封的运行好坏与泵的正常运行密切相关。因此，在机械密封装配过程中，轴的轴向窜动量不得大于0.1毫米，辅助密封与轴的过盈量要在规定的范围内，并确保动环的灵活移动。

（四）泵轴故障

泵轴在旋转过程中会带动轴套转动，如果泵轴出现弯曲或轴承座与泵轴出现偏差就会造成泵壳、轴套、密封环等部件被磨损，加大泵体振动量，同时也会增大轴向推力，平衡盘与平衡座发生摩擦，设备出现故障。如果泵轴的裂纹、磨损及弯曲程度不严重，那么可以对泵轴进行修复处理。如果泵轴的弯曲程度大于0.06mm，应该用螺旋压力机及时校正泵轴，以防出现故障。

（五）轴承故障

轴承故障一方面是因温度过高造成轴承被烧坏。还有以下几点因素造成轴承故障：一是润滑油质量不达标、油量提供不足或轴承内进入金属物质;二是泵轴与轴承的角度存在误差，加大了轴承的负荷;三是轴承间隙不达标或内外圈交叉错位，加大了轴承的负荷;四是过大的残余轴向力增大了轴承负荷[2]。

三、泥浆泵日常维护需注意的要点

（一）泥浆泵开泵前的准备工作

泥浆泵在工作过程中，不应该出现频繁倒泵的情况，避免泵出现汽化现象。泵体的温度会随着泵的旋转而发生变化，在旋轉过程中势必会导致泵体和转子部件受热不均，出现变形的现象，使部件之间在不正常接触的情况下发生设备故障。同时还会因泵时流量不足，导致各部件出现摩擦损伤。因此，在启动泥浆泵之前，要做好暖泵工作，在泵体受热均匀的情况下再启动泵。

（二）泥浆泵的运行过程

泥浆泵在运行过程中，平衡液体是通过平衡装置输送至井底，为了确保泥浆泵的正常运行需要注意以下三点事项：一是不允许出现平衡管被堵塞的情况;二是要及时清除掉平衡管内的残余物质，确保其通畅;三是为了有效监测平衡管出口的压力，需要在高压侧装一个压力表。除此之外，还需注意多级泵同时运行的情况，要实时观察泵的温度变化及振动情况。避免泵受到磨损。

（三）泥浆泵停止运行

如果泥浆泵长时间处于不工作的状态，泵轴在齿轮重量的影响下向一个方向受力，泵轴容易被其压弯。因此，应该定期对泵轴按同一方向进行旋转。对于不工作的泥浆泵，必须确保出口阀关闭严实，以防管道内部介质倒流至泵内，出现受热不均或堵塞泵的情况。所以，定期检查泥浆泵很有必要。

（四）对泥浆泵的拆装与维修

在拆装与维修泥浆泵之前，相关人员必须对泥浆泵的结构、部件、拆装顺序及方法了如指掌，然后准备好所需工具。如果有零部件脏、磨损的情况，要进行清洗和维修，确保泥浆泵在投入使用时能够正常运行，对于磨损严重的部件要及时更换，并定期对泥浆泵进行检测和维修，确保泥浆泵的完整，为提升工作效率和工作质量奠定基础。

四、结束语

总而言之，泥浆泵在石油钻井过程中发挥着非常重要的作用，它是泥浆循环系统的主要设备之一，也是石油钻井顺利进行的保障，因此，需要全面了解泥浆泵的工作原理，并做好日常维护工作，延长其使用寿命，提高企业的经济效益。

参考文献：

[1]吕洁，武争.浅谈地质钻探中泥浆泵的维护和保养[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2016（01）：250.

[2]卢兰天，何建春.石油钻井泥浆泵的维修方法探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2013，33（12）：86.

[3]赵玉甫.石油钻井用泥浆泵的工作原理及日常维护[J].中国石油和化工标准与质量，2012，33（16）：218.