国内外钻井泵发展的相关分析

李乃峰 李志华 李勇 程进前

【摘  要】论文重点分析国内外钻井泵的具体发展历程和发展的实际情况，结合钻井泵缸数和传动方式加以分析，明确具体的发展趋势，阐述具体的发展方向。

【Abstract】This paper focuses on the analysis of the specific development course and actual situation of drilling pump at home and abroad， combined with the number of drilling pump cylinders and transmission mode to analyze， clears the specific development trend， and explains the specific development direction.

【关键词】国内外;钻井泵;发展趋势

【Keywords】at home and abroad; drilling pump; development trend

【中图分类号】TE92                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）03-0186-02

1 引言

钻井泵作为钻机的“心脏”，在发展的进程中受到了广泛的关注，在发展历程中其技术逐步优化。油气开采作业中，钻井泵发挥着关键作用，通过合理选用钻井泵，使井底钻具保持着更理想的运作，提高作业效率，提高钻具寿命，保证油气开采效率稳步地提升。近年来，国家对地表深层、深海油气开发大力的发展，应用性能匹配的钻井泵，使其发挥出积极的价值。

2 钻井泵的发展状况分析

2.1 基本概述

纵观钻井泵的一百多年的发展历史，传统结构型的钻井泵，发展至今天，已经转变为富有时代特色的新型钻井泵，相应的功能更加完善，传统型双缸双作用泵，水功率低、流量和压力波动大、结构形体笨重，不能满足恶劣的钻井工况，尤其是海洋钻井的需要[1]。在20世紀40年代，新型钻井工艺技术得以诞生，如喷射式钻井工艺就是富有代表性的产物，加之井下动力钻具的开发与应用，拓宽了钻井泵的功能范围。在20世纪60年代研发出的卧式三缸单作用钻井泵，拥有着轻量化、泵效高的优势，迅速占领市场。近年来，钻井开采深度逐步增加，钻井泵也更趋于大功率、大排量、高压力，各新型设备开始研发并使用。

2.2 国外钻井泵的发展状况

国外钻井泵的研制起步早，技术先进。以美国为例，其技术相对先进，俄罗斯则紧随其后。在美国，重点以三缸泵为基础，其特点是阀箱采用了L形结构，便于更换阀，对于易损件来说，有效延长其使用的寿命。壳体以及阀箱重点是运用了螺纹连接方式，机座则是运用了钢板焊接的结构，保证了结构的稳定性。俄罗斯的三缸泵起步较晚，但是涉及的系列较多，覆盖相对全面，特点有曲轴通过直轴和偏心轮共同组合而成，阀箱则是运用了I和L形结构加以打造。现阶段，三缸泵实际占据国外钻井泵中的主流市场，形成较为优良的发展态势。虽然三缸泵的实际利用价值明显，但是弊端不容忽视，在海洋油气开采力度逐步增大的今天，三缸泵无法满足其开采的需要，很多的国家开始积极地投入在新型钻井泵的设计和研发中，如立式六缸单作用泵等，虽然技术并未成熟，但是象征着一个良好的开端。

2.3 国内钻井泵的发展状况

国内的钻井泵技术在近50年的技术中进行了有效的研发，设计出融合了新时代特色的泵系列，如P系列、3NB系列三缸钻井泵等，在世界上享誉盛名，达到了世界先进的水平[2]。而随着钻井工艺的发展和钻井现场使用效率的优劣对比，F系列三缸钻井泵的实际应用范围越来越广。

在国内，宝石和兰石等可以视为国家钻井泵发展现状的代表。宝石钻井泵的基本特征是运用了组装式人字齿轮传动模式，通过全加工合金刚曲轴，使得泵的使用价值明显提升，同时强化了相应的功能，让其在具体应用的阶段，彰显出自身的应用优势。兰石钻井泵的基本特征是壳体机构运用了钢板焊接的方式，对于内应力及时地消除，动力端则是借助于人字齿轮传动的方式，将易损件的使用寿命稳步地提升。华北荣盛钻井泵的特征是在充分吸收国内外同类产品优点，对传统泵的结构和参数进行了优化，齿轮副采用整体式人字齿轮传动，有效保证传动扭矩大、工作平稳的状态;曲轴采用合金钢铸件或整体锻造，使得结构整体相对稳定，保证了泵运转的平稳，提高了承载能力。四川宏华钻井泵的特征是借助于交流变频电机顶置的设计结构，将相应的泵运用至具体的实践中，保证了实际运用的价值。

3 钻井泵的具体发展趋势

陆地以及浅海油气资源受到了重视，成为了开采的主要对象，但是面对着资源的濒临枯竭，各国开始关注合理技术的采取，将注意力转移到深海油气的开发和利用中，实际运用到的钻井泵技术得以完善，增加了研发的力度。由于海上作业难度较大，加之环境因素的深刻影响，当前钻井泵无法达到理想的标准。实验研究阶段，五缸泵得以运用，凭借着优良的性能，成为了钻井泵的未来发展对象，现阶段正投入实验的QDP-3000五缸钻井泵就是具有代表性的产物。依照具体的工作表现，这种五缸泵在性能予以优化，重点表现在体积方面：五缸泵和三缸泵的功率相同，但是五缸泵的体积较小，质量上得到了有效的缩减，可以为海洋钻井平台适当地节省空间，保证泵的可移动性稳步提升[3]。再者是排量不均匀度上：五缸泵和三缸泵对比分析，五缸泵的排量不均匀度明显小于三缸泵，仅占据到三缸泵的35%。由此证实了五缸泵属于一项十分可行的研发成果，具有明显的开发价值，但是五缸泵也有着自身的劣势，易损件数目较多。现阶段，国内外钻井泵多是借助于链条和皮带等进行传输，实际的效率较低，结构尺寸较大，会对海洋钻井的发展产生不利影响。新型直驱式钻井泵借助于电机可以完成有效的动力传输，将动力及时传递给泥浆泵，将中间传动损耗加以消除，保证曲轴受力情况得到有效的缓解。对比传统钻井泵，直驱式钻井泵的优势更加明显，如可以适当地缩减质量，体积较小，传动效率较高，拥有相对低廉的制造成本。泵体的结构逐步的完善，进行了相对合理的优化，壳体本身的受力情况有所改变，泵的可移动性明显提高。直驱式钻井泵在实际使用过程中优势明显，其传动性能优良，但是安装较为严格，必须要合理地把控安装的精度。面对石油技术的革新，直驱式钻井泵拥有着良好的发展前景。

4 国内外钻井泵的发展愿景

4.1 单作用泵的问题

因单作用泵的排量存在着不均匀度的问题，应该准确地判断其与缸数之间的关系。在钻井泵缸数逐步增加的过程中，泵的流量波动呈现出明显减小的趋势，奇数缸泵的流动波动情况明显小于偶数缸泵，因此，通过适当地减小流动波动，可以将泵体本身的共振及噪声加以缩减，以此延伸泵的使用期限。在科学技术稳步发展的进程中，应该积极地重视缸数的增加[4]。

4.2 直驱式钻井泵的发展

直驱式钻井泵可以将皮带和链传动模式加以转变，满足当前海洋钻井的实际需要。在深海油田逐步开发的进程中，钻井泵的功率和排量等呈现明显增加的趋势，可积极关注钻井泵的可移动性方向。在钻井泵功率及泵压逐步增大的过程中，应该注重其基本的寿命和稳定性的提升标准。

4.3 信息技术的应用趋势

面對信息化时代，钻井泵呈现出机电融合的发展趋势，通过将智能化技术、自动化技术等融为一体，同时结合无线光纤传感技术的应用价值，使得钻井泵的易损件得到有效的监测，保护钻井泵的使用成效，同时维护其各个部件的完整性和稳定性。

5 结语

纵观国内外发展趋势，国外钻井泵趋向于规范和标准，甚至已经实现了通用化的目标。国内的钻井泵因技术保密，各生产厂家制造的过程不同，导致技术参数和产品的质量无法同步，因此，标准化及通用性目标难以实现。需考虑科学合理的研发成果，以新技术和新工艺为出发点，制造出符合国内外钻井需要的新型设备，以此达到理想的应用。

【参考文献】

【1】丁慧.无模型自适应控制算法在控压钻井自动控制系统中的应用[J].科技经济市场，2018（01）：12-15.

【2】黄干廷.浅谈钻井工程参数随钻监控技术对现代钻井工程异常的分析判断[J].化工管理，2016（20）：122+124.

【3】王双威，张洁，赵志良.国内外钻井及储层改造过程中致密砂岩气藏储层保护技术现状研究——论适用于塔里木油田致密砂岩气藏储层保护技术[J].内蒙古石油化工，2014，40（23）：108-112.

【4】张箫铃.夯实基础 苦练内功 努力开拓国内外钻井市场——访江苏石油勘探局副总经济师、钻井处处长张锦宏[J].石油工业技术监督，2003（11）：13-14.