浅谈钻井泵提速方案配置优选

卜云祥

摘 要 随着中石化中油工程“激进”钻井工作的全面推进，对钻井装备能力提出了更高的要求。钻井泵设备的合理匹配和使用也越来越受到各方的关注。高压钻井泵作为关键提速设备的关键部件，已成为行业共识，甚至成为新型钻机的标准配置。基于此，本文结合现场实例，分析了3000型钻井泵和2200型钻井泵，在投资效益、运行成本、调剂共享、运输性能等方面的优缺点，得出3000型直驱泵组配置实施多台钻机共享、双开大负荷专用方式是当前钻机升级改造的最佳泵速配置方案。

关键词 钻井泵;提速;配置;优选

引言

钻井泵作为钻机的“心脏”，在发展过程中受到了广泛的关注，其技术也在发展过程中逐步优化。在油气开采中，钻井泵起着十分关键的作用，通过对钻井泵的合理选择，使井底钻具保持更理想的作业状态，有效提高作业效率，延长钻具使用寿命，确保油气开采效率的不断提升。近几年，国家加大对地表深层和深海油气的开采，应用性能匹配的钻井泵，可以充分发挥其最大价值。

1技术分析

以塔里木油田某油田典型钻井参数大北305井（井深7515m）为例，最大排量出现在一开，排量高达76L/s;最大负载发生在二开时，功率为1800千瓦（2450HP）;最高泵压出现在三开，达到30MPa。该井由塔里木钻井公司X组完成，配备1台220kW（3000HP）5缸钻井泵组和2台1176kW（1600HP）高压泵。施工主要采用3000kW钻井泵，实现了单泵在第一、二、三开口段的大排量、高泵压连续钻井。在此期间，两台1600钻井泵作为备用。

根据实际工程施工情况，从一开到三开，不管是1600还是2200钻井泵，都需要使用2台机组可满足运行要求。此时，钻井泵的问题不是缺乏高泵压工况下保持大排量的能力，而是缺乏高泵压的运行能力，因此只能依靠启动多台钻井泵来弥补。所反映的问题是钻井泵单次输出功率配置不足。1600泵与2200、3000等大功率钻井泵最大的區别是大直径缸套的耐压能力，如170mm缸套，1600钻井泵仅为25.8mpa，而3000钻井泵为30.3mpa，相差4.5mpa。

实践证明，大功率钻井泵在钻井提速中的作用更加突出，因此有必要对大功率钻井泵进行合理的优化匹配，才能为加快钻井提供有效的支撑[1]。

2选型优化

目前大功率泵的选择有两种选择，一种是选择2200钻井泵，另一种是选择3000钻井泵，下面从四个方面进行优化分析。

（1）投资效率。2200钻井泵相比于3000钻井泵配置数量比为2︰1，必须配置独立的电气控制系统。1套3000钻井泵电控系统投资约700万元，2台2200钻井泵组电控系统投资900万元，2台2200钻井泵组电控系统投资要比一台3000钻井泵电控系统投资多200万元，投资效益相对较差。

（2）运营成本。一台3000台钻井泵运行能耗比2200台钻井泵能耗低约10%，泵附件更换频率和更换时间降低50%。因此，单泵运行3000台钻井泵的成本更经济、时效也更高。

（3）调节共享。配备3000直驱泵组，可进行多台钻台共享和双开高负荷专用模式，机动性强。但是2200的钻井泵组需要与钻机相对固定，很难实现共享。导致原钻机2台1600钻井泵电控系统闲置，造成了很大的浪费。

（4）移运性能。目前有2200台钻井泵为三缸泵，其体积和重量与3000台钻井泵基本相同，重量接近60t，运输和提升条件基本一致。

基于以上分析，目前的3000钻井组比2200钻井泵组更适合电动钻机的升级改造。以塔里木油田某油田钻井参数为例，分析1600钻井泵、2200和3000大功率钻井泵在配置上的合理性。

大功率钻井泵是今后石油装备提速的发展方向，配置3000直驱泵组，推行多部钻机共享和二开大负荷专打的模式，是目前钻机升级改造的最佳机泵提速配置方案[2]。

3钻井泵今后发展趋势

今后，随着陆地和浅海油气资源日益受到重视，成为开发的主要对象。然而，面对资源的日益枯竭，各国开始关注合理技术的采用，并将注意力转向深海油气的开发和利用。对实际应用的钻井泵技术进行了改进，加大了研究开发力度。由于海上作业难度大，环境因素影响深远，目前的钻井泵无法达到理想的标准。在实验研究阶段，可以使用五缸泵。以其优异的性能，成为钻井泵未来的发展目标。依照具体的工作表现，这种五缸泵在性能进行了优化。重点表现在体积方面：五缸泵和三缸泵的功率是一样的，但是五缸泵的体积更小，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。另外，排量不均匀性：通过对五缸泵和三缸泵的对比分析，五缸泵的排量不均匀性明显小于三缸泵，仅占三缸泵的35%。这证明了五缸泵是一项非常可行的研发成果，具有明显的开发价值，但五缸泵也有其自身的缺点，易损件数量较大。

目前，国内外钻井泵多采用链条和皮带传动方式，实际效率低，结构尺寸大，将对海上钻井的发展产生不利影响。新型直驱钻井泵可以借助电机完成有效实现动力传输，并及时将动力传递给泥浆泵，从而消除中间传动损耗，保证曲轴应力得到有效缓解。与传统钻井泵相比，直驱钻井泵具有更加明显的优势，不仅可以适当减质量，而且体积小、传动效率高、制造成本相对较低。泵体结构逐步改进，并进行了较为合理的优化，改变了壳体的受力情况，泵的可移动性明显提高。直接驱动钻井泵在实际使用中优势明显，其传动性能优良，但是安装较为严格，必须合理控制安装精度。面对石油技术的革新，直驱钻井泵具有良好的发展前景[3]。

4结束语

总之，在油气开采中，钻井泵起着十分关键的作用。随着油气开采难度的不断增加，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] 李炯，王瑜，周琴，等.环境取样钻机的关键技术及发展趋势研究[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2019（9）：81-87.

[2] 余海波.优化流程 精细管理 提高钻机搬家速度[J].中国石油和化工标准与量，2016（22）：63-64，67.

[3] 曾兴昌，宋志刚，黄悦华，等.大功率钻井泵发展现状与应用[J].石油矿场机械，2014，43（9）：56-59.