鉆井泵十字頭導(dǎo)板修復(fù)工藝研究

郭茂磊，何建春，劉 敏，謝紹祥，馬國瑜

（川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司，四川成都 610051）

0 引言

鉆井泵是鉆井施工作業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備。如果把泥漿比喻成鉆井作業(yè)中的血液，那么泥漿泵就是為鉆井生產(chǎn)供血的心臟，因此，它在鉆井生產(chǎn)中作用非常重要。隨著川渝地區(qū)鉆井作業(yè)設(shè)計井深的增加，在長期高壓、高負載運行工況下，經(jīng)常會發(fā)生泥漿泵十字頭和導(dǎo)板的磨損拉槽等失效情況。因此，綜合考慮經(jīng)濟性原則和安全性原則，對鉆井泵十字頭導(dǎo)板修復(fù)工藝進行研究十分必要。

1 磨損原因分析

磨損原因主要有：①當泥漿泵重負荷運轉(zhuǎn)時，泥漿泵動力端十字頭和導(dǎo)板之間的低強度潤滑膜會被破壞，運動副之間會產(chǎn)生干摩擦，當十字頭導(dǎo)板承受的壓力載荷超過其硬度值時，十字頭表面會磨損導(dǎo)板面，導(dǎo)致拉槽磨損；②泥漿泵液力端與動力端連接的盤根盒發(fā)生刺漏后，泥漿進入動力端，導(dǎo)致動力端潤滑油被污染，從而使十字頭與導(dǎo)板之間發(fā)生磨損；③泥漿泵長時間重負荷運轉(zhuǎn)時，固定泥漿泵十字頭導(dǎo)板螺栓會發(fā)生斷裂，十字頭與導(dǎo)板之間會產(chǎn)生偏磨，損壞導(dǎo)板。

通過現(xiàn)場調(diào)研，對川渝地區(qū)井隊194塊報廢十字頭滑板逐一檢查分析，總結(jié)報廢原因主要有：十字頭滑板磨損拉槽嚴重?zé)o法修復(fù)；十字頭滑板偏磨嚴重?zé)o法修復(fù)；十字頭滑板厚度不能滿足使用要求；十字頭滑板摩擦過熱燒蝕無法修復(fù)；十字頭滑塊表面出現(xiàn)掉塊點蝕等。其發(fā)生概率統(tǒng)計見表1。

表1 十字頭導(dǎo)板報廢原因分析統(tǒng)計表

2 修復(fù)工藝

通過多次實際測量、試驗及應(yīng)用，確定十字頭導(dǎo)板的拉槽深度最大值不能超過0.5 mm，否則即判定為不具有可修復(fù)性（由于一旦切削量超過0.5 mm，切削量過大，加工誤差大，不能保證十字頭滑板表面的曲面精度，即表面輪廓度不達標準）。而在實際情況中，廢舊十字頭滑板的拉槽深度均在（0.1～0.5）mm，滿足切削修復(fù)的前提條件。

十字頭導(dǎo)板修復(fù)工藝步驟如下：①測量待修復(fù)加工的十字頭滑板，按拉槽損傷程度進行匹配分組；②結(jié)合十字頭滑板在泥漿泵中的安裝定位方式，裝夾一組4塊滑板；③在加工車床上調(diào)整4塊滑板在同一同心度，進行加工修復(fù)；④完成切削加工后，用拋光機對加工后表面粗糙度不達標的滑板進行打磨、拋光，達到產(chǎn)品規(guī)定的粗糙度Ra（2.3～3.2）μm；⑤最后進行檢查。修復(fù)前后的對比見圖1。

圖1 修復(fù)前后對比

3 工裝夾具的設(shè)計

為了使修復(fù)后的十字頭滑板能再次應(yīng)用于泥漿泵、滿足使用要求，減少修復(fù)加工對滑板的影響，模擬十字頭滑板在泥漿泵的安裝方式，決定按照泥漿泵內(nèi)4個定位臺階來確定所設(shè)計的工裝夾具內(nèi)的定位臺階尺寸與相對位置關(guān)系，測得在泥漿泵中對十字頭滑板起到安裝定位作用的4個臺階相對位置尺寸（圖2）。并根據(jù)一次固定4塊十字頭滑板的要求，將工裝夾具的4個定位臺階設(shè)計為4個內(nèi)圓。現(xiàn)場實物加裝十字頭導(dǎo)板如圖3所示。

4 鉆井現(xiàn)場試驗

2016年7月，在川鉆70504隊以及80001隊分別對所屬泥漿泵各1臺更換了2塊十字頭導(dǎo)板進行現(xiàn)場試用（圖4）。通過連續(xù)2個多月的使用狀況質(zhì)量追蹤，修復(fù)的十字頭滑板能在各種工況中正常使用，滿足生產(chǎn)需求，為推廣運用打下基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

（1）專用工裝夾具滿足安裝精度，且一次性可加工多塊導(dǎo)板，專用切削加工刀具滿足十字頭導(dǎo)板修復(fù)的精度與加工要求，使用修復(fù)后的十字頭導(dǎo)板的泥漿泵運轉(zhuǎn)正常。

（2）修復(fù)單塊十字頭導(dǎo)板可以直接創(chuàng)造效益約1125元人民幣。公司共有泥漿泵約200臺，每年需進行三保或中修。按每臺泥漿泵3塊下十字頭滑板，如按修復(fù)前的報廢率90.7%計算，每年可為公司降低成本61.22萬元人民幣。

（3）成功解決了修復(fù)泥漿泵十字頭滑板的問題，節(jié)約成本效果顯著。

圖2 裝夾十字頭導(dǎo)板

圖3 現(xiàn)場實物加裝十字頭導(dǎo)板

圖4 鉆井隊泥漿泵十字頭導(dǎo)板現(xiàn)場試驗