3NB1300C泥漿泵液力端常見的現場故障判斷與分析

潘俊青 趙成霞 楊凱

摘 要：本文通過對50L鉆機配套的蘭石產3NB1300C泥漿泵故障分析判斷，講解泥漿泵的結構與工作原理，結合生產使用過程中的典型故障原因分析，針對故障類型及時采取相應的措施，提高鉆井泵使用的效率，從而提高生產時效，減少故障時間，創造良好的經濟效益。

關鍵詞：液力端；缸套；活塞；凡爾體

1. 3NB1300泥漿泵液力端的結構及工作原理簡介

1.1 3NB1300泥漿泵液力端結構

主要是直通式三缸單作用結構，直通式布置方案的流道直，液缸內余間隙小，有利于液缸吸入，而吸入充滿的問題在高速的三缸單作用泵上比較突出，直通式方案的缺點是取出吸入閥座比較困難，這也給故障的判斷與處理帶來了困難。液力端包括缸體、缸套、活塞、吸入閥、排出閥等部件，結構如圖：

1.2 3NB-1300C鉆井泵工作原理

活塞下行，鉆井液在大氣壓的作用下，推開吸入閥，進入缸內，直到活塞到最低端完成鉆井液的吸入過程；當活塞前行，鉆井液在缸內受擠壓，吸入閥在彈簧作用下關閉，當壓力升高時排出閥被打開，鉆井液被活塞推出，經由排出閥和排出管排出，完成排出過程。

2.鉆井泵的液力端常見的幾種影響鉆井液壓力的故障

鉆井泵的壓力一般為鉆井泵排出的鉆井液壓力，長期以來，一般鉆井泵輸送的洗井液為鉆井液，由于凈化系統的處理能力與鉆井液的配方不同，當鉆井液中含有比較多的固相或含砂較多時，鉆井泵在長時間的往復式運動下，活塞與缸套，凡爾體與凡爾座之間會發生疲勞與磨損，或其它因質量問題造成的其它故障，使正在正常運轉的鉆井泵產生壓力波動，進而影響了正常的鉆井生產，特別是現在使用無線隨鉆儀器以來，壓力的波動直接影響了信號的傳輸，使地面導向數據難以準確，直接危害到鉆井的安全生產。

液力端常見的幾種故障：（1）缸套、活塞的損壞與磨損。缸套與活塞的損壞包括幾種情況：一是正常的磨損，使配合間隙增大。二是活塞膠碗損壞。（2）凡爾體與凡爾座的損壞。凡爾體與凡爾座的損壞有幾種情況，一是本體密封面刺壞，二是質量問題造成的扶正塊斷裂，三是彈簧斷裂，四是扶正壓板脫落等。（3）凡爾體卡死或異物阻卡。凡爾體卡死原因較多，但現場異物卡死現在也時有發生，比如泥漿凈化不嚴格，上水管膠皮脫落等。（4）上水管密封不嚴。（5）空氣包壓力不足。（6）蝶閥不完全打開，影響上水。（7）吸入口沉砂太多，易堵。（8）泥漿液面不夠。

3.泵液力端故障對壓力的影響

一般3NB-1300C泥漿泵的故障，大多都對泵壓產生不同的影響，主要表現為壓力降低或壓力波動，這里應該將它區分開來。

3.1造成泵壓降低的幾個常見故障與判斷：

3.1.1故障現象

當泵壓降低時，主要有這幾種常見故障：（1）活塞與缸套刺壞，（2）凡爾體與凡爾座刺壞。當我們發現泵壓降低時，我們首先要排除的是地面設備的故障或其他原因，除了液力端的問題外，我們還要分析地面故障，主要需考慮：柴油機轉數是否調整；地面高壓管匯閘閥是否刺壞；泵保險凡爾是否損壞造成的鉆井液短路；鉆井液性能是否有變化；鉆具是否有刺穿。

3.1.2故障判斷

以上原因對壓力的影響主要表現在：（1）缸套、活塞、凡爾體及凡爾座刺壞使正常顯示的泵壓緩慢下降，但無波動現象發生，一般情況下泵壓下降1MPa我們就會發現，判斷這類故障也及其簡單；（2）柴油機轉數的調整，對泵壓的影響因為調節的輻度大小影響也不一樣，但絕不會引起泵壓的波動，泵壓平穩降低或增大；（3）高壓閘閥刺壞對泵壓的影響比較顯著，一般在發現泵壓下降1MPa時我們就可以及時的發現，如發現較晚，則泵壓持續下降，但泵壓無波動，這種現象可以根據回水管的回液或溫度或聲音來判斷；（4）泵保險凡爾刺壞或短路，凡爾的活塞刺壞易被操作者忽略，在發現泵壓下降后，有好多忽略了檢查這里，以致于誤判斷為井下鉆具的故障，給生產帶來不必要的損失，保險凡爾刺壞忽略判斷主要發生在回液管與上水管相聯或與鉆井液罐相聯的情況下，對壓力的影響與其它的現象區別在于壓力變化的大小，開始時與閘閥刺壞凡爾體、凡爾座刺壞相同，但后期壓力下降輻度較大；（5）泥漿性能的變化對壓力的影響一般不是很大，是能夠及時發現的。

3.2造成泵壓波動的幾個常見故障與判斷：

3.2.1上水管密封不嚴或者上水管損壞

這種現象表現在上水管有抽氣現象，或者有鉆井液滲漏，判斷與解決比較容易，因為有空氣進入可引起壓力的波動，可表現在壓力表指針上下浮動，水龍帶晃動，壓力波動范圍根據上水管損壞程度略有不同，但一般在1-1.5MPa之間晃動，水龍帶晃動不劇烈。

3.2.2空氣包無壓力或壓力數值較小

空氣包無壓力或預充壓力較小，在其他密封件無過大磨損的情況下，可表現為壓力表浮動范圍小，水龍帶晃動不劇烈并有規則的晃動，一般情況下，我們必須將空氣包充到設計泵壓的30%，一是減少壓力的波動，二是可以使故障判斷不致于復雜化。

3.2.3凡爾體卡死或者被異物卡死，無法關閉

這種現象在鉆井現場中時有發生，而且判斷起來比較困難，發生的原因主要有：

（1）彈簧斷裂后，凡爾體卡死，無法關閉進水口；

（2）扶正壓板翻轉后凡爾體無法回到原位關閉進入口（主要發生在設備老化，缸體上部被扶正壓板撞擊出坑槽）；

（3）凡爾體扶正塊損壞或者脫落，造成凡爾體無法開啟或者無法關閉；

（4）凡爾體卡死后，3NB-1300C泵一般多發生在吸入閥，凡爾體卡死后造成吸入口無法關閉，使排出過程無法正常進行，泵壓不但下降幅度較大一般在3-4MPa之間，而且伴著水龍帶劇烈的晃動，缸體內無太大的聲響，上水管膨脹幅度也開始劇烈起來，我們可以根據這幾種現象來初步判斷是閥體卡死，對于三缸來說，我們還要進一步判斷是哪一個閥體卡死，我們主要根據《拉桿法》來判斷：當凡爾體卡死后無法關閉吸入口，當活塞在前推的過程中，泥漿在壓力作用下不再頂開排水凡爾，而經上水凡爾又回到了上水管，我們從圖可以看出，當活塞前推時壓力就會傳遞到上水管外壁，使上水管在壓力作用下膨脹，相反，當活塞后移時，作用在上水管壁上的壓力釋放，并在大氣壓的作用下收縮，活塞一來一往致使上水管在拉桿前推與后移這一范圍內產生膨脹與收縮，根據上水管這個現象與拉桿活動相對應，就可判斷出是哪一個凡爾體卡死，再根據箱體內的聲響就可以準確無誤的判斷了。

3.2.4活塞與缸套的磨損對壓力的影響

隨著使用時間的延長，活塞與缸套之間的間隙將會越來越大，或者是膠碗失去了塑性，在這種情況下，當活塞在完成吸入過程時不但通過吸入口吸入泥漿也將會在活塞與缸體的間隙內進入空氣，當活塞完成排出過程時，因為缸套與閥腔內進入了空氣，致使壓力失去平衡，產生壓力波動，因為吸入的空氣量不同則產生的壓力波動也將不同，空氣量少剛波動幅度也小，水龍帶晃動幅度也小，當吸入的空氣量多時壓力波動幅度也大，水龍帶的晃動幅度也劇烈起來，泵壓下降可達3-4MPa.與凡爾體卡死時的波動幅度相差不多，但是因為有空氣的吸入，活塞在前推剛開始時會產生錘擊現象，致使動力端可明顯聽到撞擊的聲音。一般可根據動力端的撞擊聲音可判斷缸套活塞已經磨損嚴重，此時應及時更換缸套與活塞。