國內外鉆井泵發展的相關分析

李乃峰 李志華 李勇 程進前

【摘? 要】論文重點分析國內外鉆井泵的具體發展歷程和發展的實際情況，結合鉆井泵缸數和傳動方式加以分析，明確具體的發展趨勢，闡述具體的發展方向。

【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.

【關鍵詞】國內外;鉆井泵;發展趨勢

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

【中圖分類號】TE92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0186-02

1 引言

鉆井泵作為鉆機的“心臟”，在發展的進程中受到了廣泛的關注，在發展歷程中其技術逐步優化。油氣開采作業中，鉆井泵發揮著關鍵作用，通過合理選用鉆井泵，使井底鉆具保持著更理想的運作，提高作業效率，提高鉆具壽命，保證油氣開采效率穩步地提升。近年來，國家對地表深層、深海油氣開發大力的發展，應用性能匹配的鉆井泵，使其發揮出積極的價值。

2 鉆井泵的發展狀況分析

2.1 基本概述

縱觀鉆井泵的一百多年的發展歷史，傳統結構型的鉆井泵，發展至今天，已經轉變為富有時代特色的新型鉆井泵，相應的功能更加完善，傳統型雙缸雙作用泵，水功率低、流量和壓力波動大、結構形體笨重，不能滿足惡劣的鉆井工況，尤其是海洋鉆井的需要[1]。在20世紀40年代，新型鉆井工藝技術得以誕生，如噴射式鉆井工藝就是富有代表性的產物，加之井下動力鉆具的開發與應用，拓寬了鉆井泵的功能范圍。在20世紀60年代研發出的臥式三缸單作用鉆井泵，擁有著輕量化、泵效高的優勢，迅速占領市場。近年來，鉆井開采深度逐步增加，鉆井泵也更趨于大功率、大排量、高壓力，各新型設備開始研發并使用。

2.2 國外鉆井泵的發展狀況

國外鉆井泵的研制起步早，技術先進。以美國為例，其技術相對先進，俄羅斯則緊隨其后。在美國，重點以三缸泵為基礎，其特點是閥箱采用了L形結構，便于更換閥，對于易損件來說，有效延長其使用的壽命。殼體以及閥箱重點是運用了螺紋連接方式，機座則是運用了鋼板焊接的結構，保證了結構的穩定性。俄羅斯的三缸泵起步較晚，但是涉及的系列較多，覆蓋相對全面，特點有曲軸通過直軸和偏心輪共同組合而成，閥箱則是運用了I和L形結構加以打造。現階段，三缸泵實際占據國外鉆井泵中的主流市場，形成較為優良的發展態勢。雖然三缸泵的實際利用價值明顯，但是弊端不容忽視，在海洋油氣開采力度逐步增大的今天，三缸泵無法滿足其開采的需要，很多的國家開始積極地投入在新型鉆井泵的設計和研發中，如立式六缸單作用泵等，雖然技術并未成熟，但是象征著一個良好的開端。

2.3 國內鉆井泵的發展狀況

國內的鉆井泵技術在近50年的技術中進行了有效的研發，設計出融合了新時代特色的泵系列，如P系列、3NB系列三缸鉆井泵等，在世界上享譽盛名，達到了世界先進的水平[2]。而隨著鉆井工藝的發展和鉆井現場使用效率的優劣對比，F系列三缸鉆井泵的實際應用范圍越來越廣。

在國內，寶石和蘭石等可以視為國家鉆井泵發展現狀的代表。寶石鉆井泵的基本特征是運用了組裝式人字齒輪傳動模式，通過全加工合金剛曲軸，使得泵的使用價值明顯提升，同時強化了相應的功能，讓其在具體應用的階段，彰顯出自身的應用優勢。蘭石鉆井泵的基本特征是殼體機構運用了鋼板焊接的方式，對于內應力及時地消除，動力端則是借助于人字齒輪傳動的方式，將易損件的使用壽命穩步地提升。華北榮盛鉆井泵的特征是在充分吸收國內外同類產品優點，對傳統泵的結構和參數進行了優化，齒輪副采用整體式人字齒輪傳動，有效保證傳動扭矩大、工作平穩的狀態;曲軸采用合金鋼鑄件或整體鍛造，使得結構整體相對穩定，保證了泵運轉的平穩，提高了承載能力。四川宏華鉆井泵的特征是借助于交流變頻電機頂置的設計結構，將相應的泵運用至具體的實踐中，保證了實際運用的價值。

3 鉆井泵的具體發展趨勢

陸地以及淺海油氣資源受到了重視，成為了開采的主要對象，但是面對著資源的瀕臨枯竭，各國開始關注合理技術的采取，將注意力轉移到深海油氣的開發和利用中，實際運用到的鉆井泵技術得以完善，增加了研發的力度。由于海上作業難度較大，加之環境因素的深刻影響，當前鉆井泵無法達到理想的標準。實驗研究階段，五缸泵得以運用，憑借著優良的性能，成為了鉆井泵的未來發展對象，現階段正投入實驗的QDP-3000五缸鉆井泵就是具有代表性的產物。依照具體的工作表現，這種五缸泵在性能予以優化，重點表現在體積方面：五缸泵和三缸泵的功率相同，但是五缸泵的體積較小，質量上得到了有效的縮減，可以為海洋鉆井平臺適當地節省空間，保證泵的可移動性穩步提升[3]。再者是排量不均勻度上：五缸泵和三缸泵對比分析，五缸泵的排量不均勻度明顯小于三缸泵，僅占據到三缸泵的35%。由此證實了五缸泵屬于一項十分可行的研發成果，具有明顯的開發價值，但是五缸泵也有著自身的劣勢，易損件數目較多。現階段，國內外鉆井泵多是借助于鏈條和皮帶等進行傳輸，實際的效率較低，結構尺寸較大，會對海洋鉆井的發展產生不利影響。新型直驅式鉆井泵借助于電機可以完成有效的動力傳輸，將動力及時傳遞給泥漿泵，將中間傳動損耗加以消除，保證曲軸受力情況得到有效的緩解。對比傳統鉆井泵，直驅式鉆井泵的優勢更加明顯，如可以適當地縮減質量，體積較小，傳動效率較高，擁有相對低廉的制造成本。泵體的結構逐步的完善，進行了相對合理的優化，殼體本身的受力情況有所改變，泵的可移動性明顯提高。直驅式鉆井泵在實際使用過程中優勢明顯，其傳動性能優良，但是安裝較為嚴格，必須要合理地把控安裝的精度。面對石油技術的革新，直驅式鉆井泵擁有著良好的發展前景。

4 國內外鉆井泵的發展愿景

4.1 單作用泵的問題

因單作用泵的排量存在著不均勻度的問題，應該準確地判斷其與缸數之間的關系。在鉆井泵缸數逐步增加的過程中，泵的流量波動呈現出明顯減小的趨勢，奇數缸泵的流動波動情況明顯小于偶數缸泵，因此，通過適當地減小流動波動，可以將泵體本身的共振及噪聲加以縮減，以此延伸泵的使用期限。在科學技術穩步發展的進程中，應該積極地重視缸數的增加[4]。

4.2 直驅式鉆井泵的發展

直驅式鉆井泵可以將皮帶和鏈傳動模式加以轉變，滿足當前海洋鉆井的實際需要。在深海油田逐步開發的進程中，鉆井泵的功率和排量等呈現明顯增加的趨勢，可積極關注鉆井泵的可移動性方向。在鉆井泵功率及泵壓逐步增大的過程中，應該注重其基本的壽命和穩定性的提升標準。

4.3 信息技術的應用趨勢

面對信息化時代，鉆井泵呈現出機電融合的發展趨勢，通過將智能化技術、自動化技術等融為一體，同時結合無線光纖傳感技術的應用價值，使得鉆井泵的易損件得到有效的監測，保護鉆井泵的使用成效，同時維護其各個部件的完整性和穩定性。

5 結語

縱觀國內外發展趨勢，國外鉆井泵趨向于規范和標準，甚至已經實現了通用化的目標。國內的鉆井泵因技術保密，各生產廠家制造的過程不同，導致技術參數和產品的質量無法同步，因此，標準化及通用性目標難以實現。需考慮科學合理的研發成果，以新技術和新工藝為出發點，制造出符合國內外鉆井需要的新型設備，以此達到理想的應用。

【參考文獻】

【1】丁慧.無模型自適應控制算法在控壓鉆井自動控制系統中的應用[J].科技經濟市場，2018（01）：12-15.

【2】黃干廷.淺談鉆井工程參數隨鉆監控技術對現代鉆井工程異常的分析判斷[J].化工管理，2016（20）：122+124.

【3】王雙威，張潔，趙志良.國內外鉆井及儲層改造過程中致密砂巖氣藏儲層保護技術現狀研究——論適用于塔里木油田致密砂巖氣藏儲層保護技術[J].內蒙古石油化工，2014，40（23）：108-112.

【4】張簫鈴.夯實基礎 苦練內功 努力開拓國內外鉆井市場——訪江蘇石油勘探局副總經濟師、鉆井處處長張錦宏[J].石油工業技術監督，2003（11）：13-14.