钻井泵十字头导板修复工艺研究

郭茂磊，何建春，刘 敏，谢绍祥，马国瑜

（川庆钻探工程有限公司川西钻探公司，四川成都 610051）

0 引言

钻井泵是钻井施工作业中的关键设备。如果把泥浆比喻成钻井作业中的血液，那么泥浆泵就是为钻井生产供血的心脏，因此，它在钻井生产中作用非常重要。随着川渝地区钻井作业设计井深的增加，在长期高压、高负载运行工况下，经常会发生泥浆泵十字头和导板的磨损拉槽等失效情况。因此，综合考虑经济性原则和安全性原则，对钻井泵十字头导板修复工艺进行研究十分必要。

1 磨损原因分析

磨损原因主要有：①当泥浆泵重负荷运转时，泥浆泵动力端十字头和导板之间的低强度润滑膜会被破坏，运动副之间会产生干摩擦，当十字头导板承受的压力载荷超过其硬度值时，十字头表面会磨损导板面，导致拉槽磨损；②泥浆泵液力端与动力端连接的盘根盒发生刺漏后，泥浆进入动力端，导致动力端润滑油被污染，从而使十字头与导板之间发生磨损；③泥浆泵长时间重负荷运转时，固定泥浆泵十字头导板螺栓会发生断裂，十字头与导板之间会产生偏磨，损坏导板。

通过现场调研，对川渝地区井队194块报废十字头滑板逐一检查分析，总结报废原因主要有：十字头滑板磨损拉槽严重无法修复；十字头滑板偏磨严重无法修复；十字头滑板厚度不能满足使用要求；十字头滑板摩擦过热烧蚀无法修复；十字头滑块表面出现掉块点蚀等。其发生概率统计见表1。

表1 十字头导板报废原因分析统计表

2 修复工艺

通过多次实际测量、试验及应用，确定十字头导板的拉槽深度最大值不能超过0.5 mm，否则即判定为不具有可修复性（由于一旦切削量超过0.5 mm，切削量过大，加工误差大，不能保证十字头滑板表面的曲面精度，即表面轮廓度不达标准）。而在实际情况中，废旧十字头滑板的拉槽深度均在（0.1～0.5）mm，满足切削修复的前提条件。

十字头导板修复工艺步骤如下：①测量待修复加工的十字头滑板，按拉槽损伤程度进行匹配分组；②结合十字头滑板在泥浆泵中的安装定位方式，装夹一组4块滑板；③在加工车床上调整4块滑板在同一同心度，进行加工修复；④完成切削加工后，用抛光机对加工后表面粗糙度不达标的滑板进行打磨、抛光，达到产品规定的粗糙度Ra（2.3～3.2）μm；⑤最后进行检查。修复前后的对比见图1。

图1 修复前后对比

3 工装夹具的设计

为了使修复后的十字头滑板能再次应用于泥浆泵、满足使用要求，减少修复加工对滑板的影响，模拟十字头滑板在泥浆泵的安装方式，决定按照泥浆泵内4个定位台阶来确定所设计的工装夹具内的定位台阶尺寸与相对位置关系，测得在泥浆泵中对十字头滑板起到安装定位作用的4个台阶相对位置尺寸（图2）。并根据一次固定4块十字头滑板的要求，将工装夹具的4个定位台阶设计为4个内圆。现场实物加装十字头导板如图3所示。

4 钻井现场试验

2016年7月，在川钻70504队以及80001队分别对所属泥浆泵各1台更换了2块十字头导板进行现场试用（图4）。通过连续2个多月的使用状况质量追踪，修复的十字头滑板能在各种工况中正常使用，满足生产需求，为推广运用打下基础。

5 结论

（1）专用工装夹具满足安装精度，且一次性可加工多块导板，专用切削加工刀具满足十字头导板修复的精度与加工要求，使用修复后的十字头导板的泥浆泵运转正常。

（2）修复单块十字头导板可以直接创造效益约1125元人民币。公司共有泥浆泵约200台，每年需进行三保或中修。按每台泥浆泵3块下十字头滑板，如按修复前的报废率90.7%计算，每年可为公司降低成本61.22万元人民币。

（3）成功解决了修复泥浆泵十字头滑板的问题，节约成本效果显著。

图2 装夹十字头导板

图3 现场实物加装十字头导板

图4 钻井队泥浆泵十字头导板现场试验