石油钻井泥浆泵的维修方法分析

成 强

（大庆油田钻探工程公司钻井一公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

对于泥浆泵的维护不仅需要在使用过程中对可能存在的故障加以了解，并掌握解决方法，同时在日常工作中需要做好维护保养，确保泥浆泵使用质量。

1 泥浆泵分类

（1）按照缸数，泥浆泵可分为单缸泵、双缸泵以及三缸泵。

（2）按照作用，泥浆泵可为单作用和双作用两种：单作用是指活塞进行一次往复，进行一次排出和吸入；双作用为活塞将泵液缸分为两个缸室，每个缸室内均有排出阀和吸入阀，活塞进行一次往复则进行两次排出和吸入。按照活塞形式分为柱塞泵和活塞泵。

（3）按照泵液缸的布置形式，泥浆泵可分为立式泵和卧式泵。

2 泥浆泵工作原理

泥浆泵属于配置纵向钻孔泥浆输送活塞式往复泵，与常规往复泵的工作原理相似。其中，泥浆泵主要有动力端和液力端两部分组成，动力端主要由连杆、曲柄、偏心轴组成，而液力端主要由吸入阀、排出阀、吸入管、活塞、泵缸组成。在石油行业中，进行钻井作业时，钻头钻进过程中需要泥浆随钻头进入作用空间，在整个钻进过程中泥浆泵发挥着重要作用。为确保钻进施工的顺利进行，需要泥浆泵在作业时对钻头进行冷却、驱动钻进以及清洗钻机，同时将作业产生的岩体碎屑带出作业井。在实际施工中，一般情况下通过正循环方式进行钻探施工，保证足够的压力，充分应用中心钻、高压软管、水龙头等设备。泥浆泵可以将冲洗液、泥浆输送至钻井前沿，实现破碎岩层、驱动钻进、冷却钻头作用，并将碎屑带出，较为常用的泥浆泵为柱塞式泥浆泵和活塞式泥浆泵。在钻进过程中，发动机提供足够的动力，带动曲轴旋转，之后曲轴为柱塞或者活塞提供扭矩进行往复运行。在钻进过程中排出阀和吸入阀交替打开与关闭，实现泥浆输送与循环冲洗。

具体工作流程：发动力提供动力通过链轮或者皮带轮带动曲柄以及主动轴旋转，曲柄由水平位置进行逆时针旋转时，活塞移动到下至点，曲柄此时旋转180°，此过程为吸入过程；之后活塞向左上止点运动，泵液缸内液体压力升高，关闭吸入阀，推开吸入阀，活塞挤出泵液，活塞移动至上止点液体全部排出，此过程为吸入过程。曲柄连续性旋转，实现泵的排出和吸入[1]。

3 石油钻井泥浆泵维修工作存在的问题

3.1 维护工作开展力度不足

在石油钻井泥浆泵维护工作中存在的主要问题是维护工作不及时、固定维护开展不足等。由于受多种因素的影响，钻井泥浆泵维护工作无法充分落实。在实际工作钻井工作中，往往泥浆泵出现问题后才开展相应的维护工作，这会影响钻井施工的有序开展。因为维护工作开展力度不足，故障会对泥浆泵造成严重损坏，缩减其使用年限。一旦设备发生故障通常需要进行大规模的维护，增加维护成本，对石油企业的经济效益造成一定影响。另外，因为重视程度不高，没有根据钻井施工需求制定相应的维护管理制度，导致泥浆泵维护工作的开展无章可循、无据可依，影响钻井生产作业正常进行。

3.2 防护工作不到位

钻井施工的环境较为复杂、恶劣，有腐蚀性气体、粉尘大、湿度高等特点，因此在施工过程中需要做好泥浆泵的防潮、除锈、防尘、封存工作，否则将对泥浆泵造成严重的损坏与腐蚀。在施工过程中，维护工作独立存在，即使用者不负责泥浆泵的维护工作、维护人员不负责泥浆泵改造更新，维护工作设置过于分散，这不仅会导致管理工作不能有效开展，还会使泥浆泵存在的技术问题、耗能问题、质量问题以及费用问题无法进行统一划分，导致泥浆泵频繁出现故障，影响钻井工作进展。

3.3 维护人员综合素质较差

现在部分石油企业过于注重经济效益的提升，而忽略了相关设备的维护管理，因为重视程度不足，对于维护人员的聘用只是对其学历进行判断、没有进行技能水平审查。维护人员只能进行基本故障维护，出现比较复杂的问题时企业需要通过外包方式聘用企业外人员进行维护，增加设备维护管理费用。另外，企业没有开展维护人员上岗前的培训工作，维护人员平均技能水平偏低。最后，高理论知识储备、高技能水平维护人员稀缺，导致泥浆泵维护工作无法有效开展。

4 泥浆泵常见故障及维护方式

4.1 口环和叶轮

叶轮故障大部分是因为气体腐蚀、固体吸入、金属损坏等因素引起的，口环故障则多数是因为安装穿量不当导致的磨损损坏，叶轮背帽松动也可能导致口环损坏。口环和叶轮故障，往往通过更换的方式进行维护。

4.2 机械密封

机械密封的主要作用是避免液体漏出，机械密封损坏导致渗漏故障占全部泵渗漏情况50%，将会对泥浆泵运行产生直接影响，泵转子将会出现较大的轴向窜动。安装机械密封时，要确保轴向窜动控制在0.1 mm，辅助密封和周过盈量要适中，确保径向密封的同时动环装配能够灵活移动。

4.3 泵轴

泵轴属于转子核心零件，上面装有轴套、叶轮等，在泵体中高速旋转。如果泵轴弯曲或泵轴与轴承座同轴度存在较大偏差，就会导致叶轮、密封环、泵壳、导叶轮出现严重磨损，同时泵体将会出现振动，增加轴向推力。如果泵壳未发生破裂且弯曲度大于0.06 mm，则可以通过螺旋压力机进行校直恢复使用。一旦泵轴出现严重磨损，则可以通过补焊方式进行修复。

4.4 联轴器间隙

泥浆泵在运行过程中，平衡盘不断磨损，转子将向吸入口方向位移，因此，在检修泥浆泵时需要调整联轴器间隙。考虑到泵轴的热胀冷缩问题，要确保联轴器间隙比规定值大2～3 mm。

4.5 平衡装置

当平衡盘和平衡环磨损超过2 mm、表面凹凸不平时，则需要首先对泵壳凹槽进行补焊研磨，在平衡环和泵壳结合位置加3 mm厚聚四氟乙烯垫片，这样能有效避免补焊之后手工研磨导致表面不平所引发的问题，同时垫片要选择硬度适中的材料。如果磨损情况过于严重，则需要更换平衡盘和平衡环。

5 石油钻井泥浆泵的维修方法

5.1 规范泥浆泵使用

在钻井施工中泥浆泵能够有效提升钻进效率，降低孔内事故发生概率，为实现泥浆泵的正常稳定使用，需要端正工作态度，对泥浆泵进行认真维护管理。首先需要检查泥浆泵的各个零件，确保随泵工具以及防护罩齐全，一旦出现故障能及时找出故障发生部位，在第一时间开展维护工作。其次要确保泥浆泵的技术状况和性能良好，各个零件无界响、无松旷、无冲击、开关灵活，设备密封良好，安全阀可靠灵活。然后确保泵在额定功率内运行，确保各个齿轮啮合良好、轴承润滑良好。最后，当设备运行过程中外壳温度低于50℃，在天气炎热情况下需要做好遮阳工作，并构建维护档案、做好泥浆泵的维护记录。

在钻井施工现场安装泥浆泵时，需要确保安装地面平整、坚实，并使用地脚螺栓固定，需要通过测线对中间轴、发动机检查，观察传动皮带的位置，检查皮带轮平行度。在使用前需要再次检查泵各个零件、部件的紧固情况，例如，检查十字头和拉杆连接情况，十字头套筒、滑套以及拉杆轴瓦配合度；检查排出阀、吸入阀情况，观察滤水器活阀状态、进水孔通畅情况；检查离合器，使用前确保曲轴箱内、轴承加有足够的润滑油；检查压力表、三通水门、安全阀反应灵敏度；检查密封件密封情况，如果存在漏气情况需要及时对部件进行更换，并对液压油情况进行检查；盘活皮带轮，检查装配情况，对活塞的松紧度进行调整。在开泵前需要通过吸入阀向吸入室和吸水管内引水，将离合器手柄置于皮带轮中转位置。开机时要观察皮带轮旋转方向，确保旋转方向与指示方向一致。如果出现皮带轮反转则可能是三相电接反，对三相电接线进行调整即可解决问题。

5.2 通过先进技术修复泥浆泵

随着科学技术的不断进步，堵漏技术、无电焊接技术、纳米颗粒复合电刷镀技术、高速电弧喷涂技术、纳米固体润滑干膜技术、划伤快速填补技术、纳米减摩与原位动态自修复技术、离子复合渗技术、结构贴片修复技术、耐磨修补技术等逐渐应用至泥浆泵维护工作中，先进技术的应用对于实现泥浆泵维护信息化、智能化、自动化发展等有重要作用。

5.3 泥浆泵的保养

（1）需要检查泥浆泵各个运动零件润滑情况，曲轴箱需要定期换油、加油，在进行换油、加油时需要使用无杂质润滑油。

（2）使用泥浆泵时，需要确保运行过程中无异响，对泵密封松紧程度进行调整，不可存在泄漏情况。确保泥浆泵离合器处于正常运行状态，不可将润滑油滴落到离合盘上。在使用时需要确保滤水器沉浸储水池冲洗液面下0.2 m，与池底距离保持在0.3 m，在滤水器上包裹过滤装置，避免杂物吸入。

（3）需要定期清理泥浆泵，在清洗过程中避免将冲洗液冲洗至曲轴箱和其他零部件上。

（4）当泥浆泵长时间停止使用时需要放出泵内的油和水，彻底清理泵零件上的泥土，并在安全阀内孔、顶套、缸套、栓塞杆、拉杆、十字头上涂抹黄油[2]。

5.4 加强泥浆泵维护重视度

首先，石油企业需要加强重视，在提升企业经济效益的同时认识泥浆泵维护管理的重要性。定期开展泥浆泵维护工作能够有效避免泥浆泵在使用过程中频繁故障，降低故障发生概率，减少严重故障发生次数，确保钻井施工顺利开展的同时减少设备维护成本。

其次，企业需要对泥浆泵使用、维护工作进行整合，确保泥浆泵在使用过程中如果出现问题能够及时进行故障处理。

最后，企业需要积极开展定期培训工作，邀请设备供应商或者相关领域专家前往维护部门进行培训工作，维护人员需要对日常工作中遇到的问题进行记录，在培训讲座中咨询相关问题，不断提升自身技能水平。另外，在人员聘用方面，企业不可单一要求其具备较高的文化水平，同时还要对其技能水平进行审查，确保其在泥浆泵维护工作中能从容应对、规范操作。

6 总结

在石油钻井施工中，因为施工环境恶劣，泥浆泵设备会出现不同程度的腐蚀问题，在长期的使用过程中难免出现故障或问题。因此，需要做好日常维护工作，对常见故障加以充分了解，当故障发生时能够及时采取相应措施加以解决。石油企业需要加强人员的培训工作，提升人员的维护技能，为钻井工作的有效开展提供保障。