The critical role of mud pumps in oil extraction

Буровой насос является незаменимым ключевым оборудованием в нефтяной буровой технике, в процессе разведки и разработки нефти буровой насос несет важную задачу по транспортировке бурового раствора, и его производительность напрямую влияет на эффективность, безопасность и стоимость буровых работ. С разработкой нефтегазовых ресурсов в глубоких пластах и сложных геологических условиях технический уровень буровых насосов также постоянно совершенствуется, оказывая мощную поддержку развитию нефтяной промышленности.

一.Раскрыт принцип работы грязевого насоса

Буровой насос, как незаменимое ключевое оборудование в добыче нефти, его рабочий принцип содержит точную механическую мудрость и эффективные приложения механики жидкости. В настоящее время поршневые буровые насосы и плунжерные буровые насосы являются двумя наиболее распространенными типами в области добычи нефти.

Возьмите поршень. грязевой насос Например, его питание обычно поступает от мощного дизельного двигателя или высокоэффективного электродвигателя. Эти источники питания передают вращательное движение коленчатому валу насоса через ряд прецизионных передач, таких как ремни, приводные валы и шестерни. Каждый оборот коленчатого вала приводит в движение связанную с ним крейцкопфную головку, которая, в свою очередь, толкает поршень в возвратно-поступательном линейном движении в цилиндре насоса.

В процессе этого возвратно-поступательного движения всасывание и нагнетание шлама может быть реализовано упорядоченным образом. Когда поршень движется назад, пространство внутри цилиндра насоса постепенно увеличивается, давление уменьшается, образуя локальную среду отрицательного давления. В это время, во внешнем мире под действием атмосферного давления, грязь в грязевом бассейне будет как невидимая рука способствовать быстрому отталкиванию от всасывающего клапана, вливаясь в цилиндр насоса, этот процесс известен как процесс вдыхания. Когда поршень движется вперед, грязь в цилиндре насоса сжимается, и давление резко возрастает. Когда давление достигает определенного уровня, достаточного для преодоления сопротивления выпускной трубы, выпускной клапан будет выталкиваться, шлам будет сильно выходить из цилиндра насоса, по трубопроводу высокого давления к месту, где он нужен, это процесс нагнетания. Это процесс нагнетания. Таким образом, поршень продолжает совершать возвратно-поступательные движения, всасывающий и нагнетательный клапаны попеременно открываются и закрываются, а буровой раствор непрерывно циркулирует в системе добычи нефти под действием насоса.

Принцип работы плунжерного грязевого насоса аналогичен принципу работы поршневого грязевого насоса, который также использует двигатель для вращения коленчатого вала, а вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательное линейное движение плунжера в цилиндре через крейцкопф. Разница заключается в том, что плунжер плунжерного грязевого насоса и цилиндр используют более плотный метод уплотнения, что позволяет ему выдерживать более высокое давление и превосходить некоторые из чрезвычайно жестких требований к давлению в операциях по добыче нефти.

В процессе бурения нефтяных скважин буровой насос подает буровой раствор, который играет важную роль по определенному пути циркуляции. Буровой раствор сначала всасывается в буровой насос из грязевого отстойника, нагнетается насосом и преобразуется в жидкость высокого давления, которая поступает в центральное отверстие колонны бурильных труб через шланги высокого давления и краны. Затем буровой раствор высокого давления устремляется прямо в нижнюю часть буровой коронки, где буровой раствор быстро поглощает большое количество тепла, выделяемого буровой коронкой в процессе высокоскоростного вращения, режущего породу, эффективно снижая температуру буровой коронки и продлевая срок ее службы; с другой стороны, он быстро обволакивает и переносит куски породы, срезанные буровой коронкой, и возвращается на землю вместе с потоком бурового раствора по кольцевому зазору между буровой штангой и стенкой скважины. Грязь, поднимающаяся обратно на поверхность, переносит обломки породы в систему очистки грязи, где обломки породы отделяются для надлежащей обработки, а очищенная грязь возвращается в грязевой бассейн для начала следующего цикла циркуляции, тем самым формируя эффективную и стабильную систему циркуляции грязи.二.Ключевая роль буровых насосов в добыче нефти

В нефтедобыче эта огромная и сложная инженерная система, буровой насос каждой операции, связаны с успехом или неудачей всей горнодобывающей операции. Далее давайте рассмотрим буровой насос в добыче нефти в нескольких ключевых ролях.

1.Охлаждение и смазка сверла

В процессе бурения нефтяных скважин, когда буровое долото вращается с очень высокой скоростью, разрезая твердую породу, оно будет выделять много тепла. Это тепло, если его вовремя не отводить, приведет к резкому повышению температуры бурового долота, что приведет к снижению производительности материала бурового долота и серьезным проблемам, таким как повышенный износ, деформация и даже трещины, что значительно сократит срок службы бурового долота.

Грязевой насос через эффективную систему транспортировки, будет иметь хорошие охлаждающие свойства бурового раствора, постоянно транспортируемого к частям буровой коронки. Буровой раствор похож на слой текущей «охлаждающей жидкости», плотно обволакивающей буровую коронку, быстро поглощая тепло, выделяемое буровой коронкой в процессе резки породы, так что температура буровой коронки всегда поддерживается в безопасном диапазоне.

Во время интенсивного трения между долотом и породой, буровой раствор образует тонкую смазочную пленку между ними, что значительно снижает коэффициент трения между долотом и породой, а также уменьшает потери на трение на долоте. Это не только делает вращение бурового долота более плавным, снижает крутящий момент и энергопотребление буровых инструментов, но и дополнительно снижает износ бурового долота и повышает эффективность бурения бурового долота.

2. Перенос обломков породы и поддержание чистоты скважины.

По мере того, как буровое долото продолжает бурить под землей, будет образовываться большое количество щебня. Если эти щебни не удалять из скважины своевременно, они могут накапливаться внутри скважины, что приведет к ряду серьезных проблем. Во-первых, накопление щебня увеличивает крутящий момент и сопротивление бурового инструмента, затрудняя вращение инструмента и даже может привести к заклиниванию, в результате чего вся операция по бурению будет прервана. Во-вторых, накопление щебня также может повлиять на форму и размер скважины, что приведет к неравномерной деформации скважины, что создаст большие трудности для последующих операций по обсадке и цементированию.

Буровой насос транспортирует буровой раствор на дно скважины с определенной скоростью потока и давлением с помощью своей мощной насосной мощности. На дне скважины буровой раствор хорошо смешивается с щебнем, разрушенным буровым долотом, а затем переносит этот щебень вверх по кольцевому зазору между бурильной трубой и стенкой скважины и, наконец, выносит щебень из скважины. Для того чтобы обеспечить плавный вынос шлама, буровой раствор должен иметь правильную скорость потока и вязкость.

В реальных операциях по добыче нефти поддержание чистоты скважины имеет решающее значение для повышения эффективности бурения и обеспечения безопасности эксплуатации. Благодаря непрерывной работе бурового насоса щебень из скважины выводится вовремя, что позволяет буровому долоту всегда воздействовать на свежую поверхность породы, избегая потерь энергии, вызванных повторным дроблением щебня, и повышая эффективность бурения.

3. Стабилизация стенки скважины и предотвращение обрушения

В процессе бурения нефтяных скважин устойчивость стенки скважины является важнейшим вопросом. Подземные геологические условия сложны и изменчивы, природа и структура пород различны, стенка скважины уязвима к обрушению под действием пластового давления, давления бурового раствора, инфильтрации грунтовых вод и других факторов. После обрушения стенки это приведет не только к прерыванию буровых работ, но и к повреждению бурового инструмента и даже к серьезным несчастным случаям, связанным с безопасностью, таким как выброс.

Буровой раствор, закачиваемый буровым насосом, играет ключевую роль в стабилизации стенки скважины. Когда буровой раствор закачивается в скважину, твердые частицы в буровом растворе постепенно оседают на стенке скважины и плотно прикрепляются к стенке, что играет роль в поддержании стенки и предотвращении ее обрушения. Образование глинистой корки тесно связано с эксплуатационными характеристиками бурового раствора, содержание твердой фазы в буровом растворе, распределение размеров частиц, характеристики водоотдачи и т. д. будут влиять на качество и устойчивость глинистой корки. Например, свойство водоотдачи бурового раствора должно быть умеренным, если водоотдача слишком велика, это приведет к тому, что глинистая корка будет слишком толстой и рыхлой, что повлияет на ее поддерживающий эффект на стенку скважины; при слишком малой водоотдаче она может не сформировать эффективную глинистую корку.

4. Передача мощности и приведение в действие скважинных инструментов

В процессе добычи нефти для достижения эффективного бурения часто необходимо использовать некоторые скважинные инструменты, такие как турбинные буровые инструменты, винтовые буровые инструменты и т. д. Эти скважинные инструменты могут преобразовывать энергию бурового раствора в механическую энергию для приведения в действие бурового долота, тем самым повышая эффективность бурения. грязевой насос является ключевым оборудованием для обеспечения питания этих скважинных инструментов.

Буровые насосы подают буровой раствор в скважину под высоким давлением, а буровой раствор под высоким давлением поступает в турбинный буровой инструмент или винтовой буровой инструмент, а затем толкает рабочее колесо или винт внутри него для вращения. Затем вращение рабочего колеса или винта передается на буровое долото через приводной вал, так что буровое долото получает дополнительную вращательную мощность для достижения эффективного бурения. По сравнению с традиционным методом, когда поверхностная буровая установка напрямую приводит в действие буровое долото, использование буровых насосов для привода скважинных инструментов имеет ряд преимуществ. Во-первых, скважинный инструмент может находиться ближе к буровому долоту и напрямую передавать мощность на буровое долото, что снижает потери в процессе передачи энергии и повышает эффективность бурения. Во-вторых, этот метод может снизить нагрузку на поверхностную буровую установку, уменьшить износ оборудования и частоту отказов.

Нефть как важный энергетический ресурс, с непрерывным углублением добычи нефти, обычные нефтяные и газовые ресурсы постепенно сокращаются, сложность добычи увеличивается, и приходится сосредотачиваться на глубоководных, глубоких и других сложных областях. Эти области горнодобывающей среды суровые, производительность и надежность грязевых насосов и другого оборудования выдвигают более высокие требования. В будущем технология грязевых насосов, как ожидается, достигнет крупных прорывов в ряде ключевых областей, что принесет революционные изменения в нефтедобывающую промышленность. С точки зрения энергосбережения исследователи будут работать над разработкой более эффективных конструкций насосов и систем привода, чтобы снизить потребление энергии грязевыми насосами. С точки зрения защиты окружающей среды, грязевые насосы будут уделять больше внимания снижению воздействия на окружающую среду. С одной стороны, разработка грязевых сред с низким уровнем загрязнения, снижение содержания вредных веществ в шламе, снижение загрязнения почвы и воды. С другой стороны, улучшение технологии герметизации и механизма очистки утечек грязевых насосов, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды утечкой шлама. Интеллектуальные также будут важным направлением для будущего развития грязевых насосов. Будущие буровые насосы будут оснащены более совершенными датчиками и интеллектуальными системами управления для достижения всестороннего мониторинга и прогнозируемого обслуживания рабочего состояния насоса. Благодаря анализу больших данных и технологии искусственного интеллекта, анализу в реальном времени рабочих данных насоса, предварительному прогнозированию отказов оборудования, своевременному техническому обслуживанию и ремонту, чтобы избежать потерь, вызванных простоем оборудования. Интеллектуальные буровые насосы также достигнут глубокой интеграции со всей системой добычи нефти, автоматически регулируя рабочее состояние в соответствии с различными параметрами в процессе добычи и реализуя интеллектуальную добычу. Эти технологические прорывы окажут глубокое влияние на нефтедобывающую промышленность. Энергоэффективные буровые насосы снизят себестоимость добычи нефти, повысят экономическую эффективность предприятий. Экологически чистые буровые насосы снизят ущерб окружающей среде и достигнут устойчивого развития добычи нефти. Интеллектуальные грязевые насосы повысит безопасность и надежность горнодобывающих работ, а также повысит общую эффективность и качество добычи нефти.