Лекция 14. Буровые насосы и принадлежности к ним

Колонковое, а также роторное и турбинное бурение в основном производится с промывкой скважин технической водой или глини­стым раствором. Для подачи промывочной жидкости в скважину обычно приме­няют два типа буровых насосов: а) поршневые двойного действия, двухцилиндровые и б) плунжерные одинарного (простого) дейст­вия, двух- или трехцилиндровые.

Принцип действия поршневого насоса двойного действия (рис. 20, а). При вращении шкива 1 приводятся во вращательное движение зубчатые колеса 2 и 3; последнее при помощи коленча­того вала приводит в возвратно-поступательное движение шатун 4, крейцкопф 5, шток 6 и поршень 7. Цилиндр 8 сообщается с каме­рами всасывания и нагнетания, которые отделены от цилиндра соответствующими клапанами. При движении поршня вправо вса­сывающий клапан 9 откроется, а нагнетательный клапан 10 за­кроется и в левую полость цилиндра произойдет всасывание жид­кости через храпок (фильтр) 11с приемным клапаном 12 и всасы­вающий шланг 13. В правой полости цилиндра происходит нагне­тание жидкости через напорный клапан 14 при закрытом (всасыва­ющем) клапане 15. При движении поршня влево в правой части цилиндра произойдет всасывание жидкости (клапан 15 откроется, а клапан 14 закроется), а в левой — нагнетание через открытый клапан 10 при закрытом клапане 9. За один оборот коленчатого вала поршень совершает два хода, и, следовательно, всасывание и нагнетание жидкости повторяются по 2 раза, поэтому такие на­сосы называются насосами двойного действия. При нагнетании жидкость проходит через клапаны 10 и 14 в камеру нагнетания, откуда через нижнюю полость воздушного колпака 16 с манометром 17 и предохранительным клапаном 18 в напорную магистарль.

Принцип действия плунжерного насоса (рис. 20, б). Плунжер­ные насосы обычно одинарного действия, так как во время прямого хода плунжера происходит нагнетание, а при обратном ходе - всасывание.

Рис 29 Схема поршневого и плунжерного буровых насосов: а - схема поршневого насоса двойного действия; б - схема плунжерного насоса

В отличие от поршневых насосов, где основными сопрягающимися элементами являются цилиндр и поршень (уплот­няющий элемент на поршне), в плунжерных насосах рабочим эле­ментов является плунжер — металлический цилиндр, сопрягаю­щийся с сальниковым уплотнением, вмонтированным в корпусе насоса Как и в поршневом насосе, при вращении зубчатого колеса 3 приводятся в возвратно-поступательное движение шатун 4, крейц­копф 5 и плунжер 1. При движении плунжера влево всасывающий клапан 6 откроется, а нагнетательный клапан 7 закроется и в ги­дравлическую часть насоса 2 произойдет всасывание жидкости через всасывающий шланг. При движении плунжера вправо в гидравлической части произойдет]нагнетание жидкости через нагнетательный клапан 7 при закрытом всасывающем клапане 6. За один оборот зубчатого колеса 3 (эксцентрикового вала) плунжер совер­шит одно поступательно-возвратное движение, т. е. произойдет цикл всасывания и нагнетания.

Величина подачи бурового насоса определяется по формуле:

для поршневого насоса

(42)

для плунжерного насоса

(43)

где F — площадь поршня (плунжера), дм²; — площадь штока, дм²; i — степень действия одного цилиндра насоса (i = 1 или 2); S — ход поршня (плунжера), дм; п — число двойных ходов (взад и вперед) поршня (плунжера) или число оборотов коленчатого (эксцентрикового) вала в 1 мин; т — число цилиндров (плунже­ров); — коэффициент наполнения насоса (). Он берется тем больше, чем меньше высота всасывания и чем лучше действуют клапаны.

Высота всасывания, особенно при промывке скважины глини­стым раствором, должна быть по возможности меньше.

В целях упорядочения создания прогрессивных буровых насо­сов и их унификации в 1973 г. разработан ГОСТ 19123—73 на буро­вые насосы с механическим приводом, предназначенные для нагне­тания промывочной жидкости при бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые вращательным и ударно-вращательным способами.

На основе ГОСТ 19123—73 разработаны и широко эксплуати­руются 4 класса буровых насосов, которые обеспечивают создание циркуляции промывочной жидкости в процессе бурения геолого­разведочных скважин глубиной до 2000 м долотами шарошечного и режущего типов, твердосплавными и алмазными коронками.

Насосная установка НБ1-25116 рекомендуется для комплекто­вания буровых установок У КБ-12/25 при колонковом бурении на глубину 25 м. Установка отличается малой массой, удобна при перевозках. Тип насоса — горизонтальный, одноплунжерный.

Техническая характеристика насоса приведена в табл. 19.

Насосная установка НБ2-63/40 предназначена для комплекто­вания буровых установок при бурении твердосплавными и алмаз­ными коронками до глубины 200 м. Насосная установка состоит из насоса, электродвигателя и клиноременной передачи, смонтиро­ванных на общей раме. Тип насоса — горизонтальный, трехплунжерный, двухскоростной.

Техническая характеристика насосной установки приведена в табл. 19.

Насосная установка НБЗ-120/40 предназначена для обеспечения циркуляции промывочной жидкости при бурении гео­логоразведочных скважин установками УКБ-200/300 и УКБ – 300/500.

Таблица 19- Характеристика насосов для колонкового бурения

Параметры	Плунжерные насосные установки	Поршневые насосные установки
НБ1-25-16	НБ2-63-40	НБ3-120/40	НБ4-320/63	НГР-250/50	11-Гри	9-МГР
Подача, л/мин		I II 30 60	I II III IV V 15 19 40 70 120	I II III При диаметре плунжера 45 мм 95 140 260 при диаметре плунжера 80 мм 125 180 320		При диаметре втулки: 80, 90, 100 мм 240 306 390	220-1000
Максимальное давление, МПа	1,6	4,0 2,0	4, 04,0 4,0 2,0	При диаметре плунжера 45 мм 6,3 6,3 6,3 при диаметре плунжера 80мм 6,3 5,5 3,0	5,0	6,3 5,0 4,0	16,0-3,5
Диаметры плунжеров (втулок), мм				45,80		80, 90, 100	80, 90, 100, 115, 127, 250
Число плунжеров (поршней), шт
Длина хода плунжера (поршня), мм
Число двойных ходов в 1 мин		175, 350	31, 38, 80, 146, 249	95, 140, 260			55, 90
Привод
Тип	Двигатель внутреннего сгорания «Дружба-4»	Электродвигатель	Электродвигатель	Электродвигатель	Электродвигатель	Электродвигатель	Электродвигатель
Мощность, кВт	1,5	3,0	7,5			35,3
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота
Масса, кг
Диаметры, мм
Всасывающего отверстия
Нагнетательного отверстия

Насосная установка НБ4-320/63 предназначена для создания циркуляции промывочной жидкости в процессе буре­ния геологоразведочных скважин буровыми установками

УКБ-300/500, УКБ-500/800, УКБ-1200/2000. Насосная установка состоит из насоса, электродвигателя, рамы под насос и рамы под двигатель, соединяемых между собой болтами. Вращение от двигателя передается насосу клиноременной передачей, закрытой ограждением.

Насос — реверсивный, трехплунжерный, трехскоростной, го­ризонтальный с прямоточной гидравлической частью. Клапаны — тарельчатые с резиновым протектором, нагружены цилиндриче­скими витыми пружинами. Узел «сальник с плунжером» — быстро-съемный. Плунжеры выполнены из стали, закаленной до высокой твердости.

Величина подачи насоса регулируется коробкой скоростей и сменой плунжеров, для чего насосная установка комплектуется узлом «сальник с плунжером» диаметром 45 и 80 мм.

Техническая характеристика насосной установки приведена в табл. 19.

Кроме плунжерных насосов, описанных выше, в практике раз­ведочного бурения применяются поршневые насосы двойного действия, техническая характеристика которых приведена в табл. 19.

Дата добавления: 2015-07-13