Портал о насосах. Буровой насос: расчет, технические характеристики

Назначение и область применения буровых насосов
Устройство и принцип работы

Буровые насосы – это часть бурового оборудования, предназначением которого часто является участие в процессе добычи нефти. Их главной задачей в этом процессе является обеспечить подачу специализированной жидкости, которая способствует правильному бурению скважин.

Причем, жидкость, которую качает буровой насос, поступает в нужное место непрерывно.

1 Назначение и область применения буровых насосов

Область применения буровых насосов на самом деле широка. Их можно эксплуатировать для алмазного бурения, в бесштанговых скважинах, при бурении газовых и нефтяных скважин и так далее.

Наиболее часто буровые насосные системы применяются для бурения нефтескважин. Задача устройства состоит в обеспечении циркуляции буровых растворов в скважинах, при этом, чтобы промывать пробуренные отверстия, насос создает высокое давление, из которого получается необходимый для обеспечения эффективного смывания напор.

Жидкость, которой накачивается скважина посредством буровых устройств, помогает создать следующие условия:

поддерживать количество содержания в скважине шлама в допустимых пределах;
обеспечивать нормальное охлаждение долота при бурильных работах;
производить частичную очистку скважину путем удаления из неё разбуриваемой породы. Удаление происходит вместе с рабочей жидкостью во время её откачивания.

Буровые насосы — это мощные габаритные агрегаты

Качественный буровой насосный аппарат должен одинаково эффективно справляться как с промывкой скважины, или забоя, так и с их очисткой от породы. При этом агрегат своей непрерывной работой позволяет избежать оседания шлама.
к меню ↑

2 Устройство и принцип работы

Все виды буровых насосов имеют один и тот же принцип работы, который заключается в передаче вращательного движения от двигателя через трансмиссию к коренному валу, снабженному механизмом с кривыми шипами и шатунами. Данный механизм посредством возвратно-поступательных движений поршня, штока и крейцкопфа совершает вращательное движение вала.

Двигающийся в цилиндре поршень посредством клапанов создает давление, которое обеспечивает всасывание жидкости. При движении жидкости влево всасывающий клапан закрывается, однако после этого, когда давление в трубопроводе повышается, клапан всасывания вновь открывается и рабочая жидкость выбегает. Данный процесс повторяется беспрерывно, пока работает насос.

Более правильным считается применение 3-целиндровых аппаратов, которые работают в одностороннем режиме. Такие устройства владеют большими показателями мощности, чем двусторонние установки с двумя цилиндрами. 3-целендровые устройства, имея повышенную мощность, обеспечивают более равномерную и стабильную подачу раствора, использующегося при бурении.

Устройство буровых насосов и их конструкция довольно просты для понимания. Так, механическая часть агрегата, собрана на общей раме, и взаимодействует с частью гидравлической. В механическую часть входят такие элементы, как распределительный блок, приводной шкив, трансмиссионный вал, ползунной механизм с кривыми шипами и редуктор, которые устанавливаются в корпус, содержащий узлы системы смазки. Особенностью конструкции, кроме прочего, считаются биметаллические втулки для буровых насосов, которые также входят в механическую часть.

Принципиальное устройство бурового насоса

Гидравлическая часть состоит из:

предохранительного клапана;
группы поршней с цилиндрами;
блока, охлаждающего цилиндры и поршни;
гидравлического блока;
выходных клапанов, расположенных попарно;
пневматического компенсатора.

Примечательно, что такие виды оборудования просты как в установке, так и в ремонте, так как все детали легко поддаются замене, а сам аппарат сможет быстро разобрать даже ребенок. Особенно полезен данный факт при замене деталей, которые подвержены быстрому изнашиванию.
к меню ↑

2.1 Основные характеристики

Наиболее оптимальным будет рассмотреть основные характеристики данного вида оборудования на примере бурового насоса НБ. Буровой насос НБ, а точнее, вся линейка этой продукции является одной из наиболее популярных в своей нише на территории РФ и стран СНГ.

Интересный факт: В России при бурении нефтедобывающих скважин наиболее часто применяются аппараты УНБТ 950. Устройства УНБТ 950 на протяжении более, чем 30 лет демонстрируют высокий уровень производительности и качества изделий. Интересно то, что в 2016 году конструкторы и инженеры, изготавливающие агрегаты УНБТ 950, закончили 10-летнюю работу над устранением всех выявленных за 30 лет серийного производства недостатков насосов УНБТ 950 и УНБТ 1180. Результатом 10-летних трудов стали УНБТ F 1000 буровые насосы – вместо модели 950, а также F 1300 буровые насосы – вместо модификации 1180.

Характеристики буровых насосов НБ 32:

полезная мощность может достигать 25 кВт;
диаметр втулок варьируется в районе 80-110 мм;
идеальная подача может находиться в пределах 4,9-9,9 кубометров жидкости в час;
ход поршня может достигать длины в 16 см;
наибольшее выходное давление равняется 2,6-4,0 МПа.

Также, известными в своих кругах являются такие экземпляры, как буровой насос У8, насосы буровые 8Т 650, насосы буровые НБТ 600, которые в среднем имеют следующие параметры:

Буровые насосы устанавливают в боксах

все эти изделия имеют по три поршневых группы;
номинально за одну минуту поршень может совершить 145-160 ходов;
мощность силовых агрегатов в районе 235-475 кВт;
ход поршня длиной 160-250 мм;
макс. идеальное давление – 26,74-45,65 л/с;
на выходе макс. давление составляет 25 МПа;
входной вал вращается с частотой 457-1454 оборота в минуту.

к меню ↑

2.2 Особенности выбора, монтаж и расчет бурового насоса

Выбирая буровое насосное оборудование, рекомендуется придерживаться нескольких, так называемых, правил. Во-первых, берите во внимание расчетные характеристики, во-вторых, подробно узнайте о параметрах перекачиваемой жидкости, в частности, её густоту, уровень вязкости и наличие твердых частиц. Третьим, но не менее важной особенностью при выборе устройства являются технологические и конструктивные требования к аппарату.

Расчет бурового насоса – определение параметров устройств: потребляемой мощности привода, напора и объема подачи.

Напор отмечается буквой H и рассчитывается по формуле: H = (d1-d2)/(f*g)+V+p, где p – потери напора, f – плотность жидкости, d1 – жидкостное давление в напорной емкости, d2 – давление жидкости в приемной емкости, V – высота всасывания жидкости, g – ускорение сводного падения по отношению к заданной плотности.

Расход любого бурового поршневого электронасоса высчитывается по формуле: Q = S*D*k*kv, где kv – это КПД (коэффициент полезного действия), S – площадь поперечного поршневого сечения, k – количество оборотов вала в минуту, D – длина поршневого хода.

Монтаж бурового насоса рекомендуется предоставлять в руки профессиональных бурильщиков, так как установка подобного оборудования в буровые скважины несколько отличается от монтажа обычных насосов в колодцы. Сложностей при установке буровых агрегатов часто возникает неизмеримо много, а предугадать их невозможно, поэтому к данному процессу должны подходить люди с опытом, которые планомерно и последовательно выполнят сборку агрегата, опустят насос в скважину, закрепят и запустят.
к меню ↑