Розділ 14 бурові насоси

14.1 Призначення і основні вимоги

Бурові насоси призначені для нагнітання в свердловину промивальної рідини з метою очищення вибою і стовбура від вибуреної породи (шламу) та виносу її на денну поверхню; охолодження і змащування долота; створення гідромоніторного ефекту при бурінні струминними долотами; приведення в дію вибійних гідравлічних двигунів.

Виходячи з призначення та умов експлуатації, до бурових насосів ставляться наступні основні вимоги:

подача насосу повинна бути регульованою в межах, які забезпечують ефективну промивку свердловини;

потужність насосу повинна бути достатньою для промивки свердловини і приводу вибійних гідравлічних двигунів;

швидкість промивальної рідини на виході з насосу повинна бути рівномірною для усунення інерційних навантажень і пульсацій тиск, що викликають ускладнення в бурінні, додаткові енергетичні затрати і втомне руйнування;

насоси повинні бути пристосовані до роботи з абразиво- і масло місткими корозійно-активними промивальними розчинами різної густини;

вузли і деталі, які контактують з промивальним розчином, повинні володіти достатньою довговічністю і бути пристосованими до зручної та швидкої заміни при виході з ладу;

вузли та деталі значних габаритів повинні бути оснащені пристроями для надійного захвату і переміщення при ремонті та технічному обслуговуванні;

вузли та деталі привідної частини повинні бути захищені від промивального розчину і доступні для огляду і технічного обслуговування;

насоси повинні бути пристосовані до транспортування в складеному вигляді на далекі і близькі відстані та переміщення волоком в межах бурової;

конструкція насосів повинна допускати праве і ліве розташування двигунів насосного агрегату;

надійність та довговічність насосів повинна поєднуватися з їх економічністю та безпекою експлуатації.

Технічні вимоги на виготовлення бурових насосів регламентуються ГОСТом.

З ростом глибини буріння значно збільшуються і потужності бурових насосів. Освоєні і намічаються до виробництва нові моделі бурових насосів, що відповідають більшим вимогам буріння. На основі нагромадженого досвіду, науково-дос-лідних та дослідно-конструкторських робіт, а також найновіших досягнень в насособудуванні і суміжних областях науки і техніки бурові насоси безперервно удосконалюються: підвищується надійність і довговічність їх, понижується маса і скорочуються матеріальні та трудові затрати на їх виготовлення, експлуатацію і ремонт. Це обумовило широку номенклатуру моделей і модифікацій бурових насосів, які використовують у вітчизняній та зарубіжній практиці буріння експлуатаційних та розвідувальних свердловин.

Робочі органи бурових насосів переважно виконуються у вигляді поршнів. Найбільш розповсюджені двохпоршневі насоси двохсторонньої дії, на зміну котрих в останні роки приходять трипоршневі насоси односторонньої дії. В насосах дво-сторонньої дії рідина переміщується в поршневій і штоковій порожнинах і за один подвійний хід поршня здійснює два цикли всмоктування і нагнітання. При односторонній дії рідина переміщується в поршневій порожнині робочої камери і за один подвійний хід здійснює один цикл всмоктування і нагнітання.

В бурових насосах використовують самодіючі пружинні клапани тарілчастої конструкції. Всмоктуючі і нагнітальні клапани взаємозамінні. Осі поршнів паралельні і розташовують в горизонтальній площині по одну сторону від приводу насосу. Ведуча ланка бурових насосів, яка надає рух поршням, виконується у вигляді ексцентрикового, кривошипного, пальчикового або колінчастого валу, що обертається. Прямо діючі насоси, ведуча ланка яких має зворотно-поступовий рух, в сучасних вітчизняних бурових установках не використовуються.

Ведучий вал приводиться від трансмісійного вала насоса за допомогою циліндричної зубчастої пари. Промивальна рідина переміщується по одноступінчастій і однопотоковій схемі, через загальну приймальну лінію і один відвід. Подача насоса змінюється з допомогою змінних циліндричних втулок або зміною числа ходів насоса. Пульсації тиску, що викликаються нерівномірною швидкістю поршнів, знижуються до практично прийнятного рівня з допомогою пневматичних компенсаторів. В бурових насосних агрегатах використовуються переважно електродвигуни і дизелі, обертання яких передається трансмісійному валу насоса клинопасовою або ланцюговою передачею.