Устройство буровых насосов

Конструкция бурового насоса состоит из двух основных частей - гидравлической и механической. Гидравлическая часть насоса служит для обеспечения необходимых параметров его работы - давления и подачи промывочной жидкости.

Механическая часть служит для передачи вращательного движения приводного двигателя насоса и преобразования его в поступательное движение плунжера (поршня).

По конструкции поршневые и плунжерные насосы отличаются типом вытеснителя (поршень или плунжер), а также местом расположения уплотнения. Поршневой насос имеет подвижное уплотнение в поршне, а плунжерный насос - неподвижное уплотнение, в котором перемещается вытеснитель — плунжер.

Кинематическая схема горизонтального трехплунжерного насоса показана на рис. 75.

Рис. 75. Кинематическая схема трехплунжерного насоса.

От двигателя 4 вращение передаётся через муфту 5 (или приводной шкив) на входной вал 6. Через пару зубчатых колес 2, 3 на входном валу и на коленчатом валу вращение передаётся на коленчатый вал 1. Коленчатый вал приводит в возвратно-поступательное движение шатун с ползуном 7 и плунжер 9, соединённый с ползуном хомутом 9. Плунжер уплотняется манжетами, установленными в сальниковом стакане 10.

В клапанной коробке трехплунжерного насоса имеются три всасывающих клапана 18 и три нагнетательных 17. При ходе плунжера влево в камере «а» создается разрежение, поэтому нагнетательный клапан 17 закрывается, а всасывающий клапан 18 открывается, и жидкость под действием атмосферного давления через обратный клапан 19 приёмного клапана 20 по всасывающему шлангу 21 поступает через всасывающий клапан в камеру насоса. Плунжер 9, дойдя до крайнего левого положения, начинает двигаться вправо и доходит до правого крайнего положения (камера "б"). При этом ходе плунжера создается сжатие жидкости (в камере "б"), всасывающий клапан 18 закрывается, а нагнетательный 17 открывается и пропускает жидкость в нагнетательную линию 16 гидроблока, к которой крепится линия нагнетания 12. Линия нагнетания включает в себя предохранительный клапан 11, выносной на гибком шланге 15 манометр 13 и систему его защиты 14.

К корпусу крепится нагнетательный шланг, по которому жидкость подается в скважину. Через предохранительный клапан 11 при его срабатывании осуществляется слив во время превышения давления в нагнетательной линии. Как видно из рис. 75, шейки коленчатого вала сдвинуты по фазе, т. е. через определенное время со сдвигом на 120° происходит поочередно движение плунжера во всех трех камерах, что обеспечивает постоянное всасывание и нагнетание жидкости одновременно.

На нормальную работу насоса большое влияние оказывает высота всасывания, которая, по возможности, должна быть наименьшей. Высота всасывания зависит от высоты местности над уровнем моря, температуры жидкости, числа ходов поршня, длины всасывающего трубопровода и вязкости жидкости. При увеличении значений перечисленных параметров высота всасывания снижается. Теоретически высота всасывания не более 10 м, практически - не более 7-8 м.

Для поршневых и плунжерных насосов, применяемых при бурении геологоразведочных и нефтяных скважин, разработан государственный стандарт (ГОСТ 6031-81), который устанавливает величины параметров насосов различных классов (табл. 44).

Таблица 44. Основные параметры насосов

Наименования параметров	Значения параметров для классов насосов
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Мощность насоса, кВт	32	50	80	125	190	235	330	375	475	600	750	950	1180	1500	1900
Полезная мощность насоса, кВт, не менее	25	40	63	100	150	190	235	300	375	475	600	750	950	1180	1500
Идеальная подача насоса (наибольшая), л/с, не менее	9	11	14	18	22	28	35	35	45	45	4S	45	45	45
Предельное давление насоса (наибольшее), МПа, не менее	40	63	100	160	200	200	200	200	250	250	320	320	400	400

В колонковом бурении из отечественных насосов, в основном, применяются плунжерные: НБ-25/1,6; НБ-80/6,3; НБ-160/6,3; НБ-320/10 (табл. 45) и поршневые НБ-32, НБ-50, НБ-80 и АНБ-22 (табл. 46.)

Таблица 45. Технические характеристики плунжерных насосов

№ п/п	Наименования параметров	Значения параметров для насосов
		НБ-25/1,6	НБ-80/6,3	НБ-160/6,3	НБ-320/10,0
1	Количество плунжеров	1	3	3	3
2	Длина хода плунжера, мм	45	40	90	90
3	Подача, л/мин с плунжером диаметром, мм
	30	-	30	-	-
	40	-	-	-	25; 40; 70
	45	25	-	8; 10; 22; 40; 65	32; 55; 88
	50	-	80	-	-
	70	-	-	20; 25; 50; 95; 162	-
	80	-		-	125; 180; 320
4	Давление, Мпа с плунжером диаметром, мм
	30	-	6,3	-	-
	40	-	-	-	10
	45	1,6	-	6,3	6,3
	50	-	3,2	-	-
	70	-	-	4,5	-
	80	-	-	-	3,0
5	Максимальная гидравлическая мощность, кВт	0,86	4,1	14,9	15,6
6	Масса, кг	45	310	520	1375

Таблица 46. Техническая характеристика поршневых насосов

 

Типоразмер насоса	Наименование параметров и их значения
	Полезная мощность, кВт	Диаметр сменных втулок, м	Идеальная подача (при частоте двойных ходов поршня в минуту), дм3/с			Наибольшее давление на выходе из насоса (при частоте двойных ходов поршня в минуту), МПа			Длина хода поршня, мм	Диаметр рукава, мм		Габаритные размеры, мм	Масса, кг, не более
			105	95	70	105	95	70	160	всасываю- щего	нагнета- тельного
НБ-32	25	80 90 100 110	4,9 6,4 8,1 9,9	- - - -	- - - -	4 4 3,2 2,6	- - - -	- - - -	160	113	50	1860 х 740 х 1330	1040
НБ-50	40	90 100 110 120	6,4 8,1 9,9 11,9	- - - -	- - - -	6,3 5 4,1 3,4	- - - -	- - - -	160	113	50	1860 х 740 х 1330	1040
НБ-80	63	80 90 100 110 120	6,1 8 10,1 12,4 14,9	- - - - -	- - - - -	10 8 6,3 5,2 4,3	- - - - -	- - - - -	200	113	50	1915 х 775 х 1215	1220
НБ-125 (9МГр-73)		90 100 110 125	- - - -	8,8 11,2 13,7 5 18,1 5	6.49 8,25 10,1 5 13,3 7	- - - -	13 10 10 8		250	100	60	2705 х 1000 х 2080	2750