專利名稱：應(yīng)用于石油行業(yè)的三缸鉆井泵工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于石油行業(yè)的三缸鉆井泵工作方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)泵的結(jié)構(gòu)特征和作用的不同，可分為三個(gè)基本類型。(I)容積式泵:依靠包容液體的密封工作空間周期性的變化，把能量周期性地傳遞給液體，使液體的壓力增加到將液體強(qiáng)行排出。(2)葉輪式泵:依靠旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體的動(dòng)力作用，把能量連續(xù)地傳遞給液體，使液體的速度能和壓力能的能量增加，隨后通過壓出室將大部分速度能轉(zhuǎn)換為壓力能。其他類型泵。往復(fù)泵在石油工業(yè)中的應(yīng)用很廣泛，石油礦場(chǎng)上常需要在高壓下輸送高粘度、大比重和高含沙量的液體，而流量相對(duì)不大，從各種泵的工作特點(diǎn)對(duì)比中表明，往復(fù)泵比較適用于這種情況。往復(fù)泵在鉆井時(shí)用作循環(huán)泥漿和注入固井水泥。在采油時(shí)，用作原油輸送、洗井、注水及地層壓裂。抽油設(shè)備中的深井泵也是一種特殊結(jié)構(gòu)的往復(fù)泵。所以，往復(fù)泵是石油通用的和關(guān)鍵的設(shè)備之一。隨著鉆采深度的增加，對(duì)鉆機(jī)以及與其相配套的其它設(shè)備要求越來越高。目前國內(nèi)外鉆井泵結(jié)構(gòu)按高壓吸入閥與排出閥的位置可以劃分為三種:一是吸入閥與排出閥都安裝在閥箱內(nèi)，且兩閥處于同一軸線上，與缸套的軸線垂直。此類閥箱叫I型。二是一閥安裝在閥箱內(nèi)，一閥安裝在閥箱外，且兩閥與缸套的軸線垂直。此類閥箱叫L型。三是吸入閥與排出閥安裝位置的軸線相互垂直，且吸入閥與缸套處于同一軸線上，構(gòu)成T字型液流通道。利用鉆井泵鉆井已有100多年的歷史。在這100多年中鉆井泵不斷改進(jìn)不斷發(fā)展。鉆井泵的發(fā)展歷史以1901年美國德克薩斯州的Spindletop鉆出的336m深的有商業(yè)價(jià)值的石油井為起點(diǎn)。這也是近代油氣井旋轉(zhuǎn)鉆井史的起點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，鉆井使用的鉆井泵是雙缸雙作用活塞式蒸汽泵，泵壓為17.3X105Pa。這種泵不是專門為泥漿泵設(shè)計(jì)的，而是一般的供水泵。1917年生產(chǎn)的蒸汽泵已經(jīng)是專門設(shè)計(jì)的鉆井泵了。這種泵的泵頭即是今天雙缸雙作用鉆井泵液力端的雛型。其主要不同之點(diǎn)在于當(dāng)時(shí)的泵閥還是平板閥。這種泵一直使用到30年代。蒸汽泵的動(dòng)力來自鍋爐產(chǎn)生的蒸汽。但在礦場(chǎng)，鍋爐的使用和運(yùn)輸都不方便。因此，蒸汽鉆井泵逐漸被內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)泵所代替。在二十世紀(jì)三十年代中最大的雙缸雙作用機(jī)動(dòng)泵為1926年生產(chǎn)的。其活塞直徑為170mm，沖程為457mm，功率為110_147Kw，最高泵壓可達(dá)(100-125) X 105Pa。這種泵的設(shè)計(jì)和現(xiàn)在的雙缸雙作用泵已經(jīng)相當(dāng)接近了。其液力端已經(jīng)使用了錐形閥，傳動(dòng)端內(nèi)有斜齒的減速齒輪、偏心軸、連桿和十字頭，采用了密閉的飛濺潤滑，液力端排出管裝有空氣包。但連桿大端還使用滑動(dòng)軸承。到30年代中期，由于泵的載荷越來越大，鉆井泵才采用了全滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)。但當(dāng)時(shí)沒有大直徑的滾動(dòng)軸承，所以主軸多采用懸臂式曲拐軸方案，連桿大端的滾動(dòng)軸承內(nèi)圈定在曲拐銷上。
隨著鉆井井深的增加和套管層次的增多，對(duì)鉆井泵的排量和泵壓提出了愈來愈高的要求。二戰(zhàn)后，泥漿性能有所改進(jìn)，同時(shí)開展了噴射鉆井技術(shù)的研究和發(fā)展工作。這時(shí)鉆井作業(yè)者主要要求提高泵壓。從40年代末到50年代中期，噴射鉆井的研究和實(shí)踐提出了150-210X105Pa的泵壓要求。40年代末鉆井泵的功率，達(dá)到了 600Kw。同時(shí)，大部分公司把泵的最大沖程長度降回到457mm(18in)。50年代雙缸泵隨著泵功率的急劇加大，泵的重量和外形尺寸也隨之增加。為減輕泵重，當(dāng)時(shí)在雙缸泵的設(shè)計(jì)上較大的改進(jìn)是以鋼代鐵和減小泵寬。以鋼代鐵是用鋼板焊接的泵殼，并將一些零件改用優(yōu)質(zhì)合金制造；減小泵寬是應(yīng)用大直徑的滾動(dòng)軸承作連桿大端支承，拚棄懸臂曲拐軸的方案而采用兩端簡(jiǎn)支的偏心輪軸設(shè)計(jì)。這樣，兩缸中心距明顯縮小。60年代初，急需設(shè)計(jì)和制造一種泵壓能適應(yīng)噴射鉆井工藝要求，同時(shí)體積小、重量輕，能滿足當(dāng)時(shí)海洋、沙漠鉆井的安裝運(yùn)輸條件的鉆井泵。各公司都作了大量的研究工作。其中目標(biāo)比較集中的是將用于固井壓裂的三缸柱塞泵改型為鉆井泵，因?yàn)樗媚軡M足上述要求。在研制的開始階段，問題仍然發(fā)生在機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能的為邊界面上一在泥漿介質(zhì)中柱塞及柱塞密封的壽命過低。在這時(shí)，一組“單作用活塞-敞口缸套-噴淋水”的設(shè)計(jì)起了關(guān)鍵的作用。它使鉆井泵史上代表一個(gè)新時(shí)代——三缸單作用活塞式鉆井泵的誕生。與雙缸雙作用泵相比，三缸單作用泵具有體積小、重量輕、效率高、流量均勻、壓力波動(dòng)小以及拆裝維修方便；由于三缸單作用泵，曲柄互成120°，動(dòng)力端受力均勻。排量系數(shù)為0.141，小于雙缸和四缸單作用泵，排量均勻，并且有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。在廣泛的應(yīng)用中顯示出良好的經(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)在國內(nèi)外的深井鉆進(jìn)中逐漸取代雙缸雙作用泵。經(jīng)過30年代至80年代幾十年的發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)的鉆井泵與國外同為臥式三缸單作用往復(fù)式活塞泵，基本參數(shù)和結(jié)構(gòu)與美國National Oilwell公司相近。泵的產(chǎn)品系列為500HP、800HP、1000ΗΡ、1300HP、1600HP、2000HP，其中 1600HP 鉆井泵是目前國內(nèi)鉆井泵中功率最大的一種泵型。主要生產(chǎn)廠家有蘭石國民油井設(shè)備有限公司(以下簡(jiǎn)稱“蘭石”)、寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“寶石”)、益都石油機(jī)械廠等。90年代國內(nèi)蘭石和寶石生產(chǎn)鉆井泵的整體技術(shù)水平與美國National Oilwell公司很接近，但大功率的2200HP鉆井泵目前在國內(nèi)仍為空白。國產(chǎn)泵在結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)、制造質(zhì)量等方面均存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，寶石廠生產(chǎn)的F系列泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)較先進(jìn)合理，與美國Emsco公司相近，制造工藝先進(jìn)，質(zhì)量較好。蘭石泵的優(yōu)點(diǎn)是液力端密封可靠性較高，壽命較長，在油田使用效果較好；缺點(diǎn)是動(dòng)力端結(jié)構(gòu)繁復(fù)。21世紀(jì)初期我國鉆井泵的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，現(xiàn)已開發(fā)出F-2200HL鉆井泵，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷加拿大等國?？傮w上我國目前仍然存在鉆井泵閥體、活塞等易損件壽命低的問題，對(duì)于液壓鉆井泵還需要加大開發(fā)力度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種應(yīng)用于石油行業(yè)的三缸鉆井泵工作方法，該應(yīng)用于石油行業(yè)的三缸鉆井泵工作方法由于包容液體的密封工作空間容積由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生周期性變化，從而能把活塞或柱塞運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓能。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):應(yīng)用于石油行業(yè)的三缸鉆井泵工作方法，包括以下步驟:(a)首先，開啟動(dòng)力裝置，動(dòng)力裝置帶動(dòng)小帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)然后，大帶輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；(c)小齒輪帶動(dòng)與其嚙合的大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)；(d)活塞桿帶動(dòng)活塞在液缸內(nèi)部做往返運(yùn)動(dòng)，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓能。所述動(dòng)力裝置為電機(jī)。本發(fā)明所用的三缸鉆井泵，主要由三個(gè)活塞裝置、與三個(gè)活塞裝置分別相連的三個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、以及與三個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)均相連的動(dòng)力裝置構(gòu)成。所述活塞裝置主要由液缸、設(shè)置在液缸內(nèi)部的活塞、以及與活塞一端相連的活塞桿構(gòu)成。所述傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主要由與活塞桿相連的大齒輪、與大齒輪相嚙合的小齒輪、貫穿設(shè)置在小齒輪上的傳動(dòng)軸、套裝在傳動(dòng)軸上的大帶輪、與大帶輪形成皮帶傳動(dòng)的小帶輪構(gòu)成，所述小帶輪與動(dòng)力裝置相連。所述動(dòng)力裝置為電機(jī)。所述小帶輪設(shè)置在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:由于包容液體的密封工作空間容積由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生周期性變化，從而能把活塞或柱塞運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓能。


圖1為本發(fā)明所用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例:本發(fā)明涉及的應(yīng)用于石油行業(yè)的三缸鉆井泵工作方法，包括以下步驟:(a)首先，開啟動(dòng)力裝置1，動(dòng)力裝置I帶動(dòng)小帶輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大帶輪8轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)然后，大帶輪8帶動(dòng)傳動(dòng)軸7轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)小齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)；(c)小齒輪6帶動(dòng)與其嚙合的大齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)活塞桿4運(yùn)動(dòng)；(d)活塞桿4帶動(dòng)活塞3在液缸2內(nèi)部做往返運(yùn)動(dòng)，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓倉泛。所述動(dòng)力裝置I為電機(jī)。本發(fā)明所用的三缸鉆井泵如圖1所示，主要由三個(gè)活塞裝置、與三個(gè)活塞裝置分別相連的三個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、以及與三個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)均相連的動(dòng)力裝置I構(gòu)成。所述活塞裝置主要由液缸2、設(shè)置在液缸2內(nèi)部的活塞3、以及與活塞3 —端相連的活塞桿4構(gòu)成。所述傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主要由與活塞桿4相連的大齒輪5、與大齒輪5相哨合的小齒輪6、貫穿設(shè)置在小齒輪6上的傳動(dòng)軸7、套裝在傳動(dòng)軸7上的大帶輪8、與大帶輪8形成皮帶傳動(dòng)的小帶輪9構(gòu)成，所述小帶輪9與動(dòng)力裝置相連。所述動(dòng)力裝置I為電機(jī)。所述小帶輪9設(shè)置在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于石油行業(yè)的三缸鉆井泵工作方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)首先，開啟動(dòng)力裝置(I)，動(dòng)力裝置(I)帶動(dòng)小帶輪(9)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大帶輪(8)轉(zhuǎn)動(dòng)； (b)然后，大帶輪(8)帶動(dòng)傳動(dòng)軸(7)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)小齒輪(6)轉(zhuǎn)動(dòng)； (c)小齒輪(6)帶動(dòng)與其嚙合的大齒輪(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)活塞桿(4)運(yùn)動(dòng)； (d)活塞桿(4)帶動(dòng)活塞(3)在液缸(2)內(nèi)部做往返運(yùn)動(dòng)，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的 倉泛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于石油行業(yè)的三缸鉆井泵工作方法，其特征在于，所述動(dòng)力裝置(I)為電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于石油行業(yè)的三缸鉆井泵工作方法，包括(a)首先，開啟動(dòng)力裝置(1)，動(dòng)力裝置(1)帶動(dòng)小帶輪(9)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大帶輪(8)轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)然后，大帶輪(8)帶動(dòng)傳動(dòng)軸(7)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)小齒輪(6)轉(zhuǎn)動(dòng)；(c)小齒輪(6)帶動(dòng)與其嚙合的大齒輪(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)活塞桿(4)運(yùn)動(dòng)；(d)活塞桿(4)帶動(dòng)活塞(3)在液缸(2)內(nèi)部做往返運(yùn)動(dòng)，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓能。本發(fā)明由于包容液體的密封工作空間容積由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生周期性變化，從而能把活塞或柱塞運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓能。
文檔編號(hào)F04B9/02GK103104430SQ20111038511
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者陳凱 申請(qǐng)人:陳凱