Выбор бурового насоса.

Как уже указывалось раньше, абсолютное большинство геологоразведочных скважин бурятся с использованием промывочных жидкостей, поэтому в состав всех буровых агрегатов и установок входит буровой насос. Но и при бурении с г. ж. с. и даже с продувкой насос в комплекте буровой установки все равно остается.

Для промывки геологоразведочных скважин пригодны не все виды насосов, поэтому выбор бурового насоса должен производиться с учетом требований, связанных со спецификой геологоразведочного бурения. Эти требования: - насос должен обеспечивать достаточно высокое давление до 10 МПа при сохранении постоянного расхода жидкости и быть способным перекачивать загрязненные, абразивные, агрессивные и вязкие жидкости. Для таких условий не подходят центробежные, вихревые и подобные динамические насосы, производительность которых падает с ростом давления, а также насосы, перекачивающие чистые жидкости, такие как шестеренчатые, пластинчатые и т.п.

Предъявленным требованиям ближе всего отвечают насосы объемного действия - поршневые и плунжерные. Эти насосы относятся к одному типу и имеют непринципиальные технические различия:

Поршневые насосы обычно двухцилиндровые с уплотняющими элементами на подвижном поршне, имеющим длину близкую к диаметру, они, как правило, двойного действия. Рис.15а.

Плунжерные насосы имеют уплотнение в неподвижном сальнике, плунжер гладкий, металлический, имеет длину значительно больше, чем диаметр и они всегда одинарного действия. Рис.15

Рис.15.

У поршневых насосов путь жидкости от всасывания до нагнетания проходит по сложной траектории, что ограничивает скорость движения поршней, иначе жидкость не успевает всасываться. Обычно принято считать оптимальным 75-105 двойных ходов поршня в минуту.

У плунжерных насосов движение жидкости идет в более прямом направлении «прямоточное», что позволяет использовать изменение скорости движения плунжеров в широком диапазоне от 30 до 260 ходов в минуту.

Поршневые буровые насосы обычно горизонтальные двухцилиндровые – плунжерные - горизонтальные одноплунжерные и трехплунжерные. Эксплуатационные различия поршневых и плунжерных насосов следующие:

Поршневые насосы геологоразведочного бурения при тех же габаритах имеют большую производительность до 1000 л/мин, плунжерные - до 320 л/мин.

Плунжерные насосы позволяют более качественно регулировать количество подаваемой жидкости за счет коробки передач с 3-5 передачами и жестко удерживать установленную подачу, независимо от сопротивлений в циркуляционной системе скважины. Плунжерные насосы имеют меньшую пульсацию подачи жидкости, несмотря на то, что у двухцилиндровых поршневых насосов четыре нагнетания за цикл, а у трехплунжерных только три. Этот парадокс объясняется разными объемами нагнетания в штоковой и свободной полостях цилиндра у поршневых насосов. Рис 15.

Регулирование подачи жидкости насосом осуществляется у плунжерных насосов сменой частоты ходов плунжеров, а также дополнительно сменой диаметров плунжеров. Таким образом, получается два диапазона по 5 или по 3 подачи всего от 6 до 10 вариантов подачи. У поршневых насосов на самом насосе регулирование возможно только сменой диаметров цилиндров и поршней. Однако смена диаметра плунжеров или, особенно, поршней и цилиндров долговременная и сложная операция и делается либо перед бурением скважины, либо один - два раза при серьезных изменениях условий бурения скважины.

Текущее регулирование расхода жидкости в скважину в процессе бурения осуществляется у плунжерных насосов переключением коробки передач, у поршневых - трехходовым краном, распределяющим весь поток из насоса на подачу в скважину и на слив. Последний вариант не надежен, так как при повышении сопротивлений в скважине (зашламование, обвал породы, самозаклинивание керна и т. п.) поток в скважину уменьшится, а на слив возрастет. Во избежание аварии в скважине при этом способе регулирования, необходим постоянный, надежный контроль за подачей жидкости в скважину.

Параметры насосов, применяемых для промывки геологоразведочных скважин,

приведены в таблице N4.

БУРОВЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ Таблица №4

При выборе конкретного насоса для обеспечения бурения геологоразведочной скважины с определенными параметрами исходят из необходимых расходов жидкости и потребного давления для всех интервалов и для конечной глубины скважины.

Поршневые насосы с большей производительностью и менее качественной регулировкой расхода жидкости более подходят для бурения скважин большого диаметра, бескернового бурения, бурения в мягких породах. Поршневыми насосами обычно комплектуются роторные буровые установки.

Плунжерные насосы, позволяющие регулировать и поддерживать стабильную подачу независимо от сопротивлений в скважине, наиболее подходят для колонкового бурения в скальных породах.