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（重庆钻井分公司 重庆 400042）
【摘要】 通过了解当前国内石油天然气钻井技术发展现状，及开拓国外市场的需求，针对国内各钻井公司大量使用的F-1600泥浆泵，从技术性、经济性等方面进行论证，提出改造为F-1600HL高压泥浆泵的方案。
【关键词】 石油天然气；现状；国外市场；技术性；经济性；F-1600HL
前言
泥浆泵是石油钻机泥浆循环系统的关键设备，钻进时向井内泵入高压力、大比重、高粘切的泥浆液体，以保护井壁、冷却钻头、带出钻屑，也可驱动涡轮和螺杆等动力钻具。随着钻井技术的发展，在钻井生产过程中越来越多地应用到高压喷射钻井、近（欠）平衡钻井、水平井、丛式定向井等新工艺、新技术，对泥浆泵的工作性能要求也越来越高。伴随着钻井技术的进步，泥浆泵正朝着大功率和大排量、高压力的方向发展。
近年来，国内钻井市场任务萎缩，我公司大力在科威特、伊朗等中东国家开拓钻井市场，甲方也提出了使用高压泥浆泵等设备的要求。
近十年前，国内厂家研制出F-1600HL型高压泥浆泵，该型泥浆泵采用F-1600泥浆泵相同的动力端，通过改变液力端结构设计，使输出泥浆压力达到51.9Mpa。通过多年来的实践，该型泥浆泵完全能够满足国内外钻井市场的需要。
一、技术改造的可行性研究
F-1600与F-1600HL都是三缸单作用往复式泥浆泵，属同一系列；F-1600HL比F-1600泥浆泵的额定工作压力更高，可选缸套直径范围更大，用途更广，功能更强。
1、F-1600、F-1600HL泥浆泵技术规范对比
序号 项目 F-1600 F-1600HL
1 型式 卧式三缸单作用泥浆泵 卧式三缸单作用活塞泵
2 额定输入功率（千瓦/马力） 1193/1600 1193/1600
3 最大缸套直径x冲程（mm） 180x304.8 190x304.8
4 额定冲数（冲/分） 120 120
5 齿轮减速比 4.206：1 4.206：1
6 排出口连接尺寸 130法兰（35Mpa） 130法兰（70Mpa）
7 小齿轮轴直径（mm） 215.9 215.9
8 键联结尺寸（mm） 50.8x50.8 50.8x50.8
9 阀腔尺寸 API7# API7#
10 主机重量（kg） 24143 29535
2、F-1600、F-1600HL泥浆泵性能参数比较
冲数/分 缸套直径（mm）及对应额定压力（Mpa）
190 180 170 160 150 140 130 120
F-1600 22.76 25.51 28.84 32.17 34.34
F-1600HL 20.7 23.0 25.8 29.2 33.2 38.1 44.2 51.9
额定功率 排量L/S（升/秒）
F-1600 F-1600HL
kw/HP kw/HP
120 1176/1600 1176/1600 51.85 46.54 41.51 36.77 32.32 28.15 24.27 20.68
110 1078/1467 1078/1467 47.52 42.66 38.05 33.71 29.62 25.81 22.26 18.97
100 980/1333 980/1333 43.20 38.78 34.59 30.64 26.93 23.46 20.24 17.25
90 882/1200 882/1200 38.88 34.90 31.13 27.58 24.24 21.11 18.21 15.52
1 0.4321 0.3878 0.3459 0.3064 0.2693 0.2346 0.2024 0.1725
注：F-1600泥浆泵对应缸套直径Φ140～Φ180；F-1600HL泥浆泵对应缸套直径Φ120～Φ190，参数表中Φ120、Φ130、Φ190缸套排量为F-1600HL泥浆泵对应的数值。
3、F-1600、F-1600HL泥浆泵对比分析
（1）主要技术规范基本一样。
（2）主要性能参数
a、相同冲次的额定功率相同；
b、相同直径缸套的每秒排量相同；
c、相同直径缸套的额定工作压力基本相同；
d、F-1600HL泥浆泵可选择的缸套直径范围更大，可选用Φ190直径的缸套，获得更大排量；也可选用Φ140以下直径的缸套，获得更高工作压力，以满足不同钻井工况的需要。当F-1600HL采用小于Φ140以下直径的缸套时，额定工作压力增高，当缸套直径为Φ120时，其额定工作压力达到51.9Mpa（7500psi）。
（3）F-1600HL泥浆泵的额定工作压力从F-1600泥浆泵的34.5Mpa（5000psi）提高到51.9Mpa（7500psi），因此在液力端的设计和制造上做了两项重要改进和提高：
a、F-1600HL采用了高压缸套和柱塞结构。
b、液力端所有重要零部件的承载能力提高了一个档次，都按额定工作压力51.9Mpa（7500psi）进行设计、制造和检验。
4、技术可行性研究结论
从以上分析和论述看， F-1600泥浆泵通过大修恢复动力端性能，再配置高压液力端，从而改造成为一台F-1600HL高压泥浆泵，这在技术上可行，而且也不复杂。 二、升级改造技术方案
1、动力端性能恢复
对使用过的F-1600泥浆泵外观检查，解体后检测鉴定泥浆泵各零部件状况，确定需维修或更换的项目，通过大修理恢复其性能。
（1）机架及底座总成
对关键部位焊缝探伤，检查主要装配尺寸、垂直度及平行度，确定改装高压泵阀箱的安装尺寸。
（2）曲轴总成及小齿轮轴总成
对曲轴、连杆探伤，检查装配尺寸，检查轴承安装部位磨损情况；检查人字齿轮齿面磨损情况，齿侧间隙、端面跳动、径向跳动等数据。
（3）十字头总成及导板
检查十字头体与导板的磨损情况，测量上下导板与十字头体之间的间隙，确定进行调整或更换；检查十字头销与十字头体的配合情况，对十字头与销之间进行研磨，达到合格状况。
（4）润滑与冷却装置
拆检润滑油泵、冷却水泵，确定其磨损及密封状况，检查清理水路及油路，保障畅通。
检查各部轴承磨损情况，测量轴承游隙，确定轴承是否可用。从使用可靠性角度考虑，建议轴承全部更换。
2、升级液力端零部件
由于F-1600HL泥浆泵的额定工作压力提高到51.9Mpa，需将原F-1600泥浆泵液力端及五通、排出空气包、排出管路等全部更新为F-1600HL泥浆泵液力端部件及其相关零部件。与其相关的零部件也得相应更换。
（1）液力端高压系统
更换高排管、五通、排出空气包、排出管路、安全阀、抗震压力表以及相关连的法兰，螺栓，密封，支座等。
（2）液力端低压系统
更换吸入管路，吸入空气包等。
3、总装调试
整机运转试验程序和要求均按有关规范进行。
（1）整机出厂运转性能试验的前期准备。
（2）空载运转试验。
（3）负载运转试验。
经总装调试后达到出厂要求。
三、升级改造的经济性评估
根据市场调研了解旧泵大修理及新泵购置的费用情况看，一台在用F-1600泥浆泵通过动力端大修、升级液力端等手段改造为F-1600HL泥浆泵的费用，约为新购一台F-1600HL泥浆泵费用的三分之一。而改造后的泥浆泵在性能上将得到极大的提升，从费效果比来分析是比较合算的。
四、结论
通过以上论述，F1600泥浆泵改造为F1600HL高压泥浆泵从技术和经济上分析都是可行的。这对于有大量F1600泥浆泵，而又有高压泥浆泵需求的钻井公司，可以作为一种解决需求的思路进行考虑。
参考文献：
[1]卫晓亭主编 《石油矿场水力机械》石油工业出版社，1989年
[2] 宝鸡石油机械有限责任公司《F-1600钻井泵使用维护手册》、《F-1600HL钻井泵使用维护手册》
【摘要】 通过了解当前国内石油天然气钻井技术发展现状，及开拓国外市场的需求，针对国内各钻井公司大量使用的F-1600泥浆泵，从技术性、经济性等方面进行论证，提出改造为F-1600HL高压泥浆泵的方案。
【关键词】 石油天然气；现状；国外市场；技术性；经济性；F-1600HL
前言
泥浆泵是石油钻机泥浆循环系统的关键设备，钻进时向井内泵入高压力、大比重、高粘切的泥浆液体，以保护井壁、冷却钻头、带出钻屑，也可驱动涡轮和螺杆等动力钻具。随着钻井技术的发展，在钻井生产过程中越来越多地应用到高压喷射钻井、近（欠）平衡钻井、水平井、丛式定向井等新工艺、新技术，对泥浆泵的工作性能要求也越来越高。伴随着钻井技术的进步，泥浆泵正朝着大功率和大排量、高压力的方向发展。
近年来，国内钻井市场任务萎缩，我公司大力在科威特、伊朗等中东国家开拓钻井市场，甲方也提出了使用高压泥浆泵等设备的要求。
近十年前，国内厂家研制出F-1600HL型高压泥浆泵，该型泥浆泵采用F-1600泥浆泵相同的动力端，通过改变液力端结构设计，使输出泥浆压力达到51.9Mpa。通过多年来的实践，该型泥浆泵完全能够满足国内外钻井市场的需要。
一、技术改造的可行性研究
F-1600与F-1600HL都是三缸单作用往复式泥浆泵，属同一系列；F-1600HL比F-1600泥浆泵的额定工作压力更高，可选缸套直径范围更大，用途更广，功能更强。
1、F-1600、F-1600HL泥浆泵技术规范对比
序号 项目 F-1600 F-1600HL
1 型式 卧式三缸单作用泥浆泵 卧式三缸单作用活塞泵
2 额定输入功率（千瓦/马力） 1193/1600 1193/1600
3 最大缸套直径x冲程（mm） 180x304.8 190x304.8
4 额定冲数（冲/分） 120 120
5 齿轮减速比 4.206：1 4.206：1
6 排出口连接尺寸 130法兰（35Mpa） 130法兰（70Mpa）
7 小齿轮轴直径（mm） 215.9 215.9
8 键联结尺寸（mm） 50.8x50.8 50.8x50.8
9 阀腔尺寸 API7# API7#
10 主机重量（kg） 24143 29535
2、F-1600、F-1600HL泥浆泵性能参数比较
冲数/分 缸套直径（mm）及对应额定压力（Mpa）
190 180 170 160 150 140 130 120
F-1600 22.76 25.51 28.84 32.17 34.34
F-1600HL 20.7 23.0 25.8 29.2 33.2 38.1 44.2 51.9
额定功率 排量L/S（升/秒）
F-1600 F-1600HL
kw/HP kw/HP
120 1176/1600 1176/1600 51.85 46.54 41.51 36.77 32.32 28.15 24.27 20.68
110 1078/1467 1078/1467 47.52 42.66 38.05 33.71 29.62 25.81 22.26 18.97
100 980/1333 980/1333 43.20 38.78 34.59 30.64 26.93 23.46 20.24 17.25
90 882/1200 882/1200 38.88 34.90 31.13 27.58 24.24 21.11 18.21 15.52
1 0.4321 0.3878 0.3459 0.3064 0.2693 0.2346 0.2024 0.1725
注：F-1600泥浆泵对应缸套直径Φ140～Φ180；F-1600HL泥浆泵对应缸套直径Φ120～Φ190，参数表中Φ120、Φ130、Φ190缸套排量为F-1600HL泥浆泵对应的数值。
3、F-1600、F-1600HL泥浆泵对比分析
（1）主要技术规范基本一样。
（2）主要性能参数
a、相同冲次的额定功率相同；
b、相同直径缸套的每秒排量相同；
c、相同直径缸套的额定工作压力基本相同；
d、F-1600HL泥浆泵可选择的缸套直径范围更大，可选用Φ190直径的缸套，获得更大排量；也可选用Φ140以下直径的缸套，获得更高工作压力，以满足不同钻井工况的需要。当F-1600HL采用小于Φ140以下直径的缸套时，额定工作压力增高，当缸套直径为Φ120时，其额定工作压力达到51.9Mpa（7500psi）。
（3）F-1600HL泥浆泵的额定工作压力从F-1600泥浆泵的34.5Mpa（5000psi）提高到51.9Mpa（7500psi），因此在液力端的设计和制造上做了两项重要改进和提高：
a、F-1600HL采用了高压缸套和柱塞结构。
b、液力端所有重要零部件的承载能力提高了一个档次，都按额定工作压力51.9Mpa（7500psi）进行设计、制造和检验。
4、技术可行性研究结论
从以上分析和论述看， F-1600泥浆泵通过大修恢复动力端性能，再配置高压液力端，从而改造成为一台F-1600HL高压泥浆泵，这在技术上可行，而且也不复杂。 二、升级改造技术方案
1、动力端性能恢复
对使用过的F-1600泥浆泵外观检查，解体后检测鉴定泥浆泵各零部件状况，确定需维修或更换的项目，通过大修理恢复其性能。
（1）机架及底座总成
对关键部位焊缝探伤，检查主要装配尺寸、垂直度及平行度，确定改装高压泵阀箱的安装尺寸。
（2）曲轴总成及小齿轮轴总成
对曲轴、连杆探伤，检查装配尺寸，检查轴承安装部位磨损情况；检查人字齿轮齿面磨损情况，齿侧间隙、端面跳动、径向跳动等数据。
（3）十字头总成及导板
检查十字头体与导板的磨损情况，测量上下导板与十字头体之间的间隙，确定进行调整或更换；检查十字头销与十字头体的配合情况，对十字头与销之间进行研磨，达到合格状况。
（4）润滑与冷却装置
拆检润滑油泵、冷却水泵，确定其磨损及密封状况，检查清理水路及油路，保障畅通。
检查各部轴承磨损情况，测量轴承游隙，确定轴承是否可用。从使用可靠性角度考虑，建议轴承全部更换。
2、升级液力端零部件
由于F-1600HL泥浆泵的额定工作压力提高到51.9Mpa，需将原F-1600泥浆泵液力端及五通、排出空气包、排出管路等全部更新为F-1600HL泥浆泵液力端部件及其相关零部件。与其相关的零部件也得相应更换。
（1）液力端高压系统
更换高排管、五通、排出空气包、排出管路、安全阀、抗震压力表以及相关连的法兰，螺栓，密封，支座等。
（2）液力端低压系统
更换吸入管路，吸入空气包等。
3、总装调试
整机运转试验程序和要求均按有关规范进行。
（1）整机出厂运转性能试验的前期准备。
（2）空载运转试验。
（3）负载运转试验。
经总装调试后达到出厂要求。
三、升级改造的经济性评估
根据市场调研了解旧泵大修理及新泵购置的费用情况看，一台在用F-1600泥浆泵通过动力端大修、升级液力端等手段改造为F-1600HL泥浆泵的费用，约为新购一台F-1600HL泥浆泵费用的三分之一。而改造后的泥浆泵在性能上将得到极大的提升，从费效果比来分析是比较合算的。
四、结论
通过以上论述，F1600泥浆泵改造为F1600HL高压泥浆泵从技术和经济上分析都是可行的。这对于有大量F1600泥浆泵，而又有高压泥浆泵需求的钻井公司，可以作为一种解决需求的思路进行考虑。
参考文献：
[1]卫晓亭主编 《石油矿场水力机械》石油工业出版社，1989年
[2] 宝鸡石油机械有限责任公司《F-1600钻井泵使用维护手册》、《F-1600HL钻井泵使用维护手册》