«Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море»

Снижение металлоемкости буровых насосов

УДК: 622.24
DOI: -

Авторы:

¹ Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

Ключевые слова: трудноизвлекаемые запасы нефти, бурение скважин, буровое оборудование, буровые насосы, триплекс, мультиплекс, металлоемкость, клапанная коробка

Аннотация:

На сегодняшний день существенная доля запасов углеводородов относится к трудноизвлекаемым, вследствие чего технология бурения ориентирована в основном на наклонно-направленные, горизонтальные, многоствольные скважины или скважины, бурящиеся с кустовых площадок. Кроме того, вновь буримые скважины отличаются большой протяженностью. Большая протяженность скважин обусловливает необходимость обеспечения высокого давления при подаче бурового раствора для его циркуляции и промывки забоя. Используемые в настоящее время буровые насосы характеризуются высокой установленной мощностью, большими массой и габаритами. Описываемый тип насосов маломобилен, что ограничивает область их эффективного применения. Авторами проведено исследование с целью решения актуальной задачи по снижению металлоемкости буровых насосов. Выполнен анализ типовых конструкций буровых насосов. Отмечено, что среди буровых насосов плунжерные обладают существенно меньшей массой, чем поршневые (при равной мощности), а конструкция гидравлической части с соосным расположением клапанов отличается малой металлоемкостью. Выполнен расчет клапанных коробок буровых насосов по техническим и прочностным показателям, построены их 3D-модели в программе "КОМПАС-3D" и оценены их массо-центровочные характеристики и металлоемкость. Выявлено, что металлоемкость гидравлической части бурового насоса имеет степенную зависимость от его мощности и что с увеличением числа рабочих цилиндров бурового насоса металлоемкость его гидравлической части снижается. Это говорит о перспективности увеличения числа рабочих цилиндров в конструкциях кривошипных поршневых насосов. Указывается, что для механической части буровых насосов металлоемкость также, вероятно, может быть снижена за счет увеличения числа рабочих цилиндров. Однако данная гипотеза требует проведения дальнейших исследований.

Список литературы:

1. Влияние конструкции буровых насосов на эффективность бурения нефтегазовых скважин / А.М. Буров, М.В. Иванов, А.Р. Базбетов, А.А. Гайдуков // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2020. – № 1(78). – С. 216–223.
2. Effect of pump start-stop operation in drilling of offshore Extreme-HPHT directional wells upon bottomhole transient fluctuating pressure / Zhang Zhi, Xiang Shilin, Huo Hongbo [et al.] // Geoenergy Science and Engineering. – 2024. – Vol. 235. – P. 212708. – DOI: 10.1016/j.geoen.2024.212708
3. Недилько В.В., Гаврилова Л.А. Пути совершенствования буровых насосов // Уральская горная школа – регионам: материалы международной научно-практической конференции, Екатеринбург, 06–07 апр. 2020 г. – Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2020. – С. 171–172.
4. Sealing performance and mechanical response of mud pump piston / Zhang Jie, Jiang Wenjie, Zhu Pai, Zheng Ting // Petroleum. – 2023. – Vol. 9, Issue 1. – P. 101–107. – DOI: 10.1016/j.petlm.2021.12.004
5. Retrofitting Design of a Deep Drilling Rig Mud Pump Load Balancing System / D. Pavković, P. Kristović, M. Cipek, D. Lisjak // Energy Engineering. – 2025. – Vol. 122, Issue 5. – P. 1669–1696. – DOI: 10.32604/ee.2025.061916
6. Петрочук А.А., Бурухина О.В. Разработка и апробация математической модели бурового насоса F-1300 // Научное обозрение. Технические науки. – 2024. – № 3. – С. 21–24. – DOI: 10.17513/srts.1471
7. Каракулов М.Н., Перевозчиков А.Н. Разработка рабочей конструкторской документации на насос буровой трехпоршневой 12Т1600 для изготовления на АО "Воткинский завод" // Перспективы развития машиностроения: сборник статей 49-й молодежной научно-технической конференции АО "Воткинский завод", Воткинск, 03–14 апр. 2023 г. / гл. ред. Р.Ф. Кузин. – Ижевск: Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, 2023. – С. 18–27.
8. Азмуханов Д.В., Горлов В.В., Муравский А.К. Современные буровые насосы // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. – 2021. – Т. 1. – С. 80–84.
9. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы: учебник для вузов. – М.: Недра, 1988. – 501 с.
10. Ильский А.Л., Шмидт А.П. Буровые машины и механизмы: учебник для техникумов. – М.: Недра, 1989. – 396 с.
11. Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры: учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1981. – 295 с.
12. Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования: учебное пособие для вузов / Л.Г. Чичеров, Г.В. Молчанов, А.М. Рабинович [и др.]. – М.: Недра, 1987. – 422 с.