Расход бурового насоса

Когда говорят про расход бурового насоса, многие сразу лезут в техдокументацию, смотрят на максимальные параметры и считают, что этого достаточно. Типичная ошибка. На бумаге один агрегат может показывать 50 литров в секунду, а на деле, на глубине, с конкретным раствором и изношенными клапанами — едва 35. И вот тут начинаются все проблемы: падение скорости бурения, зашламование ствола, а то и прихват. Я это на своей шкуре прочувствовал, особенно на тех объектах, где экономили на обслуживании и крепеже. Кстати, о крепеже — кажется, мелочь, но когда от вибрации начинает откручиваться крышка сальникового уплотнения насоса УНБ-600, и раствор хлещет, не до высоких расходов. Мы как-то пробовали ставить что попало, дешевые болты — в итоге простой на сутки. Потом перешли на нормальный, высокопрочный крепеж, тот же, что поставляет ООО Баоцзи Юньхай Стандартная Деталь для нефтяного оборудования — ситуация кардинально изменилась. Но это так, отступление. Вернемся к расходу.

Что на самом деле влияет на производительность насоса?

Основной миф — что расход это константа для насоса. Ничего подобного. Он плавает в зависимости от десятка факторов. Первое — состояние цилиндровых втулок и поршней. Малейшая выработка, риска — и ты теряешь в объемной эффективности. Я видел случаи, когда из-за несвоевременной замены поршней фактические потери доходили до 15-20%. И это не всегда видно сразу по манометру, если не следить за уровнем в емкостях и временем заполнения.

Второй ключевой момент — характеристики бурового раствора. Густой, перегруженный барьитом раствор — это кошмар для любого, даже самого мощного насоса. Повышается вязкость, растут сопротивления в манифольде, падает реальная подача. Приходится либо разбавлять, либо давить на обороты, изнашивая оборудование. Тут важно иметь надежную обвязку, где каждый фитинг, каждый фланец держит удар. Мы, например, для критичных узлов манифольда заказываем нестандартные шпильки повышенной прочности — такие, как раз делает Баоцзи Юньхай. Потому что стандартный крепеж от вибрации и пульсаций давления порой срезает, как ножом. А последствия — разгерметизация, выброс, чревато.

И третье — настройка и работа предохранительных клапанов. Если клапан ?подтравливает? раньше времени, часть потока уходит вхолостую. Проверяли как-то на одной старой УНБ-1250Т — оказалось, пружина в клапане устала, садился он при 280 атм вместо положенных 320. Соответственно, чтобы не сорвало, операторы работали на пониженном давлении, и расчетный расход бурового насоса для промывки забоя был недостижим. Мелочь? Нет. Простой в 80 тысяч рублей в сутки — это не мелочь.

Из практики: кейс с низким расходом на скважине в Западной Сибири

Хочу привести пример, который хорошо показывает, как все взаимосвязано. Работали на разведочной скважине. Глубина около 2000 метров. Насос — вроде бы исправный, недавно капремонт. Но начались проблемы с выносом шлама — плохой. Инженер говорит: ?Расход маловат?. Смотрим на приборы — в норме. Но при детальной проверке выяснилось, что датчик расхода, тот самый сортмер, был установлен на участке с сильной турбулентностью потока, после двух отводов под 90 градусов. Показания были завышены процентов на 8.

Стали искать причину. Разобрали всасывающую линию. А там — сюрприз. В корпусе всасывающего клапана обнаружилась трещина, которую не заметили при последнем ТО. Клапан не держал, был подсос. Но самое главное — крепеж крышки этого клапана был подобран неправильно, не по нагрузке. Болты были стандартные, класса прочности 4.8, а для таких вибрационных нагрузок нужен минимум 8.8, а лучше 10.9. Их и заказали через сайт https://www.bjyhbzj.ru, где как раз есть раздел с высокопрочным крепежом для нефтянки. После замены клапана и установки правильных болтов расход нормализовался, вынос шлама улучшился в разы.

Этот случай — учебный. Он показывает, что проблема с расходом бурового насоса редко бывает одна. Это всегда цепочка: измеритель -> трубопровод -> рабочий орган насоса -> арматура -> и, что важно, соединительные элементы. Пренебрежение к ?железкам? вроде гаек и шпилек может свести на нет всю работу дорогостоящего агрегата.

Роль надежного крепежа в поддержании стабильного расхода

Почему я так много внимания уделяю крепежным изделиям? Потому что в буровых насосах, которые работают в режиме жесткой пульсации, это не просто ?болтики?. Это критичные элементы безопасности и эффективности. Вибрация — главный враг. Она приводит к самоотвинчиванию, усталостным разрушениям.

Например, крепление рамы насоса к фундаменту. Казалось бы, монолит. Но если использовать обычные шайбы и гайки, через месяц-другой можно обнаружить люфт. А это — изменение соосности, дополнительные нагрузки, износ цилиндропоршневой группы и, как следствие, падение расхода и давления. Поэтому сейчас мы для ответственных соединений применяем стопорные элементы, фланцевые болты с повышенным классом прочности. В этом плане продукция ООО Баоцзи Юньхай Стандартная Деталь, ту же высокопрочную нестандартную продукцию для атомной энергетики или нефтяных крепежных деталей, часто адаптируем под наши нужды. Их титановые детали, кстати, отлично показывают себя в агрессивных средах, где есть риск коррозии от бурового раствора.

Еще один нюанс — крепление всасывающих и нагнетательных коробок. Там давление скачет от вакуума до сотен атмосфер. Стандартный крепеж, особенно если он подобран ?на глазок?, может не выдержать циклических нагрузок. Микротрещина, и вот уже утечка, падение эффективности. Приходится подбирать изделия с гарантированными характеристиками по пределу текучести и ударной вязкости. Это именно та специализация, которую декларирует компания на своем сайте, и на практике их продукция подтверждает заявленные параметры.

Ошибки при расчете и планировании необходимого расхода

Часто планирование идет по упрощенным формулам, без учета реальных условий. Берут максимальный диаметр долота, умножают на рекомендуемую скорость восходящего потока в кольцевом пространстве и получают некий идеальный расход бурового насоса. А потом пытаются его выжать из имеющегося парка оборудования.

Но забывают про потери в манифольде, особенно если он собран из множества колен и переходников. Забывают про температуру раствора, которая зимой может кардинально менять его реологические свойства. Я помню, как в мороз -40°С раствор густел так, что насос едва продавливал его через стояк. Расход упал вдвое. Пришлось экстренно устанавливать подогреватели и менять рецептуру раствора. И опять же, все соединения в системе подогрева должны быть сверхнадежными, чтобы не лопнули от перепадов температур.

Другая ошибка — не учитывать износ самой буровой колонны. При бурении на больших глубинах, когда колонна старая, с внутренним износом, фактическая площадь кольцевого пространства может быть больше расчетной. И для поддержания той же скорости восходящего потока требуется больший расход. Если насос работает на пределе, резерва нет — начинаются проблемы. Поэтому грамотный буровой мастер всегда закладывает запас по производительности насосных агрегатов и требует безупречного состояния всей напорной системы, где каждая деталь, включая крепеж, должна соответствовать экстремальным условиям работы.

Вместо заключения: комплексный подход как залог успеха

Так к чему я все это? К тому, что вопрос расхода бурового насоса — это не вопрос одного лишь насоса. Это системный показатель здоровья всей циркуляционной системы буровой установки. От состояния поршней и клапанов до качества соединений в манифольде и правильности показаний контрольно-измерительных приборов.

Можно купить самый дорогой насос, но сэкономить на ?мелочах? вроде фитингов или крепежа — и результат будет плачевным. Опыт, часто горький, научил меня, что надежность складывается из деталей. Поэтому сейчас при комплектации или ремонте критичных узлов мы уделяем внимание всему, вплоть до марки стали болта для крепления крышки гидрокоробки. И в этом контексте сотрудничество со специализированными поставщиками, такими как ООО Баоцзи Юньхай Стандартная Деталь, которые понимают специфику нагрузок в нефтегазовом секторе и предлагают соответствующие продукты — от американских стандартных креплений до титановых деталей, — это не закупка, а инвестиция в бесперебойность процесса.

В конечном счете, стабильный и достаточный расход — это не только скорость проходки. Это безопасность, это отсутствие аварийных ситуаций, это экономия на ремонтах и простоях. И добиться этого можно только если смотреть на систему целиком, а не на отдельный, даже самый важный, ее агрегат.