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. 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 в нагнетательной линии, а также насосы, перекачивающие чистые жидкости, такие как шестеренчатые, пластинчатые и т.п. (масляные).

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 (манжетами) на подвижном поршне, имеющим длину близкую к диаметру, они, как правило, двойного действия. Рис.16 а.

Плунжерные насосы имеют уплотнение в неподвижном сальнике, плунжер гладкий, металлический, имеет длину значительно больше, чем диаметр и они всегда одинарного действия. Рис.16б.

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 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 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. 16.

А	Б
Рис. 16

Регулирование подачи жидкости насосом осуществляется у плунжерных насосов сменой частоты ходов плунжеров переключением передач, а также дополнительно сменой диаметров плунжеров (обычно два диапазона). Таким образом, получается два диапазона по 3 или по 5 подач 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 передач, у поршневых - трехходовым краном, распределяющим весь поток из насоса на подачу части жидкости в скважину и части 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 приборный контроль за подачей жидкости в скважину.

Параметры насосов, применяемых для промывки геологоразведочных скважин, приведены в табл. 4.

БУРОВЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ

Таблица 4

*Насос НБ3 заменяется насосом НБ4 160/63

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 и установки с низкооборотным подвижным вращателем.

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

В настоящее время, применяемые в нашей стране зарубежные буровые установки с подвижным вращателем, оснащаются плунжерными насосами с приводом от гидродвигателя, что позволяет плавно регулировать расход промывочной жидкости.