Типы насосов для бурения: Обзор и применение

Бурение – это сложный процесс, требующий надежного оборудования для обеспечения бесперебойной подачи бурового раствора. Насосы играют ключевую роль в этом процессе, обеспечивая циркуляцию жидкости, охлаждение инструмента, удаление шлама и стабилизацию скважины. В зависимости от условий бурения применяются различные типы насосов, каждый из которых обладает своими особенностями, преимуществами и ограничениями. Рассмотрим основные виды насосов, используемых в бурении, и их специфическое применение.

1. Центробежные насосы

Описание и принцип работы

Центробежные насосы работают за счет вращения крыльчатки, создающей центробежную силу, которая перемещает жидкость. Это наиболее распространенный тип насосов в бурении, применяемый в системах очистки бурового раствора и в вспомогательных процессах.

Применение в бурении

• Перекачивание бурового раствора на поверхности.
• Работа в системах очистки жидкости от шлама (дегазаторы, песко- и илоотделители).
• Использование в гидравлических системах буровых установок.

Преимущества:

✔ Высокая производительность.

✔ Простота конструкции и низкие эксплуатационные расходы.

✔ Способность работать с загрязненными жидкостями.

Ограничения:

✖ Не подходит для работы с высоковязкими жидкостями.

✖ Требует постоянного заполнения жидкости для работы (невозможность самовсасывания).

техническое изображение центробежного насоса, используемого в бурении. На нем показаны основные компоненты, такие как крыльчатка, входное и выходное отверстия, а также направление потока жидкости под воздействием центробежной силы.

2. Поршневые насосы

Описание и принцип работы

Поршневые насосы работают по принципу возвратно-поступательного движения поршня внутри цилиндра. За один цикл насос всасывает жидкость и выталкивает ее под высоким давлением.

Применение в бурении

• Основной тип насосов для подачи бурового раствора в скважину.
• Используются в глубоких и сложных буровых операциях.
• Применяются в системах цементирования и гидроразрыва пласта.

Преимущества:

✔ Способность развивать высокое давление.

✔ Эффективная работа с вязкими и насыщенными твердыми частицами жидкостями.

✔ Возможность регулирования расхода и давления.

Ограничения:

✖ Высокий уровень вибрации и шума.

✖ Сложность конструкции и дорогое обслуживание.

✖ Низкая производительность по сравнению с центробежными насосами.

техническая иллюстрация поршневого насоса с разрезом, демонстрирующим возвратно-поступательное движение поршня, всасывание и нагнетание жидкости. Это промышленный вариант насоса, подходящий для бурения и работы в тяжелых условиях.

3. Диафрагменные насосы

Описание и принцип работы

Диафрагменные насосы используют гибкую мембрану (диафрагму), которая перемещается вперед-назад, создавая давление для перекачивания жидкости. Они работают по принципу изменения объема рабочей камеры.

Применение в бурении

• Перекачивание агрессивных химических растворов.
• Использование в условиях, где требуется герметичность системы.
• Применение для работы с загрязненными жидкостями и шламом.

Преимущества:

✔ Высокая устойчивость к химически агрессивным жидкостям.

✔ Отсутствие утечек благодаря герметичности конструкции.

✔ Возможность работы в сложных условиях, включая взрывоопасные зоны.

техническое изображение диафрагменного насоса, показывающее его внутреннее устройство и принцип работы. 

Ограничения:

✖ Ограниченный диапазон давлений и производительности.

✖ Менее эффективны при работе с большими объемами жидкости.

✖ Ограниченный срок службы диафрагмы.

Итоговое сравнение типов насосов

Заключение

Выбор насоса для бурения зависит от конкретных условий эксплуатации, типа бурового раствора и требований к давлению и производительности. Центробежные насосы оптимальны для поверхностных вспомогательных операций, поршневые насосы – незаменимы для подачи бурового раствора под высоким давлением, а диафрагменные насосы подходят для работы с агрессивными и загрязненными жидкостями. Комплексное использование различных типов насосов позволяет обеспечить эффективное и безопасное бурение скважин.