浅谈泥浆泵陶瓷缸套的合理使用--贾宝

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1、浅谈泥浆泵陶瓷缸套的合理使用贾宝（中国石油海洋工程公司钻井事业部天津大港）摘要:在石油钻井行业里，泥浆被誉为“血液”，而泥浆泵被称为钻井的“心脏”，提供钻井的“血液”输送到井下并返回到泥浆池的动力源，是物质与能量交换的中心点。而缸套是此中心点的重要磨损部件，随着人类对全球油气资源开采范围的不断扩大，钻井技术也不断的发展，由陆地不断向海滩、浅海、深海、进军，由单井向丛式井，由浅井向深井、超深井进军。由于海洋平台钻井具有物资运送和存储困难，作业成本较高的特点。这就对钻井设备使用寿命提出更高的要求，大量的金属缸套被频繁的更换以保证钻机的高压和强磨损的要求，繁重的体力劳动，高昂

2、的运输和存储费用等成为了现实问题，如何才能提高缸套的使用寿命？提高泥浆泵缸套的使用寿命是钻井遇到的难题之一，本文主要从泥浆泵的缸套简介，陶瓷缸套的现场应用分析提出陶瓷缸套的优缺点及现场注意事项。关键词：陶瓷缸套海洋石油钻井平台第一章国内现阶段缸套简介缸套是钻井泵的主要易损件之一，其质量和性能直接影响到钻井工作的正常进行，关系到建井周期的好坏，长短和钻井成本的高低,可能会引更复杂的井下情况,特别是随着石油化工工艺的发展和改进,对泥浆泵的功率和压力要求也越来越高,这使得泥浆泵的液力端的工作环境更加恶劣。在我国现阶段，钻井泵缸套的型式有单金属缸套、双金属缸套以及陶瓷缸套，下面

3、简单的介绍：[1]1.1单金属缸套单金属缸套采用低碳合金钢或中碳钢，粗加工后，前者经过整体渗碳淬火回火处理，后者经过内孔中频淬火回火处理，精加工后对内孔进行珩磨而成。现以不常用。1.2双金属缸套双金属缸套就目前国内生产现状来看，有两种结构镶装式和熔铸式，双金属缸套外套采用机械性能不低于ZG35钢的优质碳素钢，经调质处理后获得回火索氏体组织，具有较好的综合性能，其内套采用高碳高铬合金铸铁，经淬火回火处理后，获得马氏体+碳化物+残余奥氏体组织，整体硬度HRC60～68。两种结构不同之处在于：镶把内套热装外套中；熔装式双金属缸套选择合适的过盈量，铸式双金属缸套是在铸造时，先浇

4、铸外套，在外套处于固液状态时，再把高碳高铬合金铸铁浇铸于外套内孔上。另外，两者的热处理工艺也不同：镶装式双金属缸套的外套只进行调质处理，内套粗加工后，经过特殊的淬火回火热处理使其硬度达HRC60以上，内外套分别处理后再镶装而成，而熔铸式双金属缸套在整个生产流程中其内外套都是分不开的，它的热处理过程在保证其外套的可切削性能和使用性能的情况下又必须保证内孔硬度HRC60以上，因此工艺比较复杂。1.3陶瓷缸套陶瓷缸套是在镶装式双金属缸套的基础上改进而成的，是用耐腐蚀的陶瓷内套代替了高碳高铬合金铸铁内套，其技术原理为，运用近代的相变增韧技术，以高韧、高强的增韧氧以满足长寿命的需

5、要。外化物陶瓷材料制成整体缸套内套，外套的生产工艺与镶装式双金属缸套外套一样，陶瓷内套的生产工艺大致为：粉料处理→喷雾造粒→等静压成型→常压烧结→加工。其工艺更加复杂。第二章各类型缸套现场使用问题分析活塞在缸套内往复运动，使泥浆吸入和排出缸套内孔，而泥浆中含有石英硬粒等硬质颗粒，同时泥浆有很大的腐蚀性，在活塞和泥浆的共同作用下缸套内壁受到磨损和腐蚀，导致内孔被划伤，从而失去密封性，此时缸套性能的好坏直接影响缸套的使用寿命。2.1单金属缸套单金属缸套是使用最早的一种钻井泵缸套，在石油钻井初始阶段发挥了很大的作用其性能主要为：表面有2～3mm耐磨硬层，硬层硬度为HRC55左

6、右[2]。随着石油钻井技其缺点越显明了。不耐磨以及使用寿命短导致更术的发展，换频繁，严重影响钻井进度，不利于钻井效率的提高。2.2双金属缸套双金属缸套是在石油钻井技术的快速发展下，在单金属缸套的基础上发展起来，其性能主要为：内衬为耐磨耐腐蚀且整体硬度为HRC60[3]以上，与单金属的高碳高铬合金铸铁，缸套相比，它耐磨和抗腐蚀性比较好，使用寿命提高了2～3倍，提高了钻井效率，减轻了工人的劳动强度。随着现代钻井技术的快速发展，目前双金属缸套的性能虽然较单金属缸套有较大提高，但仍满足不了现代钻井的需要，其缺点表现为：在地层复杂或钻深井时，钻井泥浆液温度使得缸套的耐磨和抗腐蚀性

7、能下降，其更换也较频繁，较高，从而在一定程度上影响了钻井效率。因此，现代高效率钻井要求一种性能更好的钻井泵缸套来替代双金属缸套。2.3陶瓷缸套[4]陶瓷缸套具有密度高，强度好，耐磨性好的特点。但就国内情况来他陶瓷缸套的原料有氧化铝。氧化镐，其中氧化镐是最好的，超高温，超耐磨。大大提高使用寿命。陶瓷缸套主要是用来保护钻井设备的，节省了不必要的麻烦，大大提高工作效率，同时他的价格也是比较贵，如果说泥浆是钻井的血液，那么泥浆泵就是钻井设备的心脏，而缸套、柱塞、活塞和阀体阀座又是泥浆泵的心脏。因此，它们的寿命直接影响到钻井效率、钻井成本以及钻井工