CN104454426A - 一种反向旋转钻井泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反向旋转钻井泵，它主要由动力端、阀箱总成、缸套活塞总成、吸入管汇系统、排出管汇系统、机座和机架组成。所述动力端主要由小齿轮轴、大人字齿、曲轴、连杆、十字头、下导板、上导板、介杆和介杆密封盒组成。小齿轮轴的两端对称外伸，可以在任一端安装大皮带轮或链轮；曲轴上安装有大人字齿轮和三根连杆大头；介杆密封盒位于十字头左端，防止各类污染液体窜入动力端机油箱；所述阀箱总成主要由阀箱、吸入阀和排出阀组成。所述吸入管汇系统安装于阀箱的下端；所述排出管汇系统通过螺栓安装于阀箱的上端左侧。本发明结构简单，介杆、活塞杆和连杆可以做的较细，节省材料，减小运动惯量，增加往复运动件寿命，减轻钻井泵重量。

Description

一种反向旋转钻井泵

技术领域

本发明涉及一种反向旋转钻井泵，属于石油天然气钻井装备领域。

背景技术

在钻井过程中，为了携带出井底的岩屑并供给井底动力钻具的动力，用于向井底输送和循环钻井液的往复泵称为钻井泵或泥浆泵，按其工作的重要性，又被比拟为钻机的心脏。三缸单作用活塞泵于20世纪60年代中期研制成功，这种钻井泵具有较好的技术经济指标，明显优越于双缸双作用钻井泵。所以，目前国内外钻井泵以卧式三缸当作用活塞泵为主。尽管目前三缸当作用活塞泵已经发展到较完善的阶段，但其活塞和套缸仍然是易损件且整体重量很大。活塞在套缸内作往复运动时，有规律地反复挤出通常带有固体磨砂颗粒的液体，当活塞在介杆和活塞杆的作用下推向液力端时，介杆和活塞杆由于承受很大的压力，且由于液体作用、零件制造和装配精度等各种因素的影响，较长的介杆和活塞杆会发生变弯，且活塞和套缸之间存在间隙，使得活塞出现翘曲，从而活塞不能像理论上那样平行地在套缸中滑动，磨砺性颗粒从翘曲处挤入密封面，导致活塞和套缸磨损加剧或被高压液体刺漏而失效。实际产品中往往将介杆和活塞杆做的比较粗来降低活塞和套缸的失效的几率，这样一来不仅有不符合优化设计的理念，而且加重了钻井泵的重量，有很大的不足。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种反向旋转钻井泵，属于三缸单作用往复泵，通过将缸套活塞安装于阀箱的另一端，使介杆和活塞杆受大拉力时为阀箱排出高压液体，受小压力时为阀箱吸入低压液体，不仅克服上述缺点，而且能将介杆、活塞杆和连杆做的细些，节省材料，减小运动惯量，增加往复运动件的寿命，并减轻钻井泵的重量。

本发明所采用的技术方案为：

本发明一种反向旋转钻井泵，主要由动力端、阀箱总成、缸套活塞总成、吸入管汇系统、排出管汇系统、机座和机架组成。所述动力端主要由小齿轮轴、大人字齿、曲轴、连杆、十字头、下导板、上导板、介杆和介杆密封盒组成。小齿轮轴的两端对称外伸，可以在任一端安装大皮带轮或链轮；曲轴上安装有大人字齿轮和三根连杆大头；介杆密封盒位于十字头左端，防止各类污染液体窜入动力端机油箱，同时避免机油箱内的机油外漏。

所述阀箱总成主要由阀箱、阀盖丝扣压圈、压紧法兰、吸入阀和排出阀组成。吸入阀位于阀箱的下部，排出阀位于阀箱的上部；所述缸套活塞总成主要由缸套座、密封、缸套、缸套压帽、活塞、活塞杆和活塞杆密封盒组成。缸套通过螺栓安装在阀箱的左端，活塞杆密封盒位于阀箱的右端，防止阀箱内钻井液流出。

所述吸入管汇系统安装于阀箱的下端，吸入管通过螺栓安装于阀箱；所述排出管汇系统通过螺栓安装于阀箱的上端左侧，其由排出管、安全阀和空气包组成。

当动力机通过皮带、齿轮等传动件带动曲轴以角速度ω从右边水平位置开始旋转时，由曲轴带动三个曲柄转动，然后通过曲柄连杆机构将旋转运动转变为活塞的往复直线运动，此时活塞向左边移动，阀箱内形成一定的真空度，吸入池中的液体在液面压力的作用下推开吸入阀，进入阀箱，直到活塞移到左死点为止，这称为阀箱的吸入过程。曲柄继续转动，活塞开始向右边(即泵的动力端)移动，缸套内钻井液受挤压，吸入阀关闭，排出阀被推开，高压液体经排出阀和排出管进入排出池，直到活塞移动到右死点为止，这称为阀箱的排出过程。反向旋转钻井泵三个曲柄间的夹角为120°，曲轴旋转一周，三个活塞便分别往复运动一次，整个钻井泵完成一次吸入和排出的过程。

本发明的优点：1、缸套、活塞安装于阀箱的左端，使介杆和活塞杆受拉力时为阀箱排出高压液体，介杆和活塞杆受拉力时导向性好，且不存在弯曲和稳定性现象，活塞能平行地在缸套中往复滑动，有助于提高活塞和缸套的使用寿命；2、当介杆和活塞杆受压力时为阀箱吸入低压液体，介杆和活塞杆承受的压力要小的多，不会发生弯曲现象，且远低于临界失稳压力，介杆和活塞杆不存在失稳的可能性；3、介杆、活塞杆和连杆可以做的较细，节省材料，减小运动惯量，增加往复运动件的寿命，并减轻钻井泵的重量；4、因为活塞杆承受大拉力小压力作用，大拉力作用到曲轴轴承上是指向液力端的，在结构上实现了曲轴主轴承负荷由机壳承受，改变了传统三缸当作用钻井泵曲轴主轴承负荷主要由曲轴轴承盖和主螺栓承担，避免了主螺栓疲劳断裂失效，从而可明显提高曲轴主轴承盖和主螺栓寿命；5、传统的三缸单作用钻井泵的缸套活塞安装于机壳内部，更换失效的缸套和活塞流程复杂、耗时较长；而反向旋转钻井泵的活塞和缸套安装在机壳外部，不仅结构简单，而且更换活塞和缸套方便快捷。

附图说明

图1为本发明一种反向旋转钻井泵的结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为本发明的吸入阀阀盖结构示意图。

图中：1.缸套座，2.密封，3.缸套，4.缸套压帽，5.活塞，6.活塞杆，7.排出管，8.阀箱，9.阀盖丝扣压圈，10.排出阀，11.机壳，12.介杆，13.介杆密封盒，14.上导板，15.十字头，16.小齿轮轴，17.大人字齿，18.曲轴，19.机座，20.连杆，21.下导板，22.活塞杆密封盒，23.压紧法兰，24.吸入管，25.吸入阀，26.安全阀，27.空气包，28.吸入阀阀盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作具体描述：

如图1、图2、图3所示，本发明一种反向旋转钻井泵，主要由动力端、阀箱总成、缸套活塞总成、吸入管汇系统、排出管汇系统、机座19和机壳11组成。所述动力端主要由小齿轮轴16、大人字齿17、曲轴18、连杆20、十字头15、下导板21、上导板14、介杆12和介杆密封盒13组成。小齿轮轴16的两端对称外伸，可以在任一端安装大皮带轮或链轮；曲轴18上安装有大人字齿轮17和三根连杆20大头；介杆密封盒13位于十字头15左端，防止各类污染液体窜入动力端机油箱，同时避免机油箱内的机油外漏。

所述阀箱总成主要由阀箱8、阀盖丝扣压圈9、压紧法兰23、吸入阀25和排出阀10组成。吸入阀25位于阀箱8的下部，排出阀10位于阀箱8的上部；所述缸套活塞总成主要由缸套座1、密封2、缸套3、缸套压帽4、活塞5、活塞杆6和活塞杆密封盒22组成。缸套座1通过螺栓安装在阀箱8的左端，活塞杆密封盒22位于阀箱8的右端，防止阀箱8内钻井液流出。

所述吸入管汇系统安装于阀箱8的下端，吸入管24通过螺栓安装于阀箱8；所述排出管汇系统通过螺栓安装于阀箱8的上端左侧，其由排出管7、安全阀26和空气包27组成。

如图1所示，当动力机通过皮带、齿轮等传动件带动曲轴18以角速度ω按图示箭头方向从右边水平位置开始旋转时，由曲轴18带动三个曲柄转动，然后通过曲柄连杆机构将旋转运动转变为活塞5的往复直线运动，此时活塞5向左边移动，阀箱8内形成一定的真空度，吸入池中的液体在液面压力的作用下推开吸入阀25，液体通过吸入阀阀盖28，进入阀箱8，直到活塞5移到左死点为止，这称为阀箱8的吸入过程。曲柄继续转动，活塞5开始向右边(即泵的动力端)移动，缸套3内钻井液受挤压，吸入阀25关闭，排出阀10被推开，高压液体经排出阀10和排出管7进入排出池，直到活塞5移动到右死点为止，这称为阀箱8的排出过程。反向旋转钻井泵三个曲柄间的夹角为120°，曲轴旋转一周，三个活塞5便分别往复运动一次，整个钻井泵完成一次吸入和排出的过程。

Claims (2)

1.一种反向旋转钻井泵，主要由动力端、阀箱总成、缸套活塞总成、吸入管汇系统、排出管汇系统、机座(19)和机壳(11)组成，其特征在于，所述动力端主要由小齿轮轴(16)、大人字齿(17)、曲轴(18)、连杆(20)、十字头(15)、下导板(21)、上导板(14)、介杆(12)和介杆密封盒(13)组成；小齿轮轴(16)的两端对称外伸，可以在任一端安装大皮带轮或链轮；曲轴(18)上安装有大人字齿轮(17)和三根连杆(20)大头；介杆密封盒(13)位于十字头(15)左端，防止各类污染液体窜入动力端机油箱，同时避免机油箱内的机油外漏；所述阀箱总成主要由阀箱(8)、阀盖丝扣压圈(9)、压紧法兰(23)吸入阀(25)和排出阀(10)组成；所述缸套活塞总成主要由缸套座(1)、密封(2)、缸套(3)、缸套压帽(4)、活塞(5)、活塞杆(6)和活塞杆密封盒(22)组成；所述排出管汇系统通过螺栓安装于阀箱(8)的上端左侧，其由排出管(7)、安全阀(26)和空气包(27)组成。

2.根据权利要求1所述的一种反方向旋转钻井泵，其特征在于，缸套座(1)通过螺栓安装在阀箱(8)的左端，活塞杆密封盒(22)位于阀箱(8)的右端，防止阀箱(8)内钻井液流出。