3NB1300钻井泥浆泵液力端设计
本科毕业设计说明书
题 目：3NB-1300钻井泥浆泵
—液力端系统的设计
院 （部）：
专 业：
班 级：
姓 名：
学 号：
指导教师：
完成日期：目 录
摘 要.....................................................III
ABSTRACT.................................................IV
1前 言
1.1 课题的背景及研究意义..............................................................................................- 1 -
1.2 钻井泥浆泵的现状与趋势分析..................................................................................- 3 -
1.2.1 我国钻井泥浆泵现状.......................................................................................... - 3 -
1.2.2 钻井泥浆泵的发展趋势..................................................................................... - 4 -
1.3 现有研究的不足及本文研究的内容..........................................................................- 5 -
2钻井泵基本参数的确定
2.1 排量..............................................................................................................................- 7 -
2.2 泵压..............................................................................................................................- 7 -
2.3 冲程及冲程长度 ..........................................................................................................- 7 -
2.4 泵的额定功率 ..............................................................................................................- 8 -
2.5 额定活塞推杆力..........................................................................................................- 8 -
3钻井泥浆泵液力端总体设计
3.1 液力端的总体方案结构设计......................................................................................- 9 -
3.1.1 缸盖结构............................................................................................................ - 10 -
3.1.2 凡尔体结构....................................................................................................... - 10 -
3.1.3 拉杆结构........................................................................................................... - 11 -
3.1.4 活塞结构............................................................................................................ - 13 -
3.1.5 缸套结构............................................................................................................ - 13 -
3.1.6 阀箱结构............................................................................................................ - 14 -
3.2 钻井泥浆泵的主要作用及工作机构........................................................................- 15 -
4 液力端易损件设计分析
I4.1 泵阀设计分析............................................................................................................- 17 -
4.2 活塞设计分析 ............................................................................................................- 19 -
4. 3 缸套设计分析...........................................................................................................- 22 -
总 结...................................................- 24 -
谢 辞...................................................- 25 -
参考文献.................................................- 26 -
II摘 要
为了满足国际市场的需要，石化行业都在不断加大钻井设备的投入，同时加快了老
钻机的更新改造和新型轻便钻机的研制步伐，加之国际市场对钻井泵的需求量增大，使
得钻井泵的供求矛盾更加突出。随着新钻井工艺的应用和发展，要求开发具有更高更好
性能的新型钻井泵。
本文在液力端系统总体结构和工作原理的基础上,对 3NB-1300 钻井泥浆泵液力端
系统进行详细的结构设计与分析，重点对冲程、冲次及液力端易损件进行设计与计算。
关键词：钻井泥浆泵；液力端系统；冲程；冲次
球球：九一二八七九六一五
III3NB-1300 Mud Pump --Design of the Hydraulic System
ABSTRACT
In order to me et the de ma nd of internatio na l drilling market, the petrifa ctio n industry
are constantly increasing the inves tme nt in drilling eq uip me nt, and speeding up the
up grad ing of the old driller and the develop ment of the new driller. With the increased
de ma nd of mud p ump at the inte rnatio na l market, the contradiction between the supp ly and
de ma nd of the mud pump is mo re prominent. With the application and deve lop me nt of new
drilling technology, the market requires the better performance of new drilling pump.
This thesis detailed d es igns the structure of the hyd ra ulic system of 3NB-1300 mud
pump at the basis of o verall s truc ture and operating princ ip le, and foc us on the design and
computing of the stroke, frequency and the wearing part.
Key Words: Mud pump; Hydraulic system; Stroke; Frequency
IV1前 言
1.1 课题的背景及研究意义
石油钻井技术发展 90年代, 由于海洋深水油气田的开发和大量水平井钻井的需要,
不仅使钻机的功率加大, 提升能力加强, 而且使钻井泥浆泵功率也增加到 1470～
1618kW(2000～2200hp)。泵压则由 35MPa提到 52.7MPa。这种新参数的泥浆泵已经在半
潜式、浮动钻井船, 改造的自升式平台上大量采用。并在英国北海油田、美国墨西哥
湾油田、西非海岸的油气开发中服役。在南中国海也将 3NB1600 型泵的泵压提高到
52.7MPa 后使用在钻井平台上。预计在未来的几年中, 在我国的各类海洋平台和钻井
船上 3NB1300型和 3NB1600型泵也将陆续改造为 52.7MPa 或更换成 3NB2200型泵。而
在沙漠中大于 7000m 的油气井也将用 3NB2200型泵来完成。
采用大功率泥浆泵主要是解决在水平井段防止钻杆卡钻和清除井底岩屑, 加快进
尺, 为井下提供动力, 缩短钻井周期, 降低钻井成本。目前在一般水深小于 1200m 的
油田, 半潜式钻井船日租费用为$2.5 万元/天, 而在超深水域半潜式钻井船将高达$12
钻机主要配套设备新技术及应用情况介绍（自动保存的）
1 钻机主要配套设备新技术及应用情况介绍 一、 现阶段钻机主要配套设备简介 ： 1、 机械钻机配套情况介绍： 传统的机械钻机主要有大庆130钻机，ZJ40L,ZJ50L等钻机，上述钻机在配套上基本是大同小异，主要区别在于井架、底座及相关附属设备的负荷能力，动力机组的功率大小，泥浆泵的功率及数量的区别。目前国内机械钻机所用的动力机组基本上是济南柴油机厂的G12190型（2000型）或A12V190型（3000A型）柴油机，泥浆泵选用的是宝石的F-1300和F-1600泥浆泵及兰石的FB-1300和FB-1600泥浆泵（现在以宝石的居多），以下是柴油机和泥浆泵的简介及相关参数表。 2000型柴油机相关参数表（表1） 型号 标定功率 (kW) 标定转速 (r/min) 燃油消耗率 (g/kw.h) 机油消耗率 (g/kW.h) 稳定调速率 外形尺寸 LxBxH(mm) 包装尺寸 LxBxH(mm) 净质量 (kg) G12V190ZL 1000 1500 ≤208 ≤1.6 0∽5(8)%可调 0∽5(8)% adjustable 2382x1560x2070 3730x1880x2740 5300 G12V190PZL 900 1500 3860x2040x2678 4424x2040x2760 8100 G12V190ZL-1 800 1200 2382x1560x2070 3730x1880x2740 5300 G12V190PZL-1 740 1200 3860x2040x2678 4424x2040x2760 8100 G12V190ZL-2 650 1000 2382x1560x2070 3730x1880x2740 5300 G12V190PZL-2 600 1000 3860x2040x2678 4424x2040x2760 8100 G12V190ZL-3 810 1300 2382x1560x2070 3730x1880x2740 5300 G12V190PZL-3 810 1300 3860x2040x2678 4424x2040x2760 8100 注：调温阀配套机外形尺寸为：3860x2040x2678，包装箱尺寸为：4284x1980x2760
石油词汇-钻井
一、天车 crown block torre de poleas
1 天车 crown block 、crown pulley torre de poleas
2 天车台 crown's net 、crown platform
3 天车滑轮 crown sheaves 、crown pulley polea de carro celestial
4 天车滑轮组 cluster sheaves polipasto de carro celestial 、grupo movil de polea
5 天车梁 crownblock beam viga de cornisa
6 防碰天车 crownblock protector 、crownblock saver
7 天车安全台 crownblock plateform
二、游动滑车-大钩 traveling block-hook
1 游动滑车 traveling block 、traveling sheave Bloque viajero
2 大钩 hook garfio/gancho
3 大钩载荷 hook load carga de gancho
4 大钩额定载荷 hook load rating rata de carga de gancho
5 大钩提升速度 hook speed velocidad elevadora de garfio
6 大钩悬重 hook weight peso de gancho
7 小钩子 hooklet gancho de mano
F1300-1600泥浆泵
F1300/1600钻井泵
使 用 说 明 书
AH36001-SM
AH37001-SM
2003年12月
F-1300/1600钻井泵使用说明书
前 言
F－1300/1600钻井泵使用说明书是提供给用户的一套完整资料。编写这些资料的目的是为了给予用户准确而简明的数据及操作要领，而这是进行调试及维修所必须的。本说明书供给为全面熟悉钻井泵的操作者、现场维修人员和技术服务人员使用。
它不打算也不可能在这有限的篇幅内将每个可能遇到的情况都提到，但用户往往可以从中获得良好而满意的机械操作方法和安全可靠运行的预防措施。
F－1300钻井泵和F－1600钻井泵的外形尺寸、机架和液力端相同，只是动力端的轴承和齿轮副不同。为方便用户，本说明书同时介紹这两种泵。
所有规范和数据都是根据工程设计编制的，应在各项使用维护修理作业时严格遵守。
本说明书如有不完善之处，恳请用户提出宝贵意见和建议，以便再版时补充及修订。
F-1300/1600钻井泵使用说明书
目 录
1 新泵的使用 ...................................................... 1
1.1 技术规范及性能参数 .......................................... 1
1.2 新泵的安装 .................................................. 3
1.3 对吸入系统的要求 ............................................ 7
1.4 动力端的准备工作 ............................................ 7
1.5 喷淋泵总成 .................................................. 9
1.6 液力端零件的装配 ........................................... 12
2019年f5001000泥浆泵说明书
BOMCO F-500/800/1000钻井泵
使 用 说 明 书
AH05010100SM
AH08010100SM
AHSM
2005年9月
前 言
感谢您购买和使用宝鸡石油机械有限责任公司生产的F系列钻井泵。
F-500/800/1000钻井泵使用说明书是提供给用户的一套完整资料。使用说明书中提供了大量准确而简明的数据及操作要领，供钻井泵的操作人员、现场维修人员和技术服务人员查阅。
由于篇幅限制，不可能面面俱到。但只要严格执行F-500/800/1000钻井泵使用说明书提供的操作规范，相信可以保证钻井泵有效的工作时间，延长设备的使用寿命。
所有规范和数据都是根据工程设计编制的，应在各项维护和修理作业时严格遵守。有关F系列泵配套厂家生产的设备，在使用和维修时则以制造厂家的资料为准。
本说明书如有不完善之处，恳请用户提出宝贵意见和建议。
目 录
1 新泵的使用 ......................................... 错误!未定义书签。
技术规范及性能参数 ................................ 错误!未定义书签。
新泵的安装 ........................................ 错误!未定义书签。
对吸入系统的要求 .................................. 错误!未定义书签。
动力端的准备工作 .................................. 错误!未定义书签。
喷淋泵总成 ........................................ 错误!未定义书签。
液力端零件的装配 .................................. 错误!未定义书签。
空气包总成 ........................................ 错误!未定义书签。
钻井设备复习题
钻井设备复习题
考试题型：判断（10'）；选择（10'）；填空（10'）；名词（20'）；综合题（50'）
1、大钩是起升、旋转、循环三大工作机组相交汇的关键部件。 （ x ）
2、旋转系统的主要作用是带动井内钻具旋转，连接固控系统和钻井液循环系统。 （ √ ）
3、我国钻机标准采用最大钩载作为主参数，因为钻机的最大钩载直接影响和决定着其它钻机参数。 （ x ）
4、无槽滚筒第一层绳一般不松开工作，充当第二层绳的绳槽，以利于排绳。 （ √ ）
5、井架有效高度是指从钻台面到天车梁底面的垂直高度。 （ √ ）
6、井架的主要功能是安放天车，悬吊游车、大钩、吊环、吊卡、吊钳等起升设备与工具，并存放钻具。 （ √ ）
7、顶驱卸扣时，利用大钩152mm减震冲程帮助外螺纹接头从内螺纹接头中弹出。（ x ）
8、顶驱钻杆上卸扣装置可以实现起吊钻具和螺纹上、卸扣。 （ √ ）
9、普通水龙头的结构包括“三管”、“四轴承”和“四密封”，其中“三管”是指鹅颈管、冲管和中心管。
（ √ ）
10、ZJ30/1700C表示大钩钩载为1700吨的车载式钻机。 （ x ）
11、顶部驱动钻井系统将钻井马达和钻井水龙头组合在一起，失去了转盘和常规水龙头的功能。 （ x ）
F系列泥浆泵参数[修订]
![F系列泥浆泵参数[修订]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/81bcefae1b37f111f18583d049649b6648d709b9.webp)
F-2200HL泥浆泵000000002005年,宝石机械研制成功国内首创和具有自主知识产权的F-2200HL泥浆泵，主要配套9000米以上超深、特深井钻机以及海洋钻机。00000000000 宝石机械是国内最大的泥浆泵生产制造商，已形成F500-2200产品系列。连续多年泥浆泵产量、市场
占有居全球首位。F-2200HL三缸单作用大功率、高压力钻井泵最大功率2200马力，最高工作压力52兆帕，
最大排量77.65升/秒，是我国具有自主知识产权的高新技术产品，也是我国目前功率最大、泵压最高、排
量最大的钻井泵，填补了我国大功率、高压力钻井泵研制领域的空白，被列入中国企业新纪录。000000000000
F-1600泥浆泵( i=4,206)00000000000
F-1300、F-1600泥浆泵
我厂自行设计制造的F-1300、F-1600泥浆泵，具有与LTV公司同类FB系列泵相同的制造技术要求和
质量水平，保持了F-500、800、1000泥浆泵结构先进、体积小、使用可靠、易于维修保养的特点。为了减轻钻井工人的劳动强度，方便现场操作，将缸套设计成从机架上方装入，并在机架上配置了小吊车，供拆
卸更换缸套时使用，小吊车最大起重量为500kg。F-1300、F-1600泥浆泵的吸入口为12"法兰。0000000000
F-1300、F-1600泥浆泵使用API 7#阀，吸入阀和排出阀可以互换。液缸材料为合金钢锻件，每台泵的三个液缸可互换。直通式液缸即阀上阀的结构设计，减少了液缸的体积，提高了容积效率。若用户要求，可对液缸表面做化学镀镍处理，以增强其抗腐蚀性能。00000000000
F-1600性能参数
冲数/分 额定功率 缸套直径(mm)和额定压力(MPa,kgf/cm2)
180 170 160 150 140 (130)
22.7 232 25.5 260 28.8 294 32.7 334 34.3 350 34.3 350
海外石油钻井更换泥浆泵缸套安全操作规程
1
更换泥浆泵缸套安全操作规程
1 人员准备
1.1 机械师、电气师/司机（长）、副司钻、井架工/钻工、吊车司机、场地工长等
2 工具准备
2.1 缸套、缸盖棒、润滑脂、密封圈、榔头、活动扳手、撬杠、泵轴头套筒扳手、缸套取装器、活塞总成取出杆、抱卡螺丝套筒扳手、抹布、水枪、吊车。
2.2 PTW程序、JSA程序、LOTO工具。
3 安全注意事项
3.1 通知相关人员参加安全会，并告知其他作业人员知晓作业情况；
3.2 针对具体作业情况做好安全作业分析，并取得对应的工作许可；
3.3 整齐穿戴个人劳保：安全帽、安全镜、手套和安全鞋；
3.4 挂牌锁定动力端开关及液力端闸门，防止触电、高压伤人、机械打击伤人；
3.5 相关人员熟悉作业程序，防止误操作伤人；
3.6 保持清楚明确的沟通方式及手势，确保指令准确传达，执行指令前必须核实确认； 2 3.7 吊车指挥人员穿戴信号服，熟悉国际通用指挥手势；
3.8 吊车必须使用支撑垫板，并选择视线良好区域；
3.9 工作区域保持整齐整洁，防止人员滑跌、绊倒；
3.10 作业过程中注意手脚位置，防止挤伤、砸伤；
3.11 盘泵完成后取下泵轴头套筒扳手；
3.12 设备试运转前清点所有工具，确认已离开泥浆泵；
3.13 禁止使用自制工具或不合适的工具。
3.14 做好恶劣的天气情况下安全分析，作业受限可申请停工；
4 操作程序
4.1 更换缸套前工作
4.1.1 安全官召开施工前的安全会，副司钻填写PTW，JSA；
4.1.2 平台经理通知监督及相关人员停泵；
4.1.3 副司钻检查确认工具准备齐全；
4.1.4 副司钻与电器师到SCR房锁定泥浆泵开关并挂牌，锁定泥浆泵电机；
4.1.5 副司钻隔离泥浆泵，锁定高低压泥浆泵阀门，并确认释放泥浆泵内圈闭压力；
4.1.6 副司钻通知司钻在司钻房内对泥浆泵控制手柄挂“正在修理”指示牌；
4.1.7 场地工长穿信号服引导吊车到指定工作位置； 3 4.2 更换缸套程序
海外石油钻井泥浆泵安全操作规程和注意事项
海外石油钻井泥浆泵
安全操作规程和注意事项
人们常称钻井液是钻井的血液，那么钻井泵自然就该是钻井的心脏了。钻井泵工作是否正常直接关系到井下是否正常。因此，对钻井泵的使用必须引起高度重视。
一、 有关规定
a．动力端油池内的润滑油必须清洁，油量应在标尺上、下限之内。
b．拉杆盘根仓内不得有阻碍物。
c．钻井泵安全阀杆要灵活，不得有任何阻卡现象、剪销式安全阀的销钉应按缸套额定压力穿在规定的位置上。弹簧式安全阀，应将其开启压力调到使用缸套额定压力的105％～110％范围内。 d．预压式空气包应充入氮气或空气，其压力为工作压力的30％。不允许不充气工作，更不允许充氧气、易燃气体或液体。
e．检查各管线上的闸门开、关是否与所要求的工作状态一致。
f．新安装的钻井泵大皮带轮，运转2～3小时后要再将固定螺丝扭紧一次，直至完全上紧为止、使用中还应经常检查。
g．在更换阀座时，必须使用专用工具，不得用氧气吹割旧阀座。
在挂合钻井泵以前，应仔细检查闸门是否正确；钻台与泵房工作人员要联系好。
i．开泵时，应先挂一下离合器并立即摘开，确认钻井泵转动正常后再正式合上钻井泵离合器、不准一次就正式将该离合器挂合。
j．开泵后，应检查拉杆及活塞的冷却润滑情况是否正常。
k．检查液力端各部件工作是否正常，有无刺漏和杂音。缸身侧面的观察孔不得堵死。
l．泵运转后，应检查各密封部位是否良好，动力端、十字头滑板润滑情况是否正常，有无异响。 m．泄压阀口应有管线连接通往钻井液池，该管线应用钢丝绳或者钢链在其两端牢牢地分别与泵体及钻井液池固定锚桩或钻井液罐固定。
n．钻井泵高压出口管线（软管线）应与泵体用钢丝绳或钢链牢牢地绑在一起。
二、 钻井泵的修理
a．在钻井泵修理前，一定要摘掉联动离合器并拆除控制泵的气管线。
b．修泵前，要把管线内及泵内的压力释放掉。
c．每个修泵人员必须懂得修理钻井泵的正确步骤。
d．盘泵要用人力，绝不能使用任何动力。
泵操作手册(F1600泥浆泵)
1 BOMCO F-1300/1600钻井泵
操 作 手 册
AH13010100CZ
AH16010100CZ
2005年12月
2前 言
感谢您购买和使用宝鸡石油机械有限责任公司生产的F系列钻井泵。
F-1300与 F-1600两种规格的钻井泵外形尺寸、机架和液力端相同，只是
动力端的轴承和齿轮副不同。为方便用户，本操作手册同时介绍这两种泵。
F-1300/1600钻井泵操作手册是提供给用户的一套完整资料。书中提供了
准确而简明的数据及操作要领，供钻井泵的操作人员、现场维修人员和技术服
务人员查阅。
由于篇幅限制，不可能面面俱到。但只要严格执行F-1300/1600钻井泵操
作手册提供的操作规范，相信可以保证钻井泵有效的工作时间，延长设备的使
用寿命。
所有规范和数据都是根据工程设计编制的，应在各项维护和修理作业时严
格遵守。有关F系列泵配套厂家生产的设备，在使用和维修时则以制造厂家的
资料为准。
本操作手册如有不完善之处，恳请用户提出宝贵意见和建议。
31 安全准则
以下列出了与F-1300/1600钻井泵绞车密切相关的一般安全预防措施。这些安全预防措
施与一些特殊的过程毫不相关并且在操作手册以后的章节中不再出现。在操作该设备的过程
中，操作者必须掌握和运用这些推荐的预防措施。具体的特殊的预防措施都包含在说明书的
警示中。
1.1 合格的人员
只有被授权的合格人员才能操作该设备。
1.2 防护设备
操作人员都必须穿戴防护服、防护帽、防护鞋及其它的防护设备等。在钻井作业中，如
遇有毒有害气体逸出，操作人员在作业时还必须配戴防毒设备。
1.3 安全习惯
安装、操作、拆卸和维护该设备时，好的全面的安全习惯必须随时遵守。该设备的拥有
者/操作者的职责就是建立好的安全习惯、人员的培训和安全习惯的强制遵守。
1.4 设备的操作
操作者只有通读该设备的操作手册并且完全熟悉所有操作控制、功能后才可进行操作。
1.5 未被授权人员
钻井用泥浆泵的工作原理分析与日常维护探究
钻井用泥浆泵的工作原理分析与日常维护探究
摘要：泥浆泵是广泛应用在石油钻探、地质勘察等领域的重要设备。在泥浆抽取排放及循环作业中，发挥重要作用。由于泥浆泵需要长时间持续运行，且工作环境较为恶劣，所以泥浆泵的日常维护工作尤为重要。本文就通过泥浆泵的工作原理分析，结合工作实践，进行阐述与探究，为更加有效的使用泥浆泵设备提供一些帮助与参考。
关键词：泥浆泵；工作原理；日常维护
引言：
泥浆泵是在石油钻井、地质勘察等工作中，实现泥浆抽取、循环的主要设备。由于泥浆泵所加压输送的泥浆，含有大量泥沙，且具有压力高、粘度大等特点。同时泥浆还具有一定的腐蚀性。这些因素均容易造成泥浆泵缸套磨损，甚至失效。所以，需要在了解泥浆泵工作原理的基础上，加强日常维护、保养工作，以延长泥浆泵设备的使用寿命、降低故障率，从而促进石油钻探、地质勘察等工作。
一、泥浆泵在钻井中的工作原理
泥浆泵是具有纵向钻孔输送泥浆功能的活塞往复泵，与普通的往复泵的工作原理基本一致。泥浆泵是由液力端与动力端两部分组成。其中液力端是由泵缸、活塞机构、吸入阀、吸入管与排出阀、排出管所构成。动力端是由偏心轮、曲柄、连杆等部件所构成。
在钻井作业过程中，随着钻井钻头的深入，在井内注入泥浆，是泥浆泵的基本功能。同时具备钻头冷却、清洗钻具、驱动钻头深入等作用，并能够将打钻后所产生的碎裂岩石带回地面。例如石油钻井作业，大多采用正循环钻探方式，泥浆泵能够在一定的压力下，利用阀门、高压水管以及中空钻杆，将水、泥浆或者冲洗液等冲洗介质，直接输送至钻头底端，用来发挥冷却钻头、驱动钻头深入，以及将钻进所产生的碎石、岩石屑带回地面的作用。
常用的泥浆泵一般有柱塞式与活塞式两种泵体结构。其中活塞泵也被称作电动往复泵。由发动机带动泵曲轴旋转，再由曲轴带动柱塞或活塞结构，在泥浆泵泵缸中往复运动，使得泵腔工作容积发生周期性变化，伴随吸入阀关闭、排出阀被打开的反复交替，从而实现压力传送与循环冲洗的工作目的。活塞式泥浆泵主要适用于压力较高、流量较小的钻井作业。