钻采机械复习(第5章往复泵)

钻采机械复习

(第5章石油矿场用往复泵)

1. 钻机的循环系统包括钻井泵、钻井液池、钻井液槽、地面管汇、钻井液净化设备和钻井液调配设备。

2. 循环系统的核心是钻井泵，它是循环系统的工作机。

3. 由于目前国内外石油钻机中采用的钻井泵都是往复式的压力泵，所以人们习惯上也把钻井泵称为往复泵。

4. 简述往复泵的基本构成和工作原理

往复泵是一种容积泵，它依靠活塞在泵缸中往复运动，使泵缸内工作容积发生周期性地变化来吸排液体。

往复泵由两个基本部分组成：液力部分，包括活塞、液缸、泵阀等部件，主要作用是进行能量形式的转换，即把机械能转化成液体能。动力部分，包括曲柄、连杆、十字头、活塞杆等部件，主要作用是进行运动形式的转换，即把驱动机的旋转运动转换为活塞的往复直线运动。

5. 简述往复泵液缸的吸入过程和排除过程。

当曲柄以角速度ω开始旋转时，活塞从水力端向动力端移动，缸内容积变大，液缸内形成一定的真空度，吸入罐中的液体在液面压力的作用下经吸入管推开吸入阀进入液缸，直到活塞移到右死点为止，这一过程为液缸的吸入过程。

当曲柄继续转动，活塞从动力端向水力端移动，由于缸内容积的缩小，液体受到挤压，压力升高吸入阀关闭，排出阀被推开，液体经排出阀和排出管进入排出罐，这一过程为液缸的排出过程。

6. 往复泵按缸数分可分为单缸泵、双缸泵、三缸泵、四缸泵等。

7. 往复泵按工作件的式样分可分为活塞泵和柱塞泵。

8. 往复泵按作用方式分可分为单作用泵和双作用泵。

9. 简述往复式泵基本的性能参数

(1) 流量：指的是单位时间内，泵通过排出管所输送的液体量。流量通常以体积单位表示，又称为体积流量。有时也用重量单位表示流量，称为重量流量。

(2) 泵压：一般指的是泵排出口处的液体压力。

(3) 泵的效率：指的是有效功率与输入功率之比值。

(4) 泵的冲数是指：单位时间内活塞(或柱塞)的往复次数。

10. 三缸单作用泵与双缸双作用泵相比较，其主要的优缺点是什么？

优点：1.缸径小、冲程短、冲次高、体积小、质量轻 2.泵的流量均匀，压力波动小3.活塞的寿命 4.缸套拆装方便 5.易损件少、维修费用低 6.机械效率高

缺点：1. 由于三缸单作用泵的冲次高，活塞线速度大，自吸能力差，容易产生

汽蚀现象。2. 由于单作用泵活塞的后端外露，在吸入时，液缸内压力低，外部空气容易进入液缸，从而导致泵工作不平稳，降低容积效率。

11. 在三缸单作用钻井泵的代号中，如3NB-1300，3NB 表示钻井泵的代号，1300表示 输入功率（马力）。

12. 三缸单作用钻井泵由 动力端 和 液力端 两大部分组成 。

13. 简述十字头总成的作用？

十字头的作用是用来传递活塞力，同时，又对活塞在缸套内作往复直线运动起导向作用，使介杆、活塞等不受曲柄切向力的影响，减少介杆和活塞的磨损。

14.目前国产三缸单作用泵泵头主要有L 形、I 形二种形式。简述它们的优缺点是什么？

L 形布置方案的优点：液流比较平稳，减少振动和压力波动。吸入泵头和排出泵头可分块制造。吸入阀可以单独拆卸，检修和维护方便，钻井液漏失较少。 缺点是结构不紧凑，泵内余隙流道长，泵头质量大，自吸能力较差。

I 形布置方案的优点：这种直通形泵头的液力端结构紧凑，重量较轻，缸内余隙流道长度短，有利于自吸。

15. 画出双缸单作用往复泵流量曲线，并计算流量不均度。

答：双缸单作用往复泵流量曲线如图所示：

max min S Q Fr sin F 2n=FSn 2

Q 0Q 2FSn

ωϕππ==⋅⋅==瞬瞬理均 则流量不均度max min Q Q FSn 0Q 2FSn 2

ππδ--===瞬瞬理均

16.一台输水用双缸双作用往复泵活塞直径=D 80mm ，活塞杆直径=d 25mm ，冲程=S 450mm ，冲次=n 45min -1，流量系数=α0.9，泵总效率=η0.9，求：该泵的理论平均流量和实际流量；

解：

()()()

()

()()

()222233-3

333

33

22F-f Sn 1Q 60

4522D d 0.4560440.0250.080.33752m 6.4510s Q Q 0.85 6.4510m 5.4810s 2N HQ g 102500 5.481010009.810134.26kW N 134.26N 149.18kW 0.9

πππαρη-----=⎛⎫=⨯⨯-⨯⨯ ⎪⎝

⎭⎛⎫=-⨯ ⎪⎝

⎭=⨯==⨯⨯=⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯====理均理均

实轴 17. 简述三缸单作用泵活塞的结构特点。

三缸单作用泵活塞的结构由阀芯和皮碗等组成，一般采用自动封严结构，在液体压力的作用下自动张开，紧贴缸套内壁。单作用泵活塞的前部为工作腔，吸入低压液体，排出高压液体；后部与大气相通，一般由喷淋装置喷出的液体冲洗和冷却。

18.目前使用的钻井液净化装置中，主要是采用两级净化和三级净化处理系统。

19.一套完备的钻井液净化装置一般由 钻井液振动筛、旋流除砂器、旋流除泥器、离心分离机和除气器等组成。

20.双缸双作用往复泵曲柄轴旋转一周，单个液缸实现 B 次吸入， B 次排出。

A 、1, 1

B 、2, 2

C 、1, 2

D 、2, 1

21.往复泵泵内能量损失包括 机械 损失、 容积 损失和 水力 损失。

22.单缸双作用往复泵曲柄轴旋转一周，液缸实现 两 次吸入， 两 次排出。

23．试绘出三缸单作用往复泵流量曲线，并计算流量不均度。

答：三缸单作用往复泵流量曲线如下图所示。

其流量不均度为：max min

FSn rw rw 20.1413FSn 3FSn

F F Q Q Q πδ⎛ -⎝⎭====瞬瞬理论 24.泵是把动力机的 D 能转化为液体能的机器。

A 电

B 液体

C 气体

D 机械

25.三缸单作用往复泵，当λ＝0时，其流量不均度为 B 。

A 、π/2

B 、0.141

C 、 0.314

D 、0.282

26.根据三缸单作用往复泵的流量曲线，计算流量不均度。

解：泵的瞬时流量曲线是三条极位夹角相差120°的三条正弦曲线叠加而成的，当第一缸曲柄转到30°时，第二缸曲柄转到150°，瞬时流量达到最大值。

得最大瞬时流量：

60

150sin 6030sin 6021max n FS n FS n FS Q Q Q πππ=+︒=

+= 当曲柄转角转到60°时，往复泵达到最小流量

60

866.060sin 60min n FS n FS Q ππ=︒= 理论平均流量20

60360FSn FSn iFSn Q th === 流量不均度：

141.020

)60866.060(min max =-=-=FSn n FS n FS Q Q Q th ππδθ