一种钻井泵延长润滑油使用时间的技术方案的制作方法

1.本发明涉及石油工程设备领域，具体涉及一种钻井泵延长润滑油使用时间的技术方案。


背景技术：

2.钻井泵是美国1901年发明的，到了上个世纪70年代，美国将钻井泵技术发展到当时非常高的水平，该技术现在还占据着钻井泵的统治地位，一定程度上说，美国钻井泵的发展史代表世界钻井泵的发展史，世界各国的钻井泵技术都是从美国引进来的，中国也不例外，现在中国在用的钻井泵也是美国技术占统治地位。中国钻井泵要想超过美国钻井泵技术，首先要分析美国钻井泵技术，取其精华，去其糟粕，然后才能超过美国，以美国钻井泵的品牌之一cameron公司的w系列连续运行性能的w2200hp（功率为2200hp）钻井泵为例，这种规格钻井泵的价格是中国同样规格钻井泵的3倍，目前中国研发一种2400hp钻井泵，就是要各个方面都要超过w2200hp钻井泵，本发明从润滑油的延长使用时间方面要超过。美国cameron公司的w2200hp钻井泵，w2200hp钻井泵第一次磨合期润滑油的使用时间是250小时，磨合期后的润滑油的使用时间是1000小时，要求每次加润滑油数量是799升，润滑油使用的是美国的润滑油，美国用的最多的是美孚润滑油，按照中国销售美孚润滑油的平均价格是每升100元人民币，按照这个要求计算运行成本是：磨合期每小时润滑油成本是319.6元，磨合期后的运行润滑油成本是每小时79.9元，可见润滑油的运行成本是非常高的，中国研发的2400hp新型钻井泵，功率比美国cameron公司的w2200hp还多200hp，功率越大，消耗的润滑油数量还更多，如果按照美国cameron公司的w2200hp的润滑油使用时间要求，2400hp新型钻井泵润滑油的使用成本还更高，因此研究一种钻井泵延长润滑油使用时间的技术方案不仅仅可以降低润滑油的使用成本，还可以为中国制造增光。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种钻井泵延长润滑油使用时间的技术方案。
4.本发明的技术方案如下：一、降低润滑油的使用温度这是首选措施，因为温度对润滑油的使用寿命影响非常大，润滑油长期处于高温环境中，有如下不利影响：第1个影响是，润滑油的温度越高，润滑油中的金属磨粒更多。逻辑关系是润滑油的粘度是以40℃为标准，润滑油的温度升高导致润滑油的粘度值下降，润滑油的粘度值下降导致轴承的特性系数增大，轴承的特性系数增大导致轴承的摩擦系数增大，轴承的摩擦系数增大导致润滑油油膜厚度降低，润滑油油膜厚度降低导致轴承表面发生干摩擦，轴承表面发生干摩擦导致轴承的金属表面产生金属磨粒在润滑油中，因此润滑油的寿命越短。
5.以美国美孚shc632规格润滑油为例，美孚shc632规格的润滑油温度升高对应润滑油粘度值降低数据如下表温度/℃405055.86070748290100
粘度/厘斯3202044601369480685038.5粘度为40℃的百分比/06450432926211612从润滑油温度升高对应润滑油粘度值降低数据可以知道，当润滑油的温度升高到55.8℃，润滑油的粘度值便降低了50%。那么美国cameron公司的w2200hp钻井泵规定的润滑油的使用温度是多少呢，是容许74℃，粘度值只有40℃粘度值的26%。
6.中国钻井泵的国家标准《gb/t32338石油天然气工业钻井泵和修井设备 钻井泵》第4.7.1条，对润滑油的温度是这样规定的：“钻井泵在达到稳定运转工作状态下，动力端油池和轴承端盖外侧的温升不因超过60℃，油池和轴承端盖外侧的最高稳定不超过90℃”。润滑油的油池温度都90℃，润滑油的温度肯定是不低于90℃，粘度值只有40℃粘度值的16%，比美国cameron公司的w2200hp钻井泵规定的润滑油的使用温度74℃更高，润滑油的寿命会更短。
7.第2个影响是，润滑油在高温下，润滑油容易氧化失效，出现变黑、变稠现象； 第3个影响是，润滑油油在高温下，润滑油内部的腐蚀物增加； 第4个影响是，润滑油的积炭、油泥、漆膜等物质增加。
8.二、进入摩擦副的润滑油必须先过滤，取消对润滑油地搅拌美国cameron公司的w2200hp钻井泵的摩擦副包括驱动小齿轮啮合曲轴大齿轮的齿轮摩擦副、小齿轮轴与机架之间的滚动轴承摩擦副、曲轴与机架之间的滚动轴承摩擦副、曲轴和连杆大头之间的轴承摩擦副、连杆小头和十字头销之间的轴承摩擦副、十字头和机架之间的滑动轴承摩擦副，这些摩擦副都要用润滑油进行润滑，润滑的方式有飞溅润滑和强制润滑两种形式，其中飞溅润滑为主要的润滑方式。 美国cameron公司的w2200hp钻井泵的油箱、曲轴、连杆、齿轮、十字头、轴承都在闭式机架箱体内，在这种闭式箱体中，浸泡在油池中的齿轮摩擦副、曲轴与机架之间的滚动轴承摩擦副、曲轴和连杆大头之间的轴承摩擦副将润滑油不断的搅动，使润滑油不断地飞溅在小齿轮轴与机架之间的滚动轴承摩擦副、连杆小头和十字头销之间的轴承摩擦副、十字头和机架之间的滑动轴承摩擦副的摩擦表面上，这些润滑油都是没有经过过滤的，润滑油中的金属磨粒、润滑油内部的腐蚀物、润滑油中的积炭、油泥、漆膜等物质都直接进入摩擦副，这必然加速了摩擦副金属之间的磨损，将会使金属表面产生更多的金属磨粒落入润滑油中，减少了润滑油的使用寿命。另外一个方面是浸在油池中的零件高频次地对润滑油进行搅拌，润滑油会必然产生搅拌阻力，搅拌频率越高，搅拌阻力越大，搅拌阻力越大，润滑油的氧化速度越快，润滑油的氧化速度越快，润滑油的使用寿命越短。
9.三、提高润滑油的防尘保护 为了防止油箱中产生负压，必须将油箱和大气相通，但大气中有尘埃，有水分，因此选择油箱和大气相通的结构除了满足通空气之外，还必须有过滤水的功能和过滤尘埃的功能。
10.四、选择润滑油粘度高的润滑油，美国美国cameron公司的w2200hp钻井泵对润滑油粘度的要求是，10℃以上可以是68厘斯、也可以是320厘斯，最高使用460厘斯规格，中国钻井泵对润滑油粘度要求是环境温度
‑
1℃以上、可以是150厘斯、也可以是220厘斯，最高使用320厘斯规格润滑油，选择规格多，钻井泵用户要备各种规格的润滑油，增加润滑油规格的储备，更主要的是润滑油的粘度值选择低导致轴承的特性系数增大，轴承的特性系数增大导致轴承的摩擦系数增大，轴承的摩擦系数增大导致润滑油油膜厚度降低，润滑油油膜厚度降低导致轴承表面发生干摩擦，轴承表面发生干摩擦导致轴承的金属表面产生金属磨
粒在润滑油中，因此润滑油的寿命越短。
11.五、润滑油的质量要可靠，不能选择质量低的润滑油，因润滑油质量低，将会有如下的结果：1、添加剂失效 质量低的润滑油因为其中的添加剂失效或用完而性能下降。例如润滑油中的抗磨剂用完，会使抗磨性下降。 2、质量低的润滑油中粘度指数增进剂失效 因为其有机物分子长链断裂，不再具有增粘作用。 3、基础油失效 基础油是添加剂的载体，基础油失效则添加剂不会发挥作用。
12.附图说明
13.图1
‑
一种钻井泵延长润滑油使用时间的技术方案示意图附图标记如下：1
‑
钻井泵动力端部分、2
‑
底座油箱、3
‑
齿轮护罩润滑油回流装置、4
‑
吸湿空气滤清器、5
‑
润滑油输出油管、6
‑
润滑油过滤增压及换热装置、7
‑
压缩机制冷装置、8
‑
冰水输出管、9
‑
吸热水回流管、10
‑
吸油管部件、11
‑
机架润滑油回流装置。
具体实施方式
14.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
15.本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。
16.请参阅图1，本实施例一种钻井泵延长润滑油使用时间的技术方案,包括钻井泵动力端部分1，底座油箱2，齿轮护罩润滑油回流装置3，吸湿空气滤清器4，润滑油输出油管5，润滑油过滤增压及换热装置6，压缩机制冷装置7，冰水输出管8，吸热水回流管9，吸油管部件10，机架润滑油回流装置11。
17.请参照图1，实施一、将钻井泵润滑油的使用温度的最高标准降低为40℃，比美国cameron公司的w2200hp钻井泵规定的润滑油的最高使用温度标准74℃低34℃，比中国钻井泵的国家标准规定的润滑油温度最高标准90℃低50℃，润滑油使用最高温度标准40℃措施后，有如下优势：第1个优势是，润滑油的温度低，润滑油的粘度值高，润滑油的粘度值高则轴承的特性系数小，轴承的特性系数小则轴承的摩擦系数小，轴承的摩擦系数小则润滑油油膜厚度增加，润滑油油膜厚度增加则轴承表面被油膜完全隔开，轴承表面不会发生直接接触，不会产生金属磨粒，润滑油内便不会有金属磨粒，因此润滑油的寿命长。
18.第2个优势是，润滑油在低温下，润滑油不容易氧化失效，润滑不容易出现变黑、变稠现象； 第3个优势是，润滑油油在低温下，润滑油内部的腐蚀物降低； 第4个优势是，润滑油的积炭、油泥、漆膜等物质减少。
19.保证润滑油的使用温度的最高标准降低为40℃的措施很多，本发明的措施是采用压缩机制冷装置7，通过冰水输出管8将7℃的冰水输入润滑油过滤增压及换热装置6，将钻井泵的摩擦热全部吸收，然后通过吸热水回流管9回到压缩机制冷装置7，又把高温水的温度降低到7℃，再去吸收摩擦热，这样循环往复，便可以满足润滑油的使用温度的最高标准降低为40℃。
20.请参照图1，实施二、钻井泵动力端部分1内部没有润滑油箱，改为底座油箱2，取消钻井泵的飞溅润滑，全部为强制润滑，进入摩擦副的润滑油必须先过滤， 底座油箱2和钻井泵动力端部分1分开，润滑油对钻井泵动力端部分1内所有摩擦副进行润滑后的，通过2个齿轮护罩润滑油回流装置3、3个机架润滑油回流装置11回流到底座油箱2内，底座油箱2内的润滑油通过吸油管部件10进入润滑油过滤增压及换热装置6，将润滑油中可能产生的腐蚀物、积炭、油泥、漆膜等物质过滤掉，然后通过2根润滑油输出油管5进入钻井泵动力端部分1内各摩擦副，这样循环往复，这种技术措施，与 cameron公司的w2200hp钻井泵润系统发生了根本的变化，润滑油箱在底座内，取消对润滑油搅拌，取消飞溅润滑，全部为强制润滑，而且进入摩擦副的润滑油必须先过滤，因此润滑油的使用寿命延长。
21.请参照图1，实施三、钻井泵动力端部分1和底座油箱2使用了10个到12个吸湿空气滤清器4，防止底座油箱2和钻井泵动力端部分1内中产生负压，均和大气相通，还有过滤水的功能和过滤尘埃的功能，保证了润滑油的清洁卫生。
22.措施四，钻井泵统一选择润滑油的粘度值为680厘斯规格。减少钻井泵使用单位要备各种规格的润滑油，增加润滑油使用成本，主要是润滑油的提高粘度值，润滑油的粘度值高则轴承的特性系数小，轴承的特性系数小则轴承的摩擦系数小，轴承的摩擦系数小则润滑油油膜厚度增加，润滑油油膜厚度增加则轴承表面被油膜完全隔开，轴承表面不会发生直接接触，不会产生金属磨粒，润滑油内便不会有金属磨粒，因此润滑油的寿命长。
23.措施五、钻井泵选择质量好的润滑油，拒绝质量差的润滑油。质量好的润滑油油如下优势：1、添加剂不容易失效； 2、润滑油中粘度指数增进剂不容易失效； 3、基础油不容易失效，因基础油是添加剂的载体，基础油不失效则添加剂就会发挥作用。
24.通过上面五个延长润滑油使用时间的技术方案，润滑油的使用时间不管是钻井泵的磨合期还是非磨合期，使用时间均在5000小时以上，对比美国cameron公司的w2200钻井泵，w2200钻井泵第一次磨合期润滑油的使用时间是250小时，磨合期后的润滑油的使用时间是1000小时，要求每次加润滑油数量是799升，润滑油使用的是美国的润滑油，美国用的最多的是美孚润滑油，按照中国销售美孚润滑油的平均价格是每升100元人民币，按照这个要求计算运行成本是：磨合期每小时润滑油成本是319.6元，磨合期后的运行润滑油成本是每小时79.9元，中国研发的2400hp新型钻井泵，功率比美国cameron公司的w2200hp还多200hp，功率越大，消耗的润滑油数量还更多，但按照本发明的技术方案，润滑油数量只会减少不会增加，如果按照美国cameron公司的w2200hp的润滑油相同的数量和相同的质量润滑油规格，不管是钻井泵的磨合期还是非磨合期，每小时的润滑油的运行成本只有15.98元，比美国cameron公司的w2200hp的磨合期润滑油运行成本降低了95%，比非磨合期降低了80%。
25.上面结合附图对本发明的实施做了详细描述，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内还可以做出各种变化，这些变化均属于本发明的保护，同样属于本发明的保护范围之内。