石油鉆井泵是鉆井循環系統的心臟，鉆井泵通過空氣包來吸收和釋放鉆井液的能量，減小泵的排量和壓力波動，提高鉆井泵及鉆井工作的可靠性?？諝獍某錃鈮毫统錃饬恐苯佑绊懣諝獍淖饔眯Ч?，必須經常對其壓力進行檢查，壓力降低需要及時補充壓力。針對原來在用空氣包高壓充氣機存在的問題，研制新型鉆井用氣動高壓充氣裝置，取得了很好的應用效果。

 

新型鉆井用氣動高壓充氣裝置

 

目 前， 鉆 井 隊 在 用 空 氣 包 高壓充氣機為立式、水冷、三級級差式、 電 動 充 氣 機， 圖 1 為 現 用 的Z-0.27/150 型空氣包電動高壓充氣機實物圖?，F用鉆井泵空氣包電動高壓充氣機在安全角度、成本因素、操作要求、使用約束四方面存在問題，且受使用約束，即空壓機使用環境溫度要低于 40℃，高于 -20℃；不能在粉塵污染的環境使用；不能在靠近易燃易爆區域使用；機器安裝與地面傾斜角不得超過 5° ；對環境要求較高，井場環境惡劣對其使用壽命影響很大。綜上，研制一種安全可靠、結構簡單、攜帶方便、易于維修、性價比高的充氣裝置代替原電動高壓充氣機是十分必要，且具有實用意義。

 

研發新型充氣裝置
 

主要針對井隊在用的空氣包電動高壓充氣機存在的結構復雜、不易維修、重量大、運移不便、購置維護成本高等諸多弊端，設計一種結構簡單、易于維護、攜帶方便、成本低廉、使用安全的高壓充氣裝置代替現有的電動高壓充氣機。通過對鉆井現場實際情況進行分析：空氣包氣囊充氣壓力為 3~4MPa，最高不超過 4.5Mpa，不屬于超高壓范圍，用普通的空氣壓縮機就能實現此壓力輸出；鉆井隊現場均配有兩臺（一臺自動壓風機一臺電動壓風機）或兩臺以上（一臺自動壓風機多臺電動壓風機）大型空氣壓縮機，單臺壓風機排氣量在每分鐘6 立 方 以 上， 排 氣 壓 力 0.8MPa,供氣量遠大于鉆井現場的實際用氣量；機房、鉆臺氣路鋪設廣泛，井場用氣十分便利，無需重復投資帶動壓縮機工作的原動機部分（如柴油 機 或 電 動 機）， 只 需 要 將 現 場0.8MPa 的壓縮氣體進行增壓即可滿足鉆井泵空氣包氣囊 4MPa 壓力的充氣要求；鉆井現場所用氣源已經過干燥處理，無需在裝置中進行二次干燥。所以完全可以利用鉆井現場自有的壓縮空氣做為驅動氣源和增壓氣源，設計一種大面積往復運動活塞利用壓縮沖程將低壓氣轉變為額定壓力的高壓氣流的增壓裝置，取代現有的 Z-0.27/150 型電動充氣機，實現降本增效的目標。

新裝置工作原理設計
 

確定了新型空氣包充氣裝置采用鉆井現場自有的壓縮空氣做為驅動氣源和增壓氣源，設計出一種由驅動裝置、增壓裝置、減壓閥、單向閥、換向閥等組成的新型增壓裝置，其原理為對大徑活塞施加一個 低壓，當此壓力作用于一個小面積活塞上時，產生一個高壓。通過大面積活塞的壓縮沖程將低壓氣轉變為額定壓力的高壓氣流，通過氣控換向閥使增壓泵能夠實現連續運行。當壓力為 0.3~0.8Mpa 的驅動氣源進入驅動裝置時，通過換向閥實現活塞往復運動帶動增壓裝置工作。該裝置裝有彈簧止回閥，用于控制增壓后的氣體進出通道，當增壓裝置的活塞桿處于吸入沖程時，進口控制閥打開，出口控制閥通過彈簧保持關閉時，將低壓供氣引入泵內；增壓沖程時，進口控制閥關閉，出口控制閥打開，增壓裝置的活塞桿通過出口控制閥壓縮增壓后的氣體流出，將 0.3~0.8Mpa 低壓氣轉變為 3~8Mpa 額定壓力的高壓氣流，充裝到鉆井泵空氣包氣囊內。