устройства предохранительного клапана бурового насоса

Если честно, половина аварий на буровых происходит из-за того, что кто-то решил сэкономить на этих самых клапанах. Всегда удивлялся, как люди могут ставить китайские подделки под давлением в 300 атмосферер – потом удивляются, почему манжеты поршней вылетают как пробки от шампанского.

Конструкция, которую не проходят в институтах

Вот берём стандартный пружинный клапан от ООО Нэйцзян Синьфа Нефтяное Машиностроение – у них на сайте https://www.xfsyjx.ru есть схема, где видно, как золотник садится на седло под углом 45 градусов. Но в жизни этот угол часто забивается шламом, особенно когда бурим с глинистыми растворами. Помню, на скважине под Оренбургом приходилось каждый цикл продувать – иначе клапан начинал подтравливать ещё до достижения рабочего давления.

Пружины – отдельная история. Казалось бы, обычная сталь 60С2ХА, но если термообработку нарушили – через две недели работы получаем просадку на 15%. Как-то раз пришлось экстренно менять пружины прямо на буровой, когда насос УНБ-600 начал сбрасывать давление на 180 атмосферах вместо положенных 200. Хорошо, что устьевая арматура была от того же производителя – хоть совместимость нормальная.

А вот про регулировочный винт многие забывают. Его же нужно фиксировать контргайкой с динамометрическим ключом, а не кувалдой, как некоторые монтёры любят. Видел случаи, когда от вибрации винт выкручивался на пол-оборота – и всё, насос вообще переставал держать давление.

Полевые эксперименты и их последствия

В 2018 году пробовали ставить клапаны с тефлоновыми уплотнениями – идея казалась хорошей, меньше трение. Но оказалось, при температуре ниже -20 тефлон дубеет, и клапан срабатывает с запозданием в 2-3 секунды. Для бурового насоса это вечность – можно и манометры выбить, и противовыбросовый манифольд ненужно активировать.

Ещё была история с попыткой использовать клапаны двойного действия – где сброс идёт не сразу в атмосферу, а в обратную линию. Теоретически экономия раствора, но на практике – постоянные засоры в трубках малого диаметра. Пришлось вернуться к классике после того, как на Самотлоре такой клапан заклинило в полуоткрытом положении.

Сейчас многие стали брать клапаны с выносным импульсным поршнем – типа меньше изнашивается основное седло. Но если в импульсной линии попадёт абразив – всё, клапан начинает 'дробить', постоянно подтравивает. Приходится ставить дополнительные фильтры, а это ещё точки для потенциальных утечек.

Монтажные тонкости, о которых не пишут в инструкциях

При установке всегда смотрю на ориентацию подводящей трубы – если подвод идёт сверху, то при срабатывании клапана создаётся гидроудар. Лучше когда подвод сбоку, тогда столб жидкости не так бьёт по золотнику. Кстати, у ООО Нэйцзян Синьфа в конструкции это учтено – у них патрубки смещены относительно оси клапана.

Про прокладки между фланцами – тут многие ошибаются. Ставят паронитовые, а нужно медь-графитовые, особенно если работаем с растворами на углеводородной основе. Паронит разбухает от масла, и потом при замене клапана фланец приходится срезать – видел такое на буровой в ХМАО.

И никогда не ставлю американки для быстрого съёма – люфт в полмиллиметра кажется ерундой, но при пульсациях давления это приводит к выработке посадочных мест. Только фланцы с щелевыми замками, даже если дольше монтировать.

Взаимодействие с другим оборудованием

Когда работаем с сосудами под давлением I класса, там вообще отдельные требования – клапан должен дублироваться с независимыми линиями отбора давления. И обязательно ставить отсекатели перед контрольными манометрами – один раз из-за разрыва манометрической трубки насос потерял управление.

С буровыми установками того же производителя клапаны работают стабильнее – видимо, потому что гидравлические характеристики просчитаны в комплексе. Особенно заметно на пусковых режимах – когда другие клапаны могут срабатывать рывками, эти открываются плавно.

А вот с оборудованием для контроля твердой фазы есть нюанс – если циркуляционная система закольцована через гидроциклоны, то при резком сбросе давления может произойти подсос воздуха в линию. Поэтому всегда ставлю обратные клапаны на 2 метра выше основного предохранительного.

Ремонт в полевых условиях

Самое сложное – притирка седла после попадания металлической стружки. Обычно берём чугунный притир с карбидом бора, но в крайних случаях использовали даже клапанную пасту от автомобильных двигателей – работает, хотя и не по технологии.

Замена пружин – тут главное не перепутать направление навивки. Казалось бы, мелочь, но если поставить пружину с обратной навивкой – при резком сбросе давления возникает крутящий момент, и золотник начинает проворачиваться. После такого седло придётся менять вместе с пружиной.

А вот про регулировку часто забывают – после сборки обязательно проверяем на стенде с маслом, а не с водой. Вода не даёт нужной вязкости, и клапан может вести себя иначе при работе с буровым раствором. Обычно выставляем срабатывание на 10% выше рабочего давления – так и ресурс больше, и безопасность лучше.

Неочевидные зависимости

Заметил, что при использовании манифольдов бурового раствора с жёсткой подвеской клапаны изнашиваются быстрее – вибрация от насоса передаётся напрямую. Решение простое – ставить гибкие вставки хотя бы на полметра от фланца.

Температура окружающей среды влияет сильнее, чем кажется. Летом в Западной Сибири бывает +30, и клапан, отрегулированный при +15, начинает подтравливать. Приходится поджимать на четверть оборота – но это уже отклонение от паспортных характеристик.

И ещё – никогда не используйте клапаны от насосов на буровом инструменте меньшего диаметра. Кажется, 'давление то же', но разница в массе золотника даёт другую инерцию – клапан будет срабатывать с опозданием. Проверено на трёх разных месторождениях.