Anatomia debombas de lodo

Shaun White, White Star Pumps

Bombas de lodo con pulso reduciramortiguadores de pulsaciones han existido

durante más de medio siglo.

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Hasta el Ahora, el mercado ha estado dominado con diseños de la bomba de 40 años de edad, triplex que han vertido en bruto y el exceso de vibración. Durante las últimas cuatro décadas, la industria de perforación tiene las dificultades de los pulsos de la bomba de lodo y los problemas que causa. Algunos deestos problemas son la telemetría para pobres dirección de per-foración y la vibración de perforación /armónicos en ambientes marinos.impulsos de la bomba de lodo puede ser minimizado con amortiguadores de pul-saciones o sincronización de las bombas cu-ando más de una bomba de accionamiento eléctrico se utiliza en paralelo.

Sincronización de las bombas es un proceso en el que las bombas de

golpes múltiples son controlado para sincronizar sus impulsos y reducir el efecto combinado de la pulso mediante el envío de un pico en el a través de otras bombas. Sin embargo, la sincroni-zación las bombas aún deja un tremendocantidad de pulso en el flujo de lodo yvibraciones en alta mar. triplex tradicio-nal bombas de lodo han demostrado ser ineficaces en adecuadamente la entrega de un flujo uniforme, a pesar de las medidas contra. Para reducir las causas de muchos de pulsos en la actuación única de intercambio bombas triplex, es necesario examinar en primer lugarla fuente o fuentes de estos pulsaciones antes de que realmente se puede minimi-zar de manera significativa.

Pulsaciones enla entrada de barroUno de los primeros lugares que el pulso puede ocurrir es en la boca de aspiración o el barro a la bomba. El lodo entra en el colector de aspiración y llena las camisas. Es muy importante que la válvula de entrada abierta y cierre con rapidez para permitir que el trazador de líneas de totalmente llena durante la car-rera de aspiración. La succión término puede ser engañoso porque la bomba se sobrealimentado por una bomba de impulsión, así como el pistón se mueve hacia atrás, la carga

la bomba empuja el barro en el cilindrocavidad. A medida que el cilindro se retira el el trazo de la espalda y los flujos de lodo, el pistón se mueve hacia atrás a una no lineal velocidad, a partir de la velocidad cero, la creación de hasta la velocidad máxima cerca de la mitad de la carrera y por la espalda a cero al final de la carrera cuando el forro está lleno de barro. Este perfil de velocidades de onda sinusoidal significa que el caudal de un solo cilindro en una típica 1600 triplex CV bomba varía de cero a principios de la espalda a más de tres veces el caudal medio de que el mismo cilindro. La bomba de carga debe ser más eficaz que el caudal bombeado, pero no debe ser tan de gran tamaño que levanta la válvula de aspiración antes de tiempo. Alto volumen de carga con baja presión es óptima. desurgers de succión debe ser desplegada en el colector de aspiración de ayudar a la bomba de carga con el suministro de volumen adicio-nal al cilindro cavidad a la velocidad máxima del pistón. Suponiendo que el movimiento se llenan alcanzado casi a la perfección, sólo una par corto, pero significativo, de los pulsos se generará como la válvula de aspiración se abre y cierre.

Pulso debido a la rotación del cigüeñalEl siguiente, y probablemente el más signifi-cativo, fuente de la pulsación se debe ala característica de un cigüeñal que rota.El movimiento de una manivela giratoriaa régimen constante cuando se convierte enmovimiento lineal del pistón siemprecrea un caudal cambiando a medida que el pistón acelera y de acelera-. La la naturaleza de un cigüeñal del cilindro es comenzar lento y luego acelerar a través de el punto medio de la carrera y, a continuación reducir la veloci-dad hasta detenerse por completo al final dela carrera. Por ejemplo, la carrera empieza en 0 pies por minuto (ppm) y acelera de 380 pies por minuto en medio de la carreray luego de vuelta a cero pies por minuto, lo que resulta en un promedio de 275 caudal Sin embargo, el flujo máximo cilindro a la velocidad máxima de 380 pies por minuto

Velocidad del émbolo (Pies por minuto) versus grados de la rotación del cigüeñal

rotación del cigüeñal en grados

Figura 2 – Velocidad de la manivela con rmp continua versus velocidad del pistón de onda sinusoidal

rotación del cigüeñal en grados

Gal/min versus grados de la rotación del cigüeñal

el flujo total de la bomba versus grados de la ro-tación del cigüeñal

rotación del cigüeñal en grados

es de 871 gpm, más de tres veces elcilindro de tipo medio de. La figura 2 muestra la constante velocidad de un cigüeñal teórica rotación y la velocidad resultante de un pistón siendo impulsado por el cigüeñal. Cuanto más tiempo la carrera de la más alta es la máxima velocidad del pistón estará en el centro de la carrera. Este aumento de velocidad durante la mitad de la carrera es la razón por bombas con pistones ya se han un régimen máximo de revoluciones más bajo, para permanecer por debajo de la estándar de la industria de 381 pies por minuto para el pistón reducción del desgaste. Sólo una pocas empresas de la bomba reclamar una mayor velocidad del pistón de 381 pies por minuto en el régimen máximo de revoluciones de la bomba. Figuras 3A y 3B muestran la di nivel de carga tiene una significa cativa varianza para cada cilindro e incluso después de la superposición de los tres cilindros, el resultantes ha pulsos prin-cipales.

Los pulsos causada por una de 120 grados etapas de la bomba, como la bomba triple, son irregulares (como se muestra en la Figura 3B) con respecto a sus picos o máximos amplitudes. Esto crea cierta confusión en la presión de la descarga como ilustración con ed por los picos gemelos aparente picos seguido de un baño solo, a continuación, otra vez, y así sucesivamente. Como resultado de esta irregular pulso, cualquier sistema de amortiguación entraran en un ciclo en amplitudes suplentes, una situación indeseable como la pulsación amor-tiguadores tienen dos diferencia pulsos que deben reducir.

Amortiguadores de pulsacionesEn este punto, los pulsos resultantes tienen ha creado y tendrá que ser absor-bido en parte por algún sistema, comocomo un amortiguador de pulsaciones

Una pulsación amortiguador como comúnmente desplegadas se basa en la presión diferencial y en movimientopartes para absorber la instantáneacambios en la velocidad resultante decambiar la velocidad del pistón. (Se trabaja mucho como un amortiguador en un coche). Debido a que de la tasa de cambio de flujo durante un pistón der-rame cerebral y la presión exponencial que los resultados, amortiguadores de pulsaciones son generalmente grandes, pesados culto, dificultades para manejar y mucho tiempo al servicio. A pesar de un amortiguador de pulsaciones pueden ab-sorber gran parte del pulso de la bomba, su efectividad depende de los siguientesfactores:

• Ubicación• Distancia de la fuente de la pulso• No estar comprometida por barreras• No ser humedecido por el filtro de cruz, con el amortiguador en la parte superior del filtro de cruce algunos

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del pulso escapar por el agujeroen lugar de ser eliminado por elamortiguador• La regularidad de los pulsos, para ayudar a calibración del amortiguador apropiado.• La correcta calibraciónHa habido poca evoluciónen bombas triplex y sus pulsacionesamortiguadores de muchos años, pero una Lo que parece ser constante conLas bombas convencionales triplex, es que una pulso y la vibración se notará.

La solución Quadraplex

Algunas cuestiones se pueden abordar con el uso de dos amortiguadores de pulsaciones en un quadraplex bomba en lugar de utilizar Las bombas convencio-nales triples. Un bomba con un número par de cilindros, donde la onda sinodal se superpone en los picos y valles de la,proporcionará una amplitud constantepulso, que es repetitivo y puede sererradicado por pulsaciones en buena posición amortiguadores. Esto se de-muestra por la grabación en vivo de la quadraplex salida de la curva de presión (Figura 3C), que es probablemente el mejor momento disponibles para un intercambio, Cada amortiguador es:• Cerca de los módulos de líquido• Aguas arriba del filtro, por lo que elfiltro no se puede frenar o bloquearel flujo al amortiguador• Manejo de un pulso constante generadade un par de cilindrosEl pulso restante o los picos dela presión de que no se han eliminadopor el amortiguador se creanpor el cambio de caudal mencionadoanterior, y por desgracia cualquier resto de pulso se exhiben mucho más graveresultados que cabría esperar.Por ejemplo, el aumento de la presión opulso es proporcional a la velocidad de

de flujo cuadrado. Como los cambios de caudal, la presión del sistema de perforación, debido a los cambiosel incremento añadido por la sarta de perforación ya través de las herramien-tas agujero hacia abajo y broca. La presión resultante cambio es mucho mayor que el caudal cambio. Como los cambios de presión en el la bomba de línea, el cigüeñal experiencias un par más alto a mediados del la carrera cuando el pistón se mueve más rápido, y eso significa que los motores de conducción, ya sea diesel o eléctrica, se sienten el cambio del esfuerzo de torsión. Esto resulta en una constante zumbido. Este zumbido es una manera diferente y vibración distinta, se sintió con mayor intensidad a través de las estructuras de acero en un medio am-biente en alta mar. La constantesobrecarga transitoria del cigüeñalde par constante y repetitivo picos creará un movimiento de sacudidas por a la carga desigual y en última instan-cia, causar una manivela para fallar. Otro efecto de esta repetida desacel-eración de la rotación del cigüeñal en cada de una bomba triplex es que, si bien un cilindro está en la cima de su carrera,

por uno los resultados del mov-imiento del pistón de la velocidad las variaciones en los pistones restantes. Futuros diseños de la bomba de fango debe garantizar que un pulso de la firma no es creado y que no se amor-tiguadores de pulsaciones se requieren. Cuando las bombas de lodo son libres de pulso, que dramáticamente reducir las vibraciones no deseadas en la perforación equipo, lo que beneficiará a toda la industria. experiencia.

Shaun White en el campo de per-foración mar adentro y la producción se extiende por casi cuatro décadas. El blanco es Actualmente, la ingeniería y del producto el director de desarrollo para el Texas persona de la bomba de la empresa, un fabricante y exportador mundial de triplex y bombas de lodo para quadraplex la minería y el petróleo y perforación de gas industrias. Para obtener más información,

Grabación en directo de la bomba de lodo quadraplexsalida de la curva de presión