李 超，刘家荣，郭 坤，刘文武，王玉超

（北京探矿工程研究所，北京100083）

0 引言

随着交流变频技术的发展，钻机系统由交流变频驱动取代可控硅直流驱动，交流变频钻机系统具有机械钻机和直流电驱动钻机无法比拟的优势，成为行业趋势。随着地热（干热岩）、页岩气等陆域清洁能源及深部资源勘探开发的需要，大功率、大排量和高泵压泥浆泵的需求量也随之增加。由于地质勘探工作环境的限制，要求泥浆泵在结构方面外形尺寸要小，安装占地空间小，并且需要满足大口径探采井取心时泵压、排量的要求［1-7］。大排量泥浆泵作为钻井施工中的关键设备，其性能水平和使用寿命直接影响着钻井速度和生产成本。

在各种形式的泵中，往复式柱塞泵由于具有能在高压下输送高粘度、大密度、高含砂量液体的特性，因而在钻井作业中得到了广泛的应用。目前，国内多采用三缸单作用往复式钻井泵，该泵存在着：（1）钻井泵和电机传动系统质量大，不利于设备的搬迁。（2）传动链较长，传动效率低，维护成本高。（3）驱动泵电机的用电量占钻机系统的50%以上，但在低负载率时功率因数和效率较低。（4）由于皮带轮的存在，导致泵小齿轮轴承受了皮带的径向力，继而影响了轴承寿命［8-14］。

1 地热钻井对泥浆泵的性能需求

钻井过程中所需泵量，要满足泥浆从井底沿钻杆和井壁的环状间隙将岩渣返上井口的速度。井径越大，所需的泵量越大；上返速度高、携带岩屑能力强，但又不能对井壁产生冲刷，以免影响井壁的稳定。……