머드 펌프가 연속 운전 중 토출 압력이 떨어지는 이유

머드 펌프 토출 압력이 점차 낮아진다고 해서 펌프가 고장 났다는 뜻은 아닙니다. 왕복동 머드 펌프에서 압력은 토출되는 유체 흐름이 받는 저항을 반영합니다. 따라서 압력 저하는 펌프 토출량 감소, 유압 저항 감소, 누출 또는 부정확한 압력 신호를 나타낼 수 있습니다. 가장 중요한 판단 기준은 실제 펌프 속도와 토출 유량이 일정한 상태에서 압력이 낮아지는지 여부입니다.

연속 운전 중 발생하는 일반적인 머드 펌프 고장을 살펴볼 때는 흡입 부족, 밸브 마모, 피스톤 누출, 라이너 손상에 주의를 기울여야 합니다. 그러나 굴착 유체의 변화, 바이패스 개방 또는 하류 측 세척으로도 비슷한 증상이 나타날 수 있습니다. 원인을 파악하기 전에 펌프 속도를 높이면 캐비테이션이 심해지거나 마모가 가속되거나 진행 중인 누출이 가려질 수 있습니다.

압력과 함께 무엇이 변했는지 확인하십시오

현재 상태를 마지막으로 안정적으로 운전했던 시기와 비교하십시오. 실제 분당 스트로크 수, 토출 압력, 흡입 압력, 머드 온도, 밀도, 유변학적 특성, 탱크 수위 및 유량 지시값을 확인합니다. 펌프 구성, 굴착 깊이, 파이프 이동, 노즐 구성 또는 밸브 위치의 변화도 기록하십시오. 운전 조건이 충분히 비슷할 때만 비교가 의미가 있습니다.

스트로크 수만으로 펌프가 예상 용량을 토출하고 있다고 단정할 수는 없습니다. 이론 토출량은 배제 용적과 속도에 따라 달라지며, 실제 토출량은 실린더가 얼마나 충분히 채워지는지, 밸브와 씰이 누출을 얼마나 효과적으로 막는지에 따라서도 달라집니다. 펌프는 스트로크 속도를 유지하면서도 머드 토출량이 줄어들 수 있습니다.

가능한 경우 독립된 압력 지시기를 사용하십시오. 압력 취출부의 막힘이나 변환기 고장이 장비 성능 저하와 비슷한 증상을 일으킬 수 있습니다. 시스템에 압력이 걸려 있는 동안 압력계 연결부를 풀거나 압력 취출부를 청소하지 마십시오.

펌프 흡입부의 유입 부족 여부를 확인하십시오

흡입 문제는 그 밖의 운전 상태가 안정적인 중에도 서서히 발생할 수 있습니다. 스트레이너에 고형물이 쌓이거나, 탱크 수위가 내려가거나, 침전물이 출구를 막거나, 흡입 호스가 변형될 수 있습니다. 차지 펌프가 설치되어 있다면 차지 압력 저하로 실린더 충전이 제한될 수도 있습니다.

접근 가능한 지시기와 외부 상태를 점검하십시오. 탱크 수위, 흡입 밸브 위치, 호스 상태, 차지 펌프 작동 및 흡입 압력 추이를 확인합니다. 탱크 수위가 낮으면 흡입구가 노출되기 전에도 와류가 공기를 끌어들일 수 있습니다. 흡입 연결부에서 누출이 발생해도 머드가 밖으로 새는 모습이 뚜렷하지 않은 채 공기가 유입될 수 있습니다.

불완전한 충전은 토출량을 감소시킵니다. 캐비테이션은 국부 압력이 낮아져 증기 공동이 형성될 때 발생합니다. 공기 또는 가스가 혼입되면 같은 현상은 아니지만, 이와 유사하게 토출이 불안정해질 수 있습니다. 두 경우 모두 압력 변동과 진동이 발생할 수 있으므로 소리만으로 진단하는 것은 신뢰할 수 없습니다.

흡입부가 필요한 유량을 공급하지 못하면 스트로크 속도가 높을 때 막힘의 영향이 더 뚜렷해질 수 있습니다. 운전 절차가 허용하는 경우, 속도를 통제된 방식으로 낮추면 불안정성이 흡입 문제와 관련이 있는지 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 수리가 아닙니다. 막힘, 부족한 차지 압력 또는 공기 유입 경로는 여전히 해결해야 합니다.

유체 엔드에서 진행성 누출이 있는지 확인하십시오

흡입 상태와 실제 펌프 속도가 안정적이라면 토출량 감소의 원인은 유체 엔드일 가능성이 더 큽니다. 마모성 고형물과 반복되는 부하로 밸브 밀봉면, 피스톤 및 라이너가 손상될 수 있습니다. 이 경우 동력 엔드가 매 스트로크를 계속 수행하더라도 누출로 인해 체적 효율이 떨어집니다.

제대로 밀폐되지 않는 밸브

밸브 인서트 손상, 시트 침식, 스프링 파손 또는 이물질 끼임으로 밸브가 완전히 닫히지 않을 수 있습니다. 토출 밸브에서 누출되면 가압된 머드가 실린더로 되돌아가고, 흡입 밸브에서 누출되면 배출된 머드가 흡입구 쪽으로 빠져나갈 수 있습니다. 두 경우 모두 유효 토출량이 감소하고 압력 파형이 불균일해질 수 있습니다.

맥동 변화나 노킹은 이 진단을 뒷받침하지만, 특정 밸브의 문제라고 단정할 수는 없습니다. 맥동 댐퍼 문제도 평균 토출량을 똑같이 감소시키지 않으면서 압력 변동을 키울 수 있습니다. 밸브를 점검하려면 장비를 정지하고 격리한 뒤 압력이 완전히 해제되었는지 확인해야 합니다.

피스톤과 라이너 마모

피스톤 씰이 마모되거나 라이너 표면이 손상되면 머드가 피스톤을 우회해 누출될 수 있습니다. 부품이 가열되면서 누출이 심해질 수 있으며, 설치된 경우 피스톤 냉각 또는 세척이 불충분하면 손상이 가속될 수 있습니다. 지정된 냉각 또는 세척 시스템의 유량과 상태를 점검하십시오.

펌프 설계에 따라 지정된 배수구나 라이너 부위에서 비정상적인 누출이 보일 수 있습니다. 가드가 설치된 상태에서 안전한 위치에서만 관찰하십시오. 고압 누출이 의심되는 곳에 손을 대어 위치를 찾으려 접근하지 마십시오. 분해가 필요한 경우 피스톤과 라이너를 함께 점검하십시오. 흠집이 있거나 과도하게 마모된 라이너 문제를 해결하지 않고 씰만 교체하면 근본적인 문제가 남을 수 있습니다.

머드 변화와 펌프 성능 저하를 구분하십시오

머드 온도와 유변학적 특성은 순환 압력에 영향을 줍니다. 가열이나 처리로 점도 또는 항복 응력이 낮아지면 토출 유량이 변하지 않아도 압력이 낮아질 수 있습니다. 밀도 변화도 시스템에 영향을 주지만, 지상 압력 측정값만으로 어떤 유체 특성이 바뀌었는지 판단할 수는 없습니다.

점진적인 압력 저하를 모두 기계적 마모로 단정하지 말고, 대표성 있는 머드 측정값을 압력 추이와 비교하십시오. 순환 압력과 정수압을 구분해야 합니다. 토출 압력 저하만으로 머드 밀도가 낮아졌다고 판단할 수는 없습니다.

유체 변화는 펌프 충전 성능에도 영향을 줄 수 있습니다. 점도가 높아지면 흡입 손실이 증가하고, 가스가 혼입된 머드는 토출을 더 불안정하게 만듭니다. 따라서 머드와 관련된 압력 저하는 하류 저항 감소 또는 펌프 토출량 감소 중 어느 쪽이든 나타낼 수 있습니다. 유량 정보와 흡입 상태를 확인하면 두 원인을 구분하는 데 도움이 됩니다.

바이패스와 하류 측 세척도 확인하십시오

바이패스 밸브, 릴리프 장치 또는 매니폴드 연결부로 인해 유량이 의도한 순환 경로에서 우회할 수 있습니다. 승인된 운전 구성에 따라 밸브 위치와 확인 가능한 리턴 경로 지시값을 점검하십시오. 설정된 운전 압력보다 낮은 압력에서 릴리프 장치가 누출된다면, 계기값을 회복하기 위해 조정할 것이 아니라 원인을 조사해야 합니다.

펌프 속도와 토출량은 안정적인데 압력이 예상치 않게 낮아진다면 하류 측의 건전성을 조사하십시오. 지상 배관 누출, 드릴 스트링의 세척 손상 또는 노즐 상태 변화로 저항이 줄어들 수 있습니다. 굴착 작업에서는 압력 추이, 리턴 유량, 피트 용량 및 현재 작업에 따라 그 영향이 달라집니다.

비정상적인 리턴 또는 피트 용량 변화와 함께 설명되지 않는 압력 저하가 발생하면 현장의 굴착 및 유정 제어 절차에 따라 대응해야 합니다. 펌프만 따로 계속 점검하거나 이전 압력을 회복하기 위해 속도를 높이지 마십시오. 장비가 계속 작동하는 동안 세척 손상이 커질 수 있습니다.

통제된 조건에서 수리를 확인하십시오

압력 손실과 함께 눈에 보이는 고압 누출, 심한 노킹, 과열, 악화되는 진동 또는 비정상적인 유정 지표가 나타나면 즉시 정지하거나 상위 담당자에게 보고하십시오. 유체 엔드 또는 흡입 시스템을 열기 전에 장비를 격리하고 잠금/표찰(LOTO)을 적용한 뒤 갇힌 압력이 해제되었는지 확인하십시오. 맥동 댐퍼와 기타 저장 에너지 장치에는 제조업체가 지정한 별도의 예방 조치가 필요합니다.

확인된 원인을 바로잡은 후 승인된 절차에 따라 재가동하고 속도를 점진적으로 높이십시오. 반복 가능한 운전 조건에서 압력, 실제 속도, 흡입 상태 및 토출 유량을 비교하십시오. 누출, 진동 및 냉각 시스템 작동 상태가 허용 범위인지 확인합니다.

압력이 회복되었다는 사실만으로 수리가 성공했다고 볼 수는 없습니다. 토출량이 부족한 상태에서 저항이 커져 압력이 상승할 수도 있습니다. 더 확실한 확인 방법은 머드 특성과 회로 조건이 비슷한 상태에서 흡입이 안정적이고 비정상적인 기계 증상이 없는 가운데 유량이 회복되었는지 확인하는 것입니다. 해당 조건을 기록해 두면 다음에 점진적인 성능 저하가 발생할 때 큰 중단으로 이어지기 전에 파악하는 데 도움이 됩니다.