注水泵液力端節(jié)能改造在油田注水中的應(yīng)用

劉蒙張召召張悅李俊成楊露

（1.中國石油長慶油田分公司第三采油廠；2.中國石油長慶油田分公司第九采油廠）

注水泵液力端節(jié)能改造在油田注水中的應(yīng)用

劉蒙1張召召1張悅2李俊成1楊露1

（1.中國石油長慶油田分公司第三采油廠；2.中國石油長慶油田分公司第九采油廠）

注水泵是油田注水系統(tǒng)主要設(shè)備之一，在整個注水中起著重要作用。隨著油田開發(fā)相繼進入中高含水期，油田回注采出水增多，而采出水腐蝕性強、機雜含量相對高，造成注水泵液力端封面腐蝕磨損速度快、泵效低，注水單耗達7.82 kWh/m3，造成能源的極大浪費。針對這一問題，對注水泵液力端進行節(jié)能改造，將液力端外圓密封結(jié)構(gòu)改造成外圓加平面密封，同時取消連接液力端函體與泵體的定位銷。新型節(jié)能注水泵機組效率及容積效率均有大幅度提升，平均注水單耗下降到6.27 kWh/m3，具有較好的經(jīng)濟效益與推廣應(yīng)用前景。

油田注水；液力端；改造；效果評價

注水泵是油田注水系統(tǒng)主要設(shè)備之一，是整個注水中較為關(guān)鍵的一環(huán)，如何更好地控制注水泵的運行方式、液量的調(diào)整、控制地層壓力，在油田開發(fā)中起著關(guān)鍵的作用[1-3]。隨著油田開發(fā)相繼進入中高含水期，油田回注采出水增多，而采出水腐蝕性強、機雜含量相對高，造成注水泵液力端封面腐蝕磨損速度快、泵效低，注水單耗達7.82 kWh/m3，造成能源的極大浪費[4]。因此，對注水泵液力端進行節(jié)能改造，以更好地利用先進技術(shù)和設(shè)備，提高注水泵效，降低注水系統(tǒng)單耗，從而實施高效注水，使企業(yè)經(jīng)濟效益最大化，在油田開發(fā)節(jié)能降耗中很有必要[5-6]。

1 注水泵液力端運行中存在問題

1.1 柱塞、缸體拉傷

注水泵液力端包含閥芯（旋轉(zhuǎn)葉片、閥芯閥面損壞以及彈性橡膠脫落）（圖1）、鋼珠掉落造成液力端柱塞、缸體拉傷（圖2），前期加裝的隔離網(wǎng)無法發(fā)揮作用，在大流量高壓力水流沖刷下基本起不到保護作用。

1.2 設(shè)計存在缺陷

一些注水泵液力端結(jié)構(gòu)在設(shè)計初期存在嚴(yán)重缺陷，主要表現(xiàn)在盤根壓帽存在絲扣磨損無法預(yù)緊導(dǎo)致壓帽脫出，存在運行安全風(fēng)險；函體壓蓋母扣出現(xiàn)故障后無法正常更換，需要將整個液力端拆卸下來，維修工作量大（圖3）。

1.3 函體與液力端連接部位刺漏

注水泵液力端函體在使用過程中普遍存在函體與液力端密封墊子及函體定位銷腐蝕等問題，由此造成函體與液力端連接部位刺漏（圖4）。另外，函體機油加工定位孔存在應(yīng)力缺陷，如Y站4#污水注水泵5套函體均發(fā)生開裂現(xiàn)象。

圖1 X站注水泵進液閥損壞

圖2 X站2#注水泵柱塞拉傷缸體

圖3 X站2#注水泵2#缸壓蓋脫落

圖4 Y站2#注水泵函體與液力端之間滲漏

1.4 泵閥、柱塞、填料材質(zhì)差

部分站點注水泵的泵閥、柱塞、填料存在壽命短、材質(zhì)差（表1），達不到企業(yè)Q/SYCQ 3452－2015《往復(fù)式注水泵技術(shù)規(guī)范》主要易損件壽命指標(biāo)，主要出現(xiàn)在柱塞和部分帶滾珠的組合閥上，容易造成閥芯卡導(dǎo)致頻繁檢泵，最短時間不足5 d。

表1 往復(fù)式注水泵主要易損件壽命統(tǒng)計

2 注水泵液力端節(jié)能改造原理

注水泵液力端塞頭處是交變壓力而非靜壓力，原來為外圓密封結(jié)構(gòu)（圖5），在高交變壓力下極易出現(xiàn)密封滑動，壓差低時還可以，壓差提高后滑動加快造成磨損泄漏。針對這一泄漏問題，采用外圓加平面密封（圖6）。同時因定位銷腐蝕原因造成注水泵函體與液力端連接部位刺漏，將定位銷材料更換為304材料，解決了定位銷腐蝕問題，函體刺漏有所減緩，后續(xù)在結(jié)構(gòu)上繼續(xù)優(yōu)化，取消定位銷。

圖5 注水泵液力端改造前

圖6 注水泵液力端改造后

新改進的液力端主要特點是把主填料密封設(shè)置在泵體柱塞通道中，副密封函體內(nèi)僅設(shè)置封潤滑油壓的密封，同時充分發(fā)揮同步隔離技術(shù)的作用，增加柱塞與填料的潤滑條件，確保柱塞填料的壽命達到或超過長慶油田技術(shù)規(guī)范要求，消除了現(xiàn)場因密封函體銹死后難拆難裝的困難（圖7）。

圖7 新型節(jié)能注水泵結(jié)構(gòu)

3 注水泵液力端節(jié)能改造應(yīng)用及效果評價

3.1 節(jié)能改造后注水泵主要性能評價

注水泵液力端節(jié)能改造后，泵機組效率及容積效率均有大幅度提升，額定排出壓力小于20 MPa，泵機組效率從不足74%上升到81%以上，泵效從不足84%上升到90%以上。額定排出壓力在20～31.5 MPa時，泵機組效率從不足69%上升到80%以上，泵效從不足80%上升到89%以上（表2）。

表2 額定條件下注水泵基本性能指標(biāo)統(tǒng)計

3.2 應(yīng)用效果評價

在Y站應(yīng)用液力端改造后的節(jié)能注水泵22臺（表3），檢測該站平均容積效率90.4%，平均注水泵機組效率約81%，注水單耗約從7.82 kWh/m3下降到6.27 kWh/m3。

按照利用率0.7計算，節(jié)約電量=年注水量×注水單耗降低量=4985×330×1.55×0.7=175.3× 104kWh，年節(jié)約電費=175.3×0.64=112.19萬元。

4 結(jié)論

1）液力端節(jié)能改造后的新型注水泵機組效率及容積效率均有大幅度提升。當(dāng)額定排出壓力小于20 MPa時，泵機組效率從不足74%上升到81%以上，泵效從不足84%上升到90%以上。當(dāng)額定排出壓力在20～31.5 MPa時，泵機組效率從不足69%上升到80%以上，泵效從不足80%上升到89%以上。

2）新型節(jié)能注水泵在站點應(yīng)用中平均注水單耗約從7.82 kWh/m3下降到6.27 kWh/m3，具有較好的經(jīng)濟效益與推廣應(yīng)用前景。

表3 Y站節(jié)能注水泵能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

[1]趙見平，王金蘭，高興旺.油田注水系統(tǒng)效率提升探討[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2012（4）：264.

[2]趙麗麗，李慶國.油田注水系統(tǒng)的節(jié)能降耗[J].節(jié)能與環(huán)保，2008（9）：44-45.

[3]李林.變頻調(diào)速在電廠節(jié)能中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2013（6）：8-15.

[4]萬仁溥.機械采油技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1991：27-31.

[5]李建.有桿抽油設(shè)備與技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994：32-40.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.02.004

2016-08-19

（編輯 王 艷）

劉蒙，2008年畢業(yè)于寧夏大學(xué)（工商管理專業(yè)），從事油氣開采地面建設(shè)工作，E-mail：zhangz2_cq@petrochina.com. cn，地址：寧夏銀川長慶油田分公司第三采油廠，75000。