淺談注水增壓泵密封系統(tǒng)改造及效果分析

蒲順梅 桑麗娟 岳瑩

摘 要：污水回注是保持地層壓力，補(bǔ)充地層能量，提高原油采收率的重要工藝措施。在油田注水生產(chǎn)過(guò)程中，通常在一個(gè)區(qū)塊采用由一座注水站提供較為單一的注水壓力系統(tǒng)，為能滿(mǎn)足少數(shù)吸水壓力高的注水井的壓力需要 ，整個(gè)注水系統(tǒng)必須要維持最高注水井的注水壓力，因此造成了能量和電量的消耗。增壓注水泵它可以把配水間來(lái)水壓力根據(jù)吸水壓力重新分配，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高壓，從而為高壓欠注井注水，達(dá)到為高壓欠注井增壓注水之目的。

本文結(jié)合東辛采油廠注聚站的三柱塞式往復(fù)增壓泵工作原理、結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)行現(xiàn)狀，分析了增壓泵密封函在設(shè)備運(yùn)行中的作用。在增壓泵的管理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，造成增壓泵停泵次數(shù)最多的主要是由盤(pán)根、柱塞、銅壓套、壓蓋等組成的密封系統(tǒng)故障引起的，本文對(duì)盤(pán)根漏失和柱塞磨損的原因進(jìn)行了分析，并提出密封系統(tǒng)改進(jìn)措施，減少了維修工作量，提高了增壓泵運(yùn)行時(shí)率。

關(guān)鍵詞：增壓泵; 密封系統(tǒng)改進(jìn); 效果分析

一、前言：油田注水現(xiàn)場(chǎng)上使用的柱塞式往復(fù)增壓泵，屬于容積泵的一種，它是依靠在液缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞來(lái)改變工作室的容積，利用大面積柱塞的低壓液體驅(qū)動(dòng)而在小面積柱塞上產(chǎn)生高壓液體，從而達(dá)到吸入和排出液體的目的。它主要應(yīng)用于井下管柱良好、日注水量較小、吸水壓力高、處于油水結(jié)構(gòu)調(diào)整關(guān)鍵點(diǎn)的注水井。

東辛采油廠注聚站管理著3臺(tái)3ZYB-19/32型增壓泵，配備電機(jī)55KW、流量1.2～162.6 m3/h、壓力6～60MPa，目前日開(kāi)泵2臺(tái)，日注水量180立方米。由于增壓泵往復(fù)次數(shù)快，壓力高，導(dǎo)致輔助材料大量消耗;同時(shí)由于柱塞盤(pán)根的刺、漏引起增壓泵的起、停次數(shù)增加。針對(duì)上述問(wèn)題我們成立技術(shù)攻關(guān)小組，對(duì)增壓泵密封系統(tǒng)進(jìn)行了細(xì)致分析和研究。

1. 增壓泵的結(jié)構(gòu)

目前采油注水系統(tǒng)使用的各類(lèi)增壓泵中大部分是臥式、三柱塞、單作用液力平衡式高壓往復(fù)泵。由電器部分、動(dòng)力端、液力端、傳動(dòng)部分組成。動(dòng)力端的機(jī)座為箱形結(jié)構(gòu)，機(jī)座曲軸端下部設(shè)計(jì)成油池，動(dòng)力部分各摩擦副靠曲軸、連桿運(yùn)動(dòng)時(shí)飛濺和刮下來(lái)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。而液力端的泵體為長(zhǎng)方形整體式，由進(jìn)液閥、排液閥、柱塞、主函體、副函體組成。

2. 增壓泵的工作原理

電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)部分帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸帶動(dòng)連桿、柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲軸帶動(dòng)柱塞向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)液閥打開(kāi)、排液閥關(guān)閉、高壓水被吸入;當(dāng)曲軸帶動(dòng)柱塞向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，排液閥打開(kāi)、進(jìn)液閥關(guān)閉，水被排出。與此同時(shí)高壓水通過(guò)壓力平衡管進(jìn)入排出平衡腔起到平衡作用。在增壓泵工作時(shí)，如果進(jìn)、出口壓力完成符合設(shè)計(jì)要求，增壓泵在理想的平衡狀態(tài)下工作。如果因各種原因泵的進(jìn)、出口壓力不能完全符合設(shè)計(jì)要求，使用人員必須調(diào)整進(jìn)、出口壓力使其達(dá)到90%以上平衡要求，以保證增壓泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

二、 增壓泵密封函存在問(wèn)題分析

2018年2月至2018年8月份注聚站2臺(tái)增壓泵，因?yàn)樵鰤罕妹芊夂鸬耐１们闆r進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查，根據(jù)調(diào)查可知：造成停泵的主要原因是由于盤(pán)根漏失和柱塞的磨損造成的。

目前，油田注水系統(tǒng)中各種型號(hào)增壓泵的密封函都大同小異。密封函的工作原理是，由壓蓋擠壓銅壓套，銅壓套壓緊盤(pán)根，盤(pán)根被擠壓膨脹后與柱塞工作面緊密相連起到密封作用。但是現(xiàn)場(chǎng)中存在的問(wèn)題是：更換盤(pán)根和柱塞后，使用時(shí)間不長(zhǎng)，盤(pán)根開(kāi)始漏失，接著柱塞開(kāi)始腐蝕，表面產(chǎn)生穴蝕（麻點(diǎn)），造成盤(pán)根漏失嚴(yán)重，只好停泵更換盤(pán)根和柱塞，造成材料消耗嚴(yán)重，起、停泵次數(shù)增加。

通過(guò)對(duì)盤(pán)根漏失和柱塞的磨損情況調(diào)查分析得出影響增壓泵柱塞密封的主要因素為以下幾個(gè)方面：

1.碎屑：輸送的介質(zhì)中含有少量雜物，增壓泵靠柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)排出液體，在正常情況下，每分鐘的往復(fù)次數(shù)可達(dá)到230次/分。高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)使柱塞和盤(pán)根產(chǎn)生劇烈的摩擦，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生部分碎屑。碎屑和液體中的雜物一起被帶入密封面，加速盤(pán)根和柱塞的磨損，造成泵效降低，盤(pán)根漏失增大，更換頻繁。柱塞磨損加劇，材料消耗嚴(yán)重。

2.銹蝕：輸送介質(zhì)中含有酸堿離子，對(duì)柱塞起腐蝕作用;停泵后，由于柱塞表面附著由盤(pán)根滲漏出的污水，長(zhǎng)期停放在空氣中，對(duì)柱塞造成腐蝕，產(chǎn)生坑道和麻點(diǎn)，并且長(zhǎng)期停留后析出的顆粒晶體，隨泵的運(yùn)行進(jìn)入填料函加大了對(duì)柱塞和盤(pán)根的磨損。

3.柱塞與盤(pán)根干磨：?jiǎn)?dòng)時(shí)，盤(pán)根與柱塞激烈摩擦無(wú)潤(rùn)滑物質(zhì)，易產(chǎn)生冒煙，盤(pán)根燒結(jié)現(xiàn)象，降低盤(pán)根的使用壽命，并且摩擦產(chǎn)生的高溫對(duì)柱塞也產(chǎn)生較大傷害。

三、改進(jìn)方案

在找準(zhǔn)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，我們對(duì)增壓泵的密封系統(tǒng)進(jìn)行剖析、逐項(xiàng)改進(jìn)。

1. 措施1：針對(duì)碎屑

碎屑的產(chǎn)生我們不好控制，但是如果減少了它在密封面之間的摩擦，將會(huì)減輕對(duì)柱塞和盤(pán)根的磨損。為此我們?cè)阢~壓套內(nèi)部前端車(chē)一個(gè)凹槽，這樣介質(zhì)中的雜質(zhì)和摩擦產(chǎn)生的碎屑在運(yùn)動(dòng)中可以?xún)?chǔ)存在凹槽中，不再隨柱塞來(lái)回搓動(dòng)，減輕對(duì)柱塞和盤(pán)根的磨損。

2. 措施2：針對(duì)柱塞與盤(pán)根干磨和銹蝕

柱塞與盤(pán)根干磨是缺少潤(rùn)滑油，我們?cè)阢~壓套臺(tái)階上內(nèi)外各車(chē)一凹槽，通過(guò)6個(gè)通孔相連通，然后在填料函壓帽外部與銅壓套臺(tái)階上的凹槽對(duì)應(yīng)處鉆六個(gè)通孔，攻絲后安裝螺釘，這樣取下螺釘可以作為注油孔及時(shí)加注潤(rùn)滑油，上緊螺釘后可以防止?jié)櫥土鞒鲇挚梢跃o固壓冒不影響生產(chǎn)。加注潤(rùn)滑油后，盤(pán)泵可以使柱塞表面有油減輕銹蝕，同時(shí)柱塞和盤(pán)根的接觸面上有油后干磨現(xiàn)象得到減輕。

在生產(chǎn)中，往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的碎屑可以進(jìn)入銅壓套前端的凹槽中，減小了碎屑對(duì)盤(pán)根、柱塞的磨損。起泵前，注油后盤(pán)泵使銅壓套臺(tái)階上的內(nèi)外凹槽中儲(chǔ)存的潤(rùn)滑油對(duì)柱塞、銅壓套、盤(pán)根產(chǎn)生了潤(rùn)滑、降溫的作用，使柱塞和盤(pán)根的干磨現(xiàn)象得到緩解，減輕摩擦阻力，減少起動(dòng)力矩，減小起動(dòng)電流;在停泵后通過(guò)注油孔向密封函內(nèi)部注入機(jī)油，然后盤(pán)泵使?jié)櫥蛯?duì)柱塞、銅壓套進(jìn)行防銹處理，延長(zhǎng)零件使用壽命。同時(shí)延長(zhǎng)了增壓泵盤(pán)根密封的更換周期，使材料損耗大大降低，維護(hù)工作量減低，有效的降低了增壓泵的維修成本，提高了增壓泵的運(yùn)行時(shí)率。

使用自助潤(rùn)滑式增壓泵密封函后，減少了因?yàn)楸P(pán)根和柱塞造成的停泵次數(shù)，提高了開(kāi)泵時(shí)率，增強(qiáng)了高壓低注井的連續(xù)有效注水，同時(shí)降低了職工的工作強(qiáng)度和設(shè)備的磨損系數(shù)，降低維修費(fèi)用。

四、 結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)在兩口注水井，使用改進(jìn)后的增壓泵密封系統(tǒng)，與原來(lái)的常規(guī)密封系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)比，取得了良好的效果。我們今后要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)柱塞密封系統(tǒng)的監(jiān)控力度，保障注水泵的安全高效運(yùn)行，重點(diǎn)要做好以下工作：

1.制定并修正新的增壓泵管理制度，保證設(shè)備在安全高效狀態(tài)下運(yùn)行，從而在“人、機(jī)、環(huán)”三個(gè)方面加強(qiáng)增壓泵管理。

2.對(duì)新投入使用的自助潤(rùn)滑裝置及時(shí)維護(hù)保養(yǎng)，使其保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，并及時(shí)調(diào)整壓蓋松緊度。

3.針對(duì)密封函的潤(rùn)滑問(wèn)題，在停泵后和起泵前及時(shí)加注潤(rùn)滑油，保證更好的潤(rùn)滑、保養(yǎng)效果。

4.在增壓泵的日常使用中，能夠遇到的其它故障還有：如滾動(dòng)軸承溫度過(guò)高，泵的動(dòng)力不足等。在今后的工作中，我們要繼續(xù)加大研究力度，開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，立爭(zhēng)將增壓泵的管理質(zhì)量提高到一個(gè)新的水平。

在今后的工作中，力爭(zhēng)在進(jìn)一步鞏固這一成果的同時(shí)，采用多種方法解決更多的問(wèn)題，努力將自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，扎根一線，積極投身于油田建設(shè)，使我們臨盤(pán)采油廠采油二礦的增壓泵保持安全、高效、低耗運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]王克強(qiáng)，李大港.改進(jìn)增壓泵柱塞密封函.東辛科技成果匯編，2005

[2]張志文，王麗.注輸泵修理工.東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2004