注水泵液力端節能改造在油田注水中的應用

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）

注水泵液力端節能改造在油田注水中的應用

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主要設備之一，在整個注水中起著重要作用。隨著油田開發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能改造，將液力端外圓密封結構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，具有較好的經濟效益與推廣應用前景。

油田注水；液力端；改造；效果評價

注水泵是油田注水系統主要設備之一，是整個注水中較為關鍵的一環，如何更好地控制注水泵的運行方式、液量的調整、控制地層壓力，在油田開發中起著關鍵的作用[1-3]。隨著油田開發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能改造，以更好地利用先進技術和設備，提高注水泵效，降低注水系統單耗，從而實施高效注水，使企業經濟效益最大化，在油田開發節能降耗中很有必要[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），前期加裝的隔離網無法發揮作用，在大流量高壓力水流沖刷下基本起不到保護作用。

1.2 設計存在缺陷

一些注水泵液力端結構在設計初期存在嚴重缺陷，主要表現在盤根壓帽存在絲扣磨損無法預緊導致壓帽脫出，存在運行安全風險；函體壓蓋母扣出現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力缺陷，如Y站4#污水注水泵5套函體均發生開裂現象。

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、填料材質差

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

表1 往復式注水泵主要易損件壽命統計

2 注水泵液力端節能改造原理

注水泵液力端塞頭處是交變壓力而非靜壓力，原來為外圓密封結構（圖5），在高交變壓力下極易出現密封滑動，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，后續在結構上繼續優化，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置在泵體柱塞通道中，副密封函體內僅設置封潤滑油壓的密封，同時充分發揮同步隔離技術的作用，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規范要求，消除了現場因密封函體銹死后難拆難裝的困難（圖7）。

圖7 新型節能注水泵結構

3 注水泵液力端節能改造應用及效果評價

3.1 節能改造后注水泵主要性能評價

注水泵液力端節能改造后，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統計

3.2 應用效果評價

在Y站應用液力端改造后的節能注水泵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，年節約電費=175.3×0.64=112.19萬元。

4 結論

1）液力端節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）新型節能注水泵在站點應用中平均注水單耗約從7.82 kWh/m3下降到6.27 kWh/m3，具有較好的經濟效益與推廣應用前景。

表3 Y站節能注水泵能耗數據統計

[1]趙見平，王金蘭，高興旺.油田注水系統效率提升探討[J].現代商貿工業，2012（4）：264.

[2]趙麗麗，李慶國.油田注水系統的節能降耗[J].節能與環保，2008（9）：44-45.

[3]李林.變頻調速在電廠節能中的應用[J].資源節約與環保，2013（6）：8-15.

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

[5]李建.有桿抽油設備與技術[M].北京：石油工業出版社，1994：32-40.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.02.004

2016-08-19

（編輯 王 艷）

劉蒙，2008年畢業于寧夏大學（工商管理專業），從事油氣開采地面建設工作，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。