淺談注水增壓泵密封系統改造及效果分析

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。在油田注水生產過程中，通常在一個區塊采用由一座注水站提供較為單一的注水壓力系統，為能滿足少數吸水壓力高的注水井的壓力需要 ，整個注水系統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水壓力根據吸水壓力重新分配，同時產生一個高壓，從而為高壓欠注井注水，達到為高壓欠注井增壓注水之目的。

本文結合東辛采油廠注聚站的三柱塞式往復增壓泵工作原理、結構組成、運行現狀，分析了增壓泵密封函在設備運行中的作用。在增壓泵的管理過程中發現，造成增壓泵停泵次數最多的主要是由盤根、柱塞、銅壓套、壓蓋等組成的密封系統故障引起的，本文對盤根漏失和柱塞磨損的原因進行了分析，并提出密封系統改進措施，減少了維修工作量，提高了增壓泵運行時率。

關鍵詞：增壓泵; 密封系統改進; 效果分析

一、前言：油田注水現場上使用的柱塞式往復增壓泵，屬于容積泵的一種，它是依靠在液缸內作往復運動的柱塞來改變工作室的容積，利用大面積柱塞的低壓液體驅動而在小面積柱塞上產生高壓液體，從而達到吸入和排出液體的目的。它主要應用于井下管柱良好、日注水量較小、吸水壓力高、處于油水結構調整關鍵點的注水井。

東辛采油廠注聚站管理著3臺3ZYB-19/32型增壓泵，配備電機55KW、流量1.2～162.6 m3/h、壓力6～60MPa，目前日開泵2臺，日注水量180立方米。由于增壓泵往復次數快，壓力高，導致輔助材料大量消耗;同時由于柱塞盤根的刺、漏引起增壓泵的起、停次數增加。針對上述問題我們成立技術攻關小組，對增壓泵密封系統進行了細致分析和研究。

1. 增壓泵的結構

目前采油注水系統使用的各類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泵。由電器部分、動力端、液力端、傳動部分組成。動力端的機座為箱形結構，機座曲軸端下部設計成油池，動力部分各摩擦副靠曲軸、連桿運動時飛濺和刮下來的潤滑油潤滑。而液力端的泵體為長方形整體式，由進液閥、排液閥、柱塞、主函體、副函體組成。

2. 增壓泵的工作原理

電動機通過傳動部分帶動曲軸轉動，曲軸帶動連桿、柱塞做往復運動。當曲軸帶動柱塞向后運動時，進液閥打開、排液閥關閉、高壓水被吸入;當曲軸帶動柱塞向前運動時，排液閥打開、進液閥關閉，水被排出。與此同時高壓水通過壓力平衡管進入排出平衡腔起到平衡作用。在增壓泵工作時，如果進、出口壓力完成符合設計要求，增壓泵在理想的平衡狀態下工作。如果因各種原因泵的進、出口壓力不能完全符合設計要求，使用人員必須調整進、出口壓力使其達到90%以上平衡要求，以保證增壓泵的正常運轉。

二、 增壓泵密封函存在問題分析

2018年2月至2018年8月份注聚站2臺增壓泵，因為增壓泵密封函引起的停泵情況進行了詳細的調查，根據調查可知：造成停泵的主要原因是由于盤根漏失和柱塞的磨損造成的。

目前，油田注水系統中各種型號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，銅壓套壓緊盤根，盤根被擠壓膨脹后與柱塞工作面緊密相連起到密封作用。但是現場中存在的問題是：更換盤根和柱塞后，使用時間不長，盤根開始漏失，接著柱塞開始腐蝕，表面產生穴蝕（麻點），造成盤根漏失嚴重，只好停泵更換盤根和柱塞，造成材料消耗嚴重，起、停泵次數增加。

通過對盤根漏失和柱塞的磨損情況調查分析得出影響增壓泵柱塞密封的主要因素為以下幾個方面：

1.碎屑：輸送的介質中含有少量雜物，增壓泵靠柱塞的往復運動來排出液體，在正常情況下，每分鐘的往復次數可達到230次/分。高速往復運動使柱塞和盤根產生劇烈的摩擦，同時會產生部分碎屑。碎屑和液體中的雜物一起被帶入密封面，加速盤根和柱塞的磨損，造成泵效降低，盤根漏失增大，更換頻繁。柱塞磨損加劇，材料消耗嚴重。

2.銹蝕：輸送介質中含有酸堿離子，對柱塞起腐蝕作用;停泵后，由于柱塞表面附著由盤根滲漏出的污水，長期停放在空氣中，對柱塞造成腐蝕，產生坑道和麻點，并且長期停留后析出的顆粒晶體，隨泵的運行進入填料函加大了對柱塞和盤根的磨損。

3.柱塞與盤根干磨：啟動時，盤根與柱塞激烈摩擦無潤滑物質，易產生冒煙，盤根燒結現象，降低盤根的使用壽命，并且摩擦產生的高溫對柱塞也產生較大傷害。

三、改進方案

在找準問題的基礎上，我們對增壓泵的密封系統進行剖析、逐項改進。

1. 措施1：針對碎屑

碎屑的產生我們不好控制，但是如果減少了它在密封面之間的摩擦，將會減輕對柱塞和盤根的磨損。為此我們在銅壓套內部前端車一個凹槽，這樣介質中的雜質和摩擦產生的碎屑在運動中可以儲存在凹槽中，不再隨柱塞來回搓動，減輕對柱塞和盤根的磨損。

2. 措施2：針對柱塞與盤根干磨和銹蝕

柱塞與盤根干磨是缺少潤滑油，我們在銅壓套臺階上內外各車一凹槽，通過6個通孔相連通，然后在填料函壓帽外部與銅壓套臺階上的凹槽對應處鉆六個通孔，攻絲后安裝螺釘，這樣取下螺釘可以作為注油孔及時加注潤滑油，上緊螺釘后可以防止潤滑油流出又可以緊固壓冒不影響生產。加注潤滑油后，盤泵可以使柱塞表面有油減輕銹蝕，同時柱塞和盤根的接觸面上有油后干磨現象得到減輕。

在生產中，往復運動產生的碎屑可以進入銅壓套前端的凹槽中，減小了碎屑對盤根、柱塞的磨損。起泵前，注油后盤泵使銅壓套臺階上的內外凹槽中儲存的潤滑油對柱塞、銅壓套、盤根產生了潤滑、降溫的作用，使柱塞和盤根的干磨現象得到緩解，減輕摩擦阻力，減少起動力矩，減小起動電流;在停泵后通過注油孔向密封函內部注入機油，然后盤泵使潤滑油對柱塞、銅壓套進行防銹處理，延長零件使用壽命。同時延長了增壓泵盤根密封的更換周期，使材料損耗大大降低，維護工作量減低，有效的降低了增壓泵的維修成本，提高了增壓泵的運行時率。

使用自助潤滑式增壓泵密封函后，減少了因為盤根和柱塞造成的停泵次數，提高了開泵時率，增強了高壓低注井的連續有效注水，同時降低了職工的工作強度和設備的磨損系數，降低維修費用。

四、 結束語：通過在兩口注水井，使用改進后的增壓泵密封系統，與原來的常規密封系統數據對比，取得了良好的效果。我們今后要繼續加強對柱塞密封系統的監控力度，保障注水泵的安全高效運行，重點要做好以下工作：

1.制定并修正新的增壓泵管理制度，保證設備在安全高效狀態下運行，從而在“人、機、環”三個方面加強增壓泵管理。

2.對新投入使用的自助潤滑裝置及時維護保養，使其保持良好的運行狀態，并及時調整壓蓋松緊度。

3.針對密封函的潤滑問題，在停泵后和起泵前及時加注潤滑油，保證更好的潤滑、保養效果。

4.在增壓泵的日常使用中，能夠遇到的其它故障還有：如滾動軸承溫度過高，泵的動力不足等。在今后的工作中，我們要繼續加大研究力度，開展技術攻關，立爭將增壓泵的管理質量提高到一個新的水平。

在今后的工作中，力爭在進一步鞏固這一成果的同時，采用多種方法解決更多的問題，努力將自己所學的專業知識與實際生產相結合，扎根一線，積極投身于油田建設，使我們臨盤采油廠采油二礦的增壓泵保持安全、高效、低耗運行。

參考文獻：

[1]王克強，李大港.改進增壓泵柱塞密封函.東辛科技成果匯編，2005

[2]張志文，王麗.注輸泵修理工.東營：石油大學出版社，2004