油田用真空吸污車冬季作業結構設計優化

侯建平

（大慶油田裝備制造集團，黑龍江大慶 163411）

0 引言

隨著國家環保政策的不斷細化，油田施工作業現場的環境保護問題得到高度重視，因此需要大量真空吸污車及時對采油作業產生的污油污水進行處理。近幾年冬季采油洗井作業日益增多，采油現場-10～-20 ℃的氣溫，使管線結冰嚴重，罐內因污油凝固導致真空泵防溢裝置失靈，空氣攜帶水蒸氣或粉塵等雜質進入真空泵污染潤滑油甚至燒泵，導致真空吸污車冬季吸污作業時真空度低、吸污效率慢，嚴重影響井隊生產作業。

1 吸污車抽真空系統組成及工作原理

真空吸污車抽真空系統主要由真空泵、水氣分離器、四通閥、一二級油氣分離器等裝置組成（圖1）。其中一級油氣分離器通過回油管對泵出的油氣進行初步分離，然后回流到二級油氣分離器；二級油氣分離器對油氣進行二次分離后，通過潤滑油管回到真空泵中繼續循環使用；真空泵動力通過二類底盤發動機變速器，經取力器、傳動軸提供動力，通過轉動四通閥可以實現向罐內打壓和抽真空的功能。

圖1 吸污車真空系統（箭頭為罐體抽真空氣流方向）

罐體抽真空氣流方向：罐體→四通閥→泵水氣分離器→真空泵→一級油氣分離器→二級油氣分離器→四通閥→外部大氣。

罐體壓力排放氣流方向：外部大氣→四通閥→泵水氣分離器→真空泵→一級油氣分離器→二級油氣分離器→四通閥→罐內。

2 結構設計優化

2.1 進液管匯設計優化

真空吸污車進液管匯多數從罐體側面中心位置開孔，用彎頭傾斜進入罐內頂部，外部管線通過彎頭改成朝向車輛后端，內部管線傾斜進入罐體頂部，整個進液管匯走向復雜，易積液。冬季作業天氣寒冷，進液管匯殘存的液體結冰嚴重，因彎頭多、管線復雜，即使打開進液閥門，管線內的冰也排不出，嚴重影響吸污作業進程，因此需要對進液管匯進行設計優化，減少彎頭數量、合理布置管匯。

（1）方案1：進液管匯在后封頭底部開孔，直接傾斜進入罐內頂部，管匯出口最大限度高于最高液位報警高度。進液管匯改為一整根直管且帶有傾斜角度，不僅安裝工藝簡便，且便于排放管匯內存水結冰。

（2）方案2：進液管匯從罐體頂部側面開孔入罐，管線傾斜朝向后下方安裝閥門和接頭，能有效防止罐內污水倒流進管匯內，且彎頭少、管線不復雜，管線內污水容易排放。

進液管匯優化改進后，安裝工藝簡便，能有效降低進液管線存水，即使冬季吸污車作業后進液管線結冰也便于排出，不影響吸污作業。

2.2 真空泵防溢裝置設計優化

真空吸污車罐體頂部必須配有真空泵防溢裝置，多數配備普通防溢裝置，法蘭式安裝，內部含有一個很輕的鋼制浮球，在重力作用下浮球會落在裝置底部，當吸污作業罐內液面逐漸升高達到防溢裝置時，浮球會跟隨液面上升，當浮球到達裝置最高點堵住排氣孔，罐內抽真空切斷，停止吸污作業，防止將罐內污水吸入真空管匯和真空泵中。

但冬季吸污作業后，因天氣寒冷，污水排放后防溢裝置內部浮球由于油污凝固粘在裝置內壁上端，當下次吸污作業時浮球會在氣流作用下被吸在裝置頂部，將抽真空出口封死，若真空泵繼續工作，只能將罐體外部管匯抽成負壓，無法實現吸污作業，會對真空泵和罐體外部真空管匯系統造成影響。由于防溢裝置安裝在罐體內部不容易觀察，冬季吸污作業時需經常提前拆卸查看并進行清洗，每次至少拆卸12 套螺栓，為不影響作業，需對真空泵防溢裝置進行優化改進。

在原真空泵防溢裝置的基礎上改進：在其頂部加裝一套浮球清洗裝置，配備一外接接頭直接與高壓熱水管線相連，定期對防溢裝置清洗；或者在裝置頂部安裝閥門和短接，開啟閥門后倒入熱水沖洗防溢浮球。真空泵防溢裝置結構設計優化后，可定期對浮球進行加熱沖洗，避免頻繁拆卸裝置，大大減輕勞動強度。

2.3 真空泵入口前端增加過濾器

國產油封式真空泵潤滑系統與真空系統二者并不分離，導致真空泵對空氣質量要求很高，泵本身配套的水氣分離器只是一個帶有浮球的玻璃容器，相當于一個防溢閥，內部含有起到單向閥作用的橡膠球防止泵反轉，當水氣分離器中的污水累計到一定量時，浮球上升堵住氣口，防止污水進入真空泵，但水氣分離器只能起到分離液態水，空氣中的水蒸汽和粉塵仍然會隨著氣流進入真空泵內。一旦空氣攜帶少量水蒸汽或粉塵等雜質進入真空泵，這些雜質就像研磨劑一樣加速泵腔內零件的磨損，也會污染真空泵潤滑油使其乳化變質影響潤滑效果，對泵旋片和泵腔造成磨損和損壞，堵塞油路，造成泵損壞甚至燒泵，影響真空度，降低吸污效率，且增加維修成本。因此，冬季吸污作業時尤其需要注意對空氣中水蒸汽和粉塵的過濾，不僅可以延長真空泵的使用壽命，也可保障生產進程。

改進方式是在真空泵防溢裝置與四通閥中間安裝一套汽水分離器。汽水分離器分為碳鋼和不銹鋼兩種材料，為了防止生銹選用不銹鋼汽水分離器。不銹鋼汽水分離器為擋板式結構，按照壓力容器標準設計，干燥度可達到98%。當含有水蒸汽的空氣進入汽水分離器時，以離心向下方式運動，攜帶的水分和顆粒物由于速度降低而被分離出來；被分離出來的液體流入下部經疏水閥排出，干燥清潔的空氣從分離器出口排出。汽水分離器必須安裝于水平管線上，排水口垂直向下，定期對疏水閥進行放液，冬季選用防凍型疏水閥。

3 冬季保養

真空吸污車經過對進液管匯走向簡化、防溢裝置改進、真空泵入口前端增加不銹鋼汽水分離器等一系列設計優化后，吸污效率明顯提高，但冬季使用時也要注意保養，降低故障率，以免影響生產進程。

（1）吸污作業前：提前觀察進液管匯是否通暢，若管內結冰應及時排掉；冬季吸污作業時真空泵潤滑油換成防凍型，經常觀察真空泵潤滑油使用情況，發現乳化變質等現象及時進行更換；定期對罐體頂部防溢裝置進行加熱清洗，防止內置浮球因油污粘在筒壁影響抽真空；不銹鋼汽水分離器底部選用防凍型疏水閥，并定期進行放液。

（2）吸污停止后：先收集吸水膠管將其從污水中抽離并盤放到罐體平臺上，此時通過罐體內部負壓將吸水膠管和進液管匯中的殘留污水吸入罐內，最后關閉進水閥門，不僅減輕了吸水膠管重量，便于工人收集，減輕工作量，也防止管線存水因天氣寒冷結冰影響下次吸污作業。

（3）冬季清洗罐內油污時，應關閉真空管匯中四通閥前端的閥門，防止水蒸汽進入真空泵和分離器。

4 結語

真空吸污車通過對進液管匯、罐頂防溢裝置、真空泵系統進行設計優化后，冬季作業吸污效率明顯提高，維修成本大幅降低，并對用戶提出冬季保養注意事項，用戶好評率很高，同時也擴大了產品知名度。