油田高压柱塞泵排液阀密封失效原因分析及改进

田新民，李 颖

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏 银川 750006）

近年来，油田为适应大规模开发的需要，多采用大排量高扬程的柱塞泵进行注水。在回注油田开采的污水时，由于这些污水温度高，水质差，造成柱塞泵的进液阀、排液阀与注清洁的新鲜水相比，寿命明显降低。由于修泵需要停泵，影响正常生产，且造成劳动强度和生产成本的增加。

一、柱塞式注水泵泵头结构及工作原理

1．柱塞式注水泵泵头结构

中国石油长庆油田分公司第三采油厂有柱塞式结构的注水泵150余台，其动力端的结构如图1所示。

图1 柱塞式注水泵动力端结构图

该类型结构的阀，在实际使用中，当泵注水压力在15MPa时注污水，排液阀的平均寿命只有700h左右。在注高压和高温的污水时，排液阀使用寿命更短。而同样结构的进液阀使用寿命却较长，排液阀的寿命一般只有进液阀寿命的1/3左右。

2．柱塞式注水泵进、排液阀工作原理

进液阀和排液阀结构一样，其工作原理是：柱塞向前运动时，压缩泵头内的液体，进液阀关闭，排液阀的上阀体被推开，高压液体沿着上阀体密封面和阀座上密封面直接形成的流道，其压力必须克服排液阀上阀体上部的压力形成的作用力，因此排液阀流过的液体压力高。柱塞向后运动，泵头内压力下降，排液阀关闭，进液阀上阀体克服外部进液管线液体压力和泵头内的压力差的作用，向上移动，液体流入泵头。

二、排液阀密封失效原因分析

排液阀上阀体开启时，高压的液体流过上阀体与阀座形成的流道时，由于上阀体的锥形密封面改变高压流体的运动方向，对液体形成一定阻力，导致高压液体对锥形密封面的高压冲刷。上阀体密封面被高压水严重冲刷后，造成密封面材料脱落，密封面上沿着水流方向形成许多有规则的沟槽，导致密封面漏水而失效，在注污水时，由于污水具有腐蚀性，更加剧了排液阀的损坏。因此，高压液体对排液阀上阀体密封面的冲刷是导致其损坏的主要原因。

三、排液阀密封失效解决方案

图2是改进后的排液阀结构，特点是在排液阀上阀体密封面下面增加了一个密封凸缘。

其工作原理是：排液阀上阀体开启时，上升一段距离h，液体才能通过密封凸缘与阀座形成的流道，由于上阀体上升一段距离h，高压液体在通过密封凸缘与阀座形成的流道时，密封凸缘的下部改变了高压液体的运动方向，液体不能直接冲刷上阀体密封面，从而解决了排液阀上阀体密封面被高压液体冲刷造成的损坏，阀的寿命大大提高。

图2 改进后的进、排液阀结构

四、效果

2010年在第三采油厂靖安集输大队一台注水泵上，安装了三组改进后的排液阀进行现场试验，在泵压为15MPa的情况下，使用3个月后检查新结构的排液阀上阀体，阀体密封面没有损坏，密封效果良好。

通过对柱塞式注水泵排液阀上阀体结构的改进，改变了高压液体流动的方向，避免高压液体直接冲刷排液阀上阀体密封面，从而延长了排液阀的使用寿命。