注水泵液力端节能改造在油田注水中的应用

刘蒙张召召张悦李俊成杨露

（1.中国石油长庆油田分公司第三采油厂；2.中国石油长庆油田分公司第九采油厂）

注水泵液力端节能改造在油田注水中的应用

刘蒙1张召召1张悦2李俊成1杨露1

（1.中国石油长庆油田分公司第三采油厂；2.中国石油长庆油田分公司第九采油厂）

注水泵是油田注水系统主要设备之一，在整个注水中起着重要作用。随着油田开发相继进入中高含水期，油田回注采出水增多，而采出水腐蚀性强、机杂含量相对高，造成注水泵液力端封面腐蚀磨损速度快、泵效低，注水单耗达7.82 kWh/m3，造成能源的极大浪费。针对这一问题，对注水泵液力端进行节能改造，将液力端外圆密封结构改造成外圆加平面密封，同时取消连接液力端函体与泵体的定位销。新型节能注水泵机组效率及容积效率均有大幅度提升，平均注水单耗下降到6.27 kWh/m3，具有较好的经济效益与推广应用前景。

油田注水；液力端；改造；效果评价

注水泵是油田注水系统主要设备之一，是整个注水中较为关键的一环，如何更好地控制注水泵的运行方式、液量的调整、控制地层压力，在油田开发中起着关键的作用[1-3]。随着油田开发相继进入中高含水期，油田回注采出水增多，而采出水腐蚀性强、机杂含量相对高，造成注水泵液力端封面腐蚀磨损速度快、泵效低，注水单耗达7.82 kWh/m3，造成能源的极大浪费[4]。因此，对注水泵液力端进行节能改造，以更好地利用先进技术和设备，提高注水泵效，降低注水系统单耗，从而实施高效注水，使企业经济效益最大化，在油田开发节能降耗中很有必要[5-6]。

1 注水泵液力端运行中存在问题

1.1 柱塞、缸体拉伤

注水泵液力端包含阀芯（旋转叶片、阀芯阀面损坏以及弹性橡胶脱落）（图1）、钢珠掉落造成液力端柱塞、缸体拉伤（图2），前期加装的隔离网无法发挥作用，在大流量高压力水流冲刷下基本起不到保护作用。

1.2 设计存在缺陷

一些注水泵液力端结构在设计初期存在严重缺陷，主要表现在盘根压帽存在丝扣磨损无法预紧导致压帽脱出，存在运行安全风险；函体压盖母扣出现故障后无法正常更换，需要将整个液力端拆卸下来，维修工作量大（图3）。

1.3 函体与液力端连接部位刺漏

注水泵液力端函体在使用过程中普遍存在函体与液力端密封垫子及函体定位销腐蚀等问题，由此造成函体与液力端连接部位刺漏（图4）。另外，函体机油加工定位孔存在应力缺陷，如Y站4#污水注水泵5套函体均发生开裂现象。

图1 X站注水泵进液阀损坏

图2 X站2#注水泵柱塞拉伤缸体

图3 X站2#注水泵2#缸压盖脱落

图4 Y站2#注水泵函体与液力端之间渗漏

1.4 泵阀、柱塞、填料材质差

部分站点注水泵的泵阀、柱塞、填料存在寿命短、材质差（表1），达不到企业Q/SYCQ 3452－2015《往复式注水泵技术规范》主要易损件寿命指标，主要出现在柱塞和部分带滚珠的组合阀上，容易造成阀芯卡导致频繁检泵，最短时间不足5 d。

表1 往复式注水泵主要易损件寿命统计

2 注水泵液力端节能改造原理

注水泵液力端塞头处是交变压力而非静压力，原来为外圆密封结构（图5），在高交变压力下极易出现密封滑动，压差低时还可以，压差提高后滑动加快造成磨损泄漏。针对这一泄漏问题，采用外圆加平面密封（图6）。同时因定位销腐蚀原因造成注水泵函体与液力端连接部位刺漏，将定位销材料更换为304材料，解决了定位销腐蚀问题，函体刺漏有所减缓，后续在结构上继续优化，取消定位销。

图5 注水泵液力端改造前

图6 注水泵液力端改造后

新改进的液力端主要特点是把主填料密封设置在泵体柱塞通道中，副密封函体内仅设置封润滑油压的密封，同时充分发挥同步隔离技术的作用，增加柱塞与填料的润滑条件，确保柱塞填料的寿命达到或超过长庆油田技术规范要求，消除了现场因密封函体锈死后难拆难装的困难（图7）。

图7 新型节能注水泵结构

3 注水泵液力端节能改造应用及效果评价

3.1 节能改造后注水泵主要性能评价

注水泵液力端节能改造后，泵机组效率及容积效率均有大幅度提升，额定排出压力小于20 MPa，泵机组效率从不足74%上升到81%以上，泵效从不足84%上升到90%以上。额定排出压力在20～31.5 MPa时，泵机组效率从不足69%上升到80%以上，泵效从不足80%上升到89%以上（表2）。

表2 额定条件下注水泵基本性能指标统计

3.2 应用效果评价

在Y站应用液力端改造后的节能注水泵22台（表3），检测该站平均容积效率90.4%，平均注水泵机组效率约81%，注水单耗约从7.82 kWh/m3下降到6.27 kWh/m3。

按照利用率0.7计算，节约电量=年注水量×注水单耗降低量=4985×330×1.55×0.7=175.3× 104kWh，年节约电费=175.3×0.64=112.19万元。

4 结论

1）液力端节能改造后的新型注水泵机组效率及容积效率均有大幅度提升。当额定排出压力小于20 MPa时，泵机组效率从不足74%上升到81%以上，泵效从不足84%上升到90%以上。当额定排出压力在20～31.5 MPa时，泵机组效率从不足69%上升到80%以上，泵效从不足80%上升到89%以上。

2）新型节能注水泵在站点应用中平均注水单耗约从7.82 kWh/m3下降到6.27 kWh/m3，具有较好的经济效益与推广应用前景。

表3 Y站节能注水泵能耗数据统计

[1]赵见平，王金兰，高兴旺.油田注水系统效率提升探讨[J].现代商贸工业，2012（4）：264.

[2]赵丽丽，李庆国.油田注水系统的节能降耗[J].节能与环保，2008（9）：44-45.

[3]李林.变频调速在电厂节能中的应用[J].资源节约与环保，2013（6）：8-15.

[4]万仁溥.机械采油技术[M].北京：石油工业出版社，1991：27-31.

[5]李建.有杆抽油设备与技术[M].北京：石油工业出版社，1994：32-40.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.02.004

2016-08-19

（编辑 王 艳）

刘蒙，2008年毕业于宁夏大学（工商管理专业），从事油气开采地面建设工作，E-mail：zhangz2_cq@petrochina.com. cn，地址：宁夏银川长庆油田分公司第三采油厂，75000。