海洋平台高压往复泵调试环节的问题和优化

邓冠华(中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司，广东 湛江 524057)

海洋平台高压往复泵调试环节的问题和优化

邓冠华(中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司，广东 湛江 524057)

本文围绕海洋平台高压往复泵调试环节的问题和优化展开论述，研究高压海洋平台往复泵的设计优化，病对往复泵的研究现状以及存在的问题展开论述。

海洋石油；高压往复泵；问题和优化

随着海洋石油勘探、钻采不断向深水迈进，水下采油/采气树的广泛运用，长距离钻采和输送越来越多地出现在海洋油气开采设施上，高压输送设备的使用也越来越普遍。高压往复泵以其自身的结构特点，在大部分化学药剂、原油的输送场合，往往是海洋油气生产平台的首选。较高的操作压力和输送介质的危险性，对设备的可靠性要求相当高。因此，在设备安装建造阶段的调试状态，是海洋油气生产设施安全和稳定生产的重要指标。

1 平台常用高压往复泵的选型/简介

高压往复泵归类于容积式泵，其工作原理是根据工作腔的容积变化，在单位时间内进行频率的交替变化，来输送介质或使之增压。借助驱动连杆带动柱塞或隔膜进行恒定容积（可调）变化的往复运动，使之可以作为计量泵实现精准外输或注入；介质端通过密封装置和结构与驱动端隔开，又能有效防止输送介质泄漏，特别适合输送有毒有害的液体。在海洋油气生产设施中，高压往复泵基本是化学药剂注入、钻井泥浆和柴油压井、原油外输的不二选择。

2 高压往复泵调试过程中存在的问题

（1）目前的海洋石油工程设计中，在工艺流程设计中一般都不考虑设备的调试流程，在加工设计与调试的设计指南里，对调试流程也只是提及“准备必要的临时管线”，对于低压设备，临时管线很好准备，但对于高压设备的系统调试，就会出现较多问题了。

以某平台的柴油压井泵橇为例，输送介质为柴油，其设计泵出口操作压力为33.9MPa。由于没有设置回流管线，在调试前工程方专门采办了一批该泵专用的2500磅级的法兰、管件和阀门制作调试工装，并专门为工装进行探伤和试压后再进行设备调试。此外，由于没有专门配备的接管，调试时整个系统的配管工作也未完成，为了保证项目进度，只能将临时管线从泵出口接回到泵入口，这样导致在调试时，由于调试回路过短，在泵运行时管内液体在5分钟左右就加热到70℃，最后导致泵组的连续运行试验只能后延，增加了后期海上施工的工作量的支出。

（2）海上油气生产设施选用的高压往复泵组，往往是单柱塞（隔膜）或三柱塞（隔膜）泵，管线内的压力脉动很大，设置在泵出口，用于消除出口管线内介质压力脉动的阻尼器在调试和实际生产中，是非常重要的。选择合适的脉动阻尼器，能够起到稳定管线内流体压力和流量、消除管线振动、保护设备等作用。

脉动阻尼器的选型需要根据流量、压力、泵转速、泵缸数、作用方式、泵相位差、脉动消除率等参数综合计算和分析，因此选型计算的公式错综复杂，算出来的阻尼器容积也千差万别，如果不加以注意，很有可能会选出错误的阻尼器。容积偏小的阻尼器，在管线总容积偏小的设备调试阶段，会让管线的压力脉动更大，影响调试的正常进行。

（3）高压往复泵，无论是隔膜泵还是柱塞泵，在调试时都是依靠调节泵出口管线的阀门，建立背压达到设计的出口压力来模拟实际运行状态。对于较高压力和较低流量的往复泵，依靠手动阀门调节阀门开度来精确达到试验压力，是比较困难的，也很容易出现超压导致安全阀动作，而按照海洋油气田设施的相关规定，安全阀动作后需要停用设备，待安全阀重新标定正常后才能再使用，这对调试工作而言，耽误的时间和额外的支出都是很难接受的。

3 高压往复泵调试环节优化设计

(1)为使用高压往复泵的动设备橇块在出口管线上设置固定的回流管线，在设备的安装调试阶段，可以节约出制作大量调试工装件的时间，这对时间向来很紧凑的建造阶段是很有必要的；除了在设备调试阶段使用，在海洋油气开采生产阶段，回流管线也能够用于设备检修后的测试。

(2)在配备了回流管线之后，可以在回流管线上设置自力式压力控制阀（PV阀），通过设置好回流的压力设点，能够在调试阶段自动控制操作压力达到设计值，并稳定连续运行，不需要靠手动调节阀门来调节操作压力，带来便利的同时，也极大地增加了安全系数。自力式调节阀的阀芯是能够多次开关动作的，在系统正式投用时，将其压力设点设置比安全阀略低一些，能够更好地保护整个系统，避免超压时频繁动作安全阀导致整套设备离线时间过长，也能够在超压保护时多一个泄压点，更好地保护系统安全。

(3)对于不能够用清水作为试验介质的橇块，例如高压柴油系统，系统内含水会导致后继设备的故障，在调试前要特别检查确认管线系统的清洁度和密封性，最好是在管线系统水压试压完后，用氮气或仪表气进行置换和爆破吹扫，待管线连接完成后先进行低压气密试压后再开始调试，以避免直接用介质调试时因泄漏而产生的危险。

4 结语

在海洋油气生产平台顺利投入运行后，平台上所有高压往复泵设备都不需要再调整，能够顺利启动及安全可靠地平稳运行，说明了陆地调试工作是卓有成效的，避免了平台在海上增加额外的工作。

[1]贾九红.章振华.等，新型阻尼器的设计与试验研究[J].振动与冲击，2008,27（2）;69-71

[2]海洋石油工程设计指南编委会.海洋石油工程设计指南第一册海洋石油工程设计概论与工艺设计[M].北京：石油工业出版社，2008：191-233

[3]海洋石油工程设计指南编委会.海洋石油工程设计指南第七册配管、机械、电仪信加工设计与调试[M].北京：石油工业出版社，2008：191-233