油田高壓柱塞泵排液閥密封失效原因分析及改進

田新民，李 穎

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750006）

近年來，油田為適應大規模開發的需要，多采用大排量高揚程的柱塞泵進行注水。在回注油田開采的污水時，由于這些污水溫度高，水質差，造成柱塞泵的進液閥、排液閥與注清潔的新鮮水相比，壽命明顯降低。由于修泵需要停泵，影響正常生產，且造成勞動強度和生產成本的增加。

一、柱塞式注水泵泵頭結構及工作原理

1．柱塞式注水泵泵頭結構

中國石油長慶油田分公司第三采油廠有柱塞式結構的注水泵150余臺，其動力端的結構如圖1所示。

圖1 柱塞式注水泵動力端結構圖

該類型結構的閥，在實際使用中，當泵注水壓力在15MPa時注污水，排液閥的平均壽命只有700h左右。在注高壓和高溫的污水時，排液閥使用壽命更短。而同樣結構的進液閥使用壽命卻較長，排液閥的壽命一般只有進液閥壽命的1/3左右。

2．柱塞式注水泵進、排液閥工作原理

進液閥和排液閥結構一樣，其工作原理是：柱塞向前運動時，壓縮泵頭內的液體，進液閥關閉，排液閥的上閥體被推開，高壓液體沿著上閥體密封面和閥座上密封面直接形成的流道，其壓力必須克服排液閥上閥體上部的壓力形成的作用力，因此排液閥流過的液體壓力高。柱塞向后運動，泵頭內壓力下降，排液閥關閉，進液閥上閥體克服外部進液管線液體壓力和泵頭內的壓力差的作用，向上移動，液體流入泵頭。

二、排液閥密封失效原因分析

排液閥上閥體開啟時，高壓的液體流過上閥體與閥座形成的流道時，由于上閥體的錐形密封面改變高壓流體的運動方向，對液體形成一定阻力，導致高壓液體對錐形密封面的高壓沖刷。上閥體密封面被高壓水嚴重沖刷后，造成密封面材料脫落，密封面上沿著水流方向形成許多有規則的溝槽，導致密封面漏水而失效，在注污水時，由于污水具有腐蝕性，更加劇了排液閥的損壞。因此，高壓液體對排液閥上閥體密封面的沖刷是導致其損壞的主要原因。

三、排液閥密封失效解決方案

圖2是改進后的排液閥結構，特點是在排液閥上閥體密封面下面增加了一個密封凸緣。

其工作原理是：排液閥上閥體開啟時，上升一段距離h，液體才能通過密封凸緣與閥座形成的流道，由于上閥體上升一段距離h，高壓液體在通過密封凸緣與閥座形成的流道時，密封凸緣的下部改變了高壓液體的運動方向，液體不能直接沖刷上閥體密封面，從而解決了排液閥上閥體密封面被高壓液體沖刷造成的損壞，閥的壽命大大提高。

圖2 改進后的進、排液閥結構

四、效果

2010年在第三采油廠靖安集輸大隊一臺注水泵上，安裝了三組改進后的排液閥進行現場試驗，在泵壓為15MPa的情況下，使用3個月后檢查新結構的排液閥上閥體，閥體密封面沒有損壞，密封效果良好。

通過對柱塞式注水泵排液閥上閥體結構的改進，改變了高壓液體流動的方向，避免高壓液體直接沖刷排液閥上閥體密封面，從而延長了排液閥的使用壽命。