新型無液力平衡增壓注水泵的應用評價

摘 要：文章簡要回顧了增注泵在中原油田文南區(qū)塊的應用情況，肯定了新型無液力平衡增壓注水泵進行工業(yè)性試驗并應用以來，經(jīng)過累計長達34 000 h的負載運轉(zhuǎn)后，通過對泵況的綜合檢測仍可繼續(xù)使用，并對優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計的新型無液力平衡增壓注水泵的使用效果進行了評價。

關鍵詞：增壓注水泵；應用；評價

中圖分類號：TE934 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0054-02

中原油田為注水開發(fā)油田，它的地質(zhì)構(gòu)造異常復雜，地層壓力高，油層物性差，增壓注水泵成為主要的增壓注水設備之一。目前，我國油田注水使用的增壓注水泵大致可分為常規(guī)型增壓注水泵和新型無液力平衡增壓注水泵兩種泵型。

1 常規(guī)型增壓注水泵的基本結(jié)構(gòu)及其狀況

中原油田文南區(qū)塊初期注水選用的常規(guī)型增壓注水泵，到中、后期隨著注水壓力的提高，使用效果就顯得不甚理想。因為常規(guī)型增壓注水泵的動力端為飛濺式潤滑，液力端采用的是液力平衡增壓原理。圖1為常規(guī)型增壓注水泵液力端結(jié)構(gòu)示意圖。

該類型泵的泵頭體腔室多數(shù)采用上下直通臺階式結(jié)構(gòu)，階梯放置吸液閥、排液閥，與柱塞孔互相垂直，需要配置平衡裝置來平衡階梯形柱塞兩端受力的不對稱性。

常規(guī)型增壓注水泵工作在高進高出狀態(tài)，泵頭腔在高載荷多頻次的交變壓力作用下，一旦供水壓力波動、降低，將直接導致閥體開裂，當出口承壓35 MPa時相貫線處微裂紋頻發(fā)，液力端壽命短的問題十分突出。

常規(guī)型增壓注水泵的盤根盒稍長些，配置的階梯形柱塞，需前、后兩組密封，更換填料比較繁鎖。動力端的連桿小頭采用的是銷、套機構(gòu)，套的材料多為磷青銅，易磨損，壽命只有3 000～5 000 h。

2 無液力平衡增壓注水泵的基本結(jié)構(gòu)及使用情況

考慮常規(guī)型增壓注水泵的諸多不利因素，中原油田采油四廠于2003年伊始優(yōu)化泵型、在文南區(qū)塊進行工業(yè)試驗，優(yōu)選無液力平衡增壓注水泵進行推廣應用。該泵型動力端為強制潤滑和飛濺潤滑共存的復合式潤滑，液力端采用水平式整體結(jié)構(gòu)，在盤根盒的前端裝進液彈簧座，每缸只需配置一只啞鈴形閥體，呈水平放置。圖2為無液力平衡增壓注水泵液力端結(jié)構(gòu)示意圖。

其工作原理為：當柱塞后移時，腔室內(nèi)壓力降低，吸液閥片打開，排出閥片關閉，供液從泵頭腔體內(nèi)上、下兩個吸入口進入腔室。當柱塞前移時，腔室內(nèi)液體介質(zhì)受到強勁擠壓，壓力急劇升高，吸液閥片關閉，排出閥片打開，高壓水進入壓緊法蘭腔，由排液口流出。這樣液體介質(zhì)作用在進液彈簧座和壓緊法蘭上，泵頭體只承受間接力，呈圓周均布，使交叉孔的應力減少了。從而提高了其承載能力，承載力在40 MPa以下時，平均壽命可達8 a以上。

無液力平衡增壓注水泵取消了平衡裝置，不但減少了配件數(shù)量，降低了維修工作量，更重要的是增加了其工作的可靠性。液力端采用吸、排一體式組合閥體，每缸只有一個閥體組件，比常規(guī)型增壓注水泵直接減少了一半的閥件數(shù)量，一般情況只需更換閥片，從而降低了材料費用，減少了維護工作量。在檢查閥件時，只需將泵頭體前端的壓緊法蘭卸下，就可以很方便地將閥件取出進行檢查或更換。該泵型采用的盤根盒體稍短一些，且只有一組密封，更換密封填料也相對簡便。無液力平衡增壓注水泵動力端的連桿小頭采用每端兩組滾針軸承取代銷、套機構(gòu)，使?jié)櫥浞郑\轉(zhuǎn)更流暢，摩擦力更小，箱體溫度也有不同程度的降低，至少可以連續(xù)使用26 000 h以上。

3 受力分析

常規(guī)型增壓注水泵液力端采用階梯柱塞產(chǎn)生的平衡力達到減少動力端連桿小頭的壓力。而新型無液力平衡增壓注水泵動力端的連桿小頭采用每端兩組滾針軸承來平衡所受到的壓力。實踐證明了采用合適的滾針軸承來平衡連桿小頭的壓力是完全可以勝任的。當然，無液力平衡增壓注水泵由于消除了液力端的平衡力，使得消耗的功率增加，這在設計時要予以考慮計算。鑒于此，在現(xiàn)場采用變頻調(diào)速節(jié)能控制裝置以及高效電動機來輔助改善系統(tǒng)狀況，取得了良好的效果。這樣就不用考慮進、出口壓力的變化對平衡率的影響，使泵的適應性更強。可以使供水壓力大幅度地降低，改善了因供水壓力高使管網(wǎng)腐蝕脆弱而頻繁穿孔、疲于被動維修的緊張局面。

4 應用效果評價

中原油田分公司采油四廠自推廣應用無液力平衡增壓注水泵以來，采用直徑35 mm柱塞，泵的進口壓力由常規(guī)增壓泵的17 MPa降至8 MPa，出口壓力由常規(guī)增壓泵的35 MPa升至 40MPa，。先后換用變頻調(diào)速節(jié)能控制裝置和高效節(jié)能電機進行匹配。經(jīng)測試，綜合泵效提高了5%，曲軸箱溫度由常規(guī)增壓泵的60℃～70℃降至50℃左右，安全運行長達26 000 h，未發(fā)現(xiàn)異常。該泵型的柱塞使用壽命比常規(guī)型提高了近2倍。常規(guī)型液力平衡增壓注水泵的連桿小頭銷、套機構(gòu)常常運行3 000～5 000 h就需更新，而無液力平衡增壓注水泵連桿小頭的滾針軸承在運轉(zhuǎn)34 000 h仍可正常使用。

參考文獻：

[1] 戴志剛.無液力平衡增壓注水泵的結(jié)構(gòu)設計[J].石油機械，2004，(7).

[2] 張江林.液力平衡增壓注水泵的使用及平衡改造[J].江漢石油職工大學學報，2010，(2).