隔膜泵泄壓流程改造探討

陳小飛，馬漢平，蔣 延，杜 鵬

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

在采氣過(guò)程中，通常利用高壓泵向氣井井口和地面管線注甲醇的方式，防止井口和管線發(fā)生水合物堵塞現(xiàn)象。但是目前在用的柱塞泵存在泄漏點(diǎn)，泄漏出的甲醇分散到空氣中或流至地面給現(xiàn)場(chǎng)管理帶來(lái)了極大的不便，對(duì)員工的身心健康造成危害。鑒于此，近年來(lái)靖邊氣田各采氣作業(yè)區(qū)陸續(xù)對(duì)柱塞泵泵頭進(jìn)行了改造，即充分利用原有舊泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，僅將原來(lái)柱塞式注醇泵改為隔膜式注醇泵。

1 隔膜泵泄壓流程

1.1 改造前泄壓流程

在柱塞泵改隔膜泵之前，為防止柱塞泵系統(tǒng)超壓，在每臺(tái)泵的出口管線上都安裝有安全閥以泄壓。注醇泵泄壓流程一般有兩種：第一種是采用較多的流程是將安全閥出口與來(lái)醇管線總?cè)肟谙噙B（見(jiàn)圖1 中流程1），這種流程存在問(wèn)題是當(dāng)安全閥開啟時(shí)，放空管線里的氣體被帶到來(lái)醇管線總?cè)肟诓⒏Z至各臺(tái)泵泵頭處，進(jìn)而造成所有注醇泵氣鎖，引起全站注醇泵不上量。第二種是采用較少的流程是將安全閥出口與污水罐直接相連（見(jiàn)圖1 中流程2），當(dāng)安全閥開啟時(shí)，放空管線里的氣體可被直接排入污水罐，這種流程不會(huì)影響其它設(shè)備，但改造時(shí)因涉及污水罐和注醇管網(wǎng)兩個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備和場(chǎng)所，且施工工作量較大。

圖1 改造前泄壓流程

1.2 改造后泄壓流程

在柱塞泵改隔膜泵之后，注醇泵具有兩套泄壓流程：一是注醇泵原來(lái)固有的安全閥泄壓流程，二是隔膜泵泵頭本身自帶的一個(gè)泄壓閥，它具有和安全閥類似的作用，即在泵壓超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)泄壓閥起跳，液壓腔內(nèi)液壓油回流到油池內(nèi)，可防止泵在運(yùn)行過(guò)程中超壓（隔膜泵泄壓流程見(jiàn)圖2）。例如某口井的注醇?jí)毫?0 MPa，員工可將此井注醇泵泄壓閥的起跳壓力設(shè)定為12 MPa，一旦有任何異常狀況導(dǎo)致泵頭超壓，泄壓閥可及早起跳，避免事故的發(fā)生。

1.3 存在問(wèn)題

由于柱塞泵改隔膜泵是僅將泵頭進(jìn)行了更換，其他流程均未作改動(dòng)，而隔膜泵泵頭本身就自帶一個(gè)泄壓閥，這就導(dǎo)致目前注醇泵有兩套泄壓系統(tǒng)：一套是原來(lái)管路上安裝的安全閥，另一套是隔膜泵泵頭上自帶的泄壓閥。另外，管路上安裝的安全閥起跳壓力按照泵體規(guī)定統(tǒng)一設(shè)定為其最高壓力32 MPa，而隔膜泵泵頭上自帶的泄壓閥起跳壓力可根據(jù)氣井實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整且目前均小于32 MPa，這就造成管路上安裝的安全閥在泄壓閥正常運(yùn)行時(shí)就失去了其作用，一直處于閑置狀態(tài)（見(jiàn)圖2）。

2 泄壓流程改造可行性分析

2.1 泄壓流程改造可行性分析

（1）由于隔膜泵自帶泄壓閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，能夠在泵頭超壓時(shí)起跳，從而防止泵壓繼續(xù)上升、起到保護(hù)泵頭作用，加之其起跳壓力小于安全閥壓力，這樣導(dǎo)致原管路上安裝的安全閥在泄壓閥正常運(yùn)行時(shí)就根本不會(huì)起跳，也就失去了其作用。

（2）根據(jù)規(guī)定安全閥每年至少校驗(yàn)一次，頻繁的校驗(yàn)不但需花費(fèi)較大人工拆裝、拉運(yùn)及調(diào)校工作量，而且安全閥本身也會(huì)因使用年限或其他原因報(bào)廢，從而會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

圖2 改造后泄壓流程

（3）根據(jù)GB-T 7782-2008 規(guī)定：“隔膜泵用液壓腔安全閥和補(bǔ)償閥的動(dòng)作靈敏、穩(wěn)定可靠。如液壓腔安全閥不能保證排放時(shí)，應(yīng)加管路安全閥”。試驗(yàn)證明，目前在用隔膜泵液壓腔的泄壓閥可以保證排放，因此可不加管路安全閥。

基于以上原因，提出對(duì)泄壓流程進(jìn)行改造，即用隔膜泵泵頭自帶泄壓閥代替原管路上安裝安全閥。

2.2 改造思路

第一步：在注醇泵房無(wú)技改任務(wù)時(shí)，只需將管路安全閥去掉，并將安全閥上下游閥門懸空端加盲板封死。

第二步：可利用集氣站技改或改擴(kuò)建之時(shí)，將原管路安全閥及放空流程去掉。

2.3 效果預(yù)評(píng)價(jià)

2.3.1 性能評(píng)價(jià) 為驗(yàn)證泄壓閥可以在泵頭超壓時(shí)及時(shí)泄壓、阻止壓力繼續(xù)升高，進(jìn)而保護(hù)泵頭，對(duì)隔膜泵泵頭自帶泄壓閥的泄壓能力進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。根據(jù)目前現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，將泄壓閥的開啟壓力分別設(shè)置為6 MPa、10 MPa、15 MPa、20 MPa，在泵的不同行程下（通過(guò)統(tǒng)計(jì)靖邊氣田某作業(yè)區(qū)歷年各氣井日注醇情況發(fā)現(xiàn)，單臺(tái)泵日最大注醇量為550 L，也就是泵71.7 %的行程，因此泵的行程試驗(yàn)參數(shù)最大值選擇75 %），測(cè)試泄壓閥的運(yùn)行狀況，結(jié)果（見(jiàn)表1～表4）。

由上述試驗(yàn)可知，隔膜泵泵頭自帶泄壓閥能夠起跳靈敏，保護(hù)泵頭安全運(yùn)行。

表1 泄壓閥泄壓能力測(cè)試結(jié)果（6 MPa）

表2 泄壓閥泄壓能力測(cè)試結(jié)果（10 MPa）

表3 泄壓閥泄壓能力測(cè)試結(jié)果（15 MPa）

2.3.2 效益評(píng)價(jià) 隨著安全閥使用年限增長(zhǎng)，每年的報(bào)廢量逐年增加，加之在年度校驗(yàn)的拉運(yùn)及調(diào)校過(guò)程中也會(huì)因道路顛簸等客觀原因造成一部分損耗。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，近年來(lái)注醇泵安全閥的年均報(bào)廢率為11.6 %，泵頭泄壓閥年均報(bào)廢率為0.8 %。目前一臺(tái)新注醇泵安全閥單價(jià)為1 000 元，一套新泄壓閥整體的價(jià)格為900 元，其易損件價(jià)格在80～300 元。

表4 泄壓閥泄壓能力測(cè)試結(jié)果（20 MPa）

因此，平均每臺(tái)注醇泵每年僅泄壓裝置一項(xiàng)維護(hù)費(fèi)用可降低近110 元。另外，如果計(jì)劃在檢修技改時(shí)拆除原管路安全閥及放空流程，則每個(gè)集氣站需一次性支出施工費(fèi)2 000 元，按照一個(gè)集氣站裝備8 臺(tái)注醇泵計(jì)算，改造后2.5 年后即可收回成本。

2.3.3 改造后對(duì)泄壓閥的維護(hù)管理建議 為保證泄壓閥能夠正常運(yùn)行，須注意以下幾方面：（1）在夏季注醇泵停用期間，對(duì)每臺(tái)注醇泵泄壓閥進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；（2）在入冬啟用注醇泵前，對(duì)泄壓閥開啟壓力進(jìn)行設(shè)置（安全起見(jiàn)，一般取高于氣井井口壓力2～3 MPa），并對(duì)其靈敏程度進(jìn)行測(cè)試，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改；（3）在冬季使用注醇泵期間，注意觀察和檢查泄壓閥，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改。

3 結(jié)論

（1）對(duì)隔膜泵出口上安全閥流程的改造通過(guò)理論分析與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明是可行的，實(shí)際改造需考慮工藝、安全等方面的因素。

（2）改造后各集氣站需做好對(duì)泄壓閥的管理及維護(hù)保養(yǎng)工作。

［1］ 郭鋼，張建華.靖邊氣田水合物形成預(yù)測(cè)優(yōu)化注醇［J］.石油化工應(yīng)用，2011，30（5）：45-48.

［2］ 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).計(jì)量泵GB/T 7782-2008［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.