關(guān)于排除喂料泵非正常運行故障的探討

王華(中石化中原油建工程有限公司項目管理中心,河南 濮陽 457000)

徐運梅(河南暢晟工程管理有限公司,河南 濮陽 457000)

1 緒論

紅河油田具備致密性油藏特性，儲層能量低，油井產(chǎn)量下降較快，為補充地層能量提高油井采收率，延長油井穩(wěn)產(chǎn)期，華北局從中海油引進(jìn)了采用CO2和泡沫液交替向井底加注驅(qū)油的新工藝，作為華北市場的第一口試驗井，正是在這樣的契機下，我公司承建了中石化華北分公司紅河油田注CO2驅(qū)油試驗工程紅河156井，并于7月份正式投產(chǎn)，此試驗工程的順利投產(chǎn)標(biāo)志著華北分公司在低滲透油藏CO2注采開發(fā)邁出了可喜的一步。

紅河156井驅(qū)油試驗工程是利用CO2與泡沫液交替向井底加注，從而達(dá)到驅(qū)油目的。試注對CO2加注量，加注時間有嚴(yán)格的規(guī)定，但在試運期間經(jīng)常出現(xiàn)喂料泵無法正常工作，嚴(yán)重影響了試注數(shù)據(jù)采集及試注效果。

2 存在問題

CO2喂料泵故障現(xiàn)象主要為幾點問題：

2.1 喂料泵經(jīng)常出現(xiàn)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，泵進(jìn)出口壓力始終一致，出口無流量顯示；

2.2 喂料泵曾出現(xiàn)過電機過熱現(xiàn)象；

2.3 由于喂料泵故障，導(dǎo)致全天24小時內(nèi)有60%的時間無法正常試注。

3 原因分析

3.1 泵進(jìn)口堵塞。通過拆開泵前管線、閥門，發(fā)現(xiàn)有冰堵現(xiàn)象，分析判斷工藝管線試壓后，吹掃干燥不徹底，管線中存有少量的水，當(dāng)?shù)蜏谻O2通過時瞬間結(jié)冰，對管道造成冰堵，影響介質(zhì)通過。

3.2 操作人員誤操作。通過觀察現(xiàn)場操作，操作過程有時啟動較為順利，有時無法啟動。發(fā)現(xiàn)泵進(jìn)出口閥門開啟順序、開度控制以及泵的啟動時機，都能影響泵的運行狀態(tài)。

3.3 設(shè)備、管線保冷效果不能滿足生產(chǎn)運行要求。紅河油田地處甘肅省鎮(zhèn)原、涇川縣境內(nèi)，平均海拔1400米，屬于大陸性干旱半干旱季風(fēng)氣候，夏季氣溫高，日照強，最高溫度33.3℃。試運期間正值伏天，白天氣溫較高，通過查閱井場操作記錄，對10次故障進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)有5次故障都在中午溫度較高時發(fā)生，因此判定溫度對故障率有一定影響，而液態(tài)CO2受溫度、壓力影響易產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，CO2氣化加劇喂料泵產(chǎn)生汽縛現(xiàn)象，影響離心泵的運轉(zhuǎn)。環(huán)境溫度我們無法改變和控制，因此確定設(shè)備、管線保冷效果不佳。

3.4 工藝流程不當(dāng)。結(jié)合現(xiàn)場流程是否按設(shè)計圖紙施工，施工嚴(yán)格按圖紙，發(fā)現(xiàn)CO2儲罐底部本體出液管線有一個液袋彎管，喂料泵進(jìn)口工藝管線設(shè)計有一個液袋彎管，這樣在管線上形成了一個氣袋彎管，使得氣體在氣袋彎中積聚，影響喂料泵的運行。

4 制定對策

4.1 拆除喂料泵進(jìn)口管線上的液袋彎管。與設(shè)計、甲方溝通后，取消原設(shè)計的液袋彎管，拆除后重新焊接，并對焊口進(jìn)行無損檢測。

4.2 吹掃喂料泵進(jìn)出口管線。拆開CO2儲罐出口管線、泵入口法蘭，用15m3空壓機從CO2儲罐出口法蘭處向泵入口法蘭吹掃，間隔10min，并用濕度探測儀檢測出口濕度，直至濕度滿足要求。

4.3 設(shè)備、管線保冷效果

①為避免保冷設(shè)備、管道在陽光下暴曬，建議甲方考慮安裝工藝區(qū)鋼結(jié)構(gòu)罩棚（最初設(shè)計考慮有罩棚，但考慮節(jié)約成本，甲方暫緩安裝）。

②管線保冷原設(shè)計為聚氨酯泡沫塑料40mm厚，外裹阻燃型防潮瑪蹄脂，外保護(hù)層選用0.6mm乳白彩板。通過查閱資料，重新核算保冷層厚度。

保冷層厚度計算公式：X=λ（tf-ts）/aI（ts·ta）

λ:保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù) tf:介質(zhì)溫度 ts:絕熱層表面露點溫度 aI:外部傳熱系數(shù) ta:環(huán)境溫度 tf=-10℃ts=27.7

查閱飽和蒸汽表得：30℃時的飽和蒸汽壓為31.824×0.85=27.05mmHg,在27.05mmHg下的飽和溫度為27.02℃，因為在保冷ts約高于露點溫度，ts取27.7

aI=7保溫一般直接取10，保冷取7

帶入公式得保冷層厚度為0.051m；

因此保冷層應(yīng)不小于50mm。

考慮當(dāng)?shù)匕滋鞖鉁剌^高，與設(shè)計、甲方結(jié)合后，在CO2儲罐至喂料泵管線原保冷層上增厚40mm。

4.4 操作失誤。與現(xiàn)場操作人員結(jié)合，研究泵的運行曲線，反復(fù)試驗重新制定一套操作流程。

通過分析研究離心泵的運行曲線，得到以下幾個結(jié)論：揚程與流量成反比，軸功率與流量成正比，泵效開始隨流量增大而增大，達(dá)到一最大值后，又隨流量增加而下降，流量應(yīng)選擇控制在4.5m3/h時效率最高，在反復(fù)試驗后，出口閥門開度控制在1/3時流量在4.5m3/h。

5 效果驗證

通過以上對策實施后，喂料泵啟動一次成功，并達(dá)到連續(xù)試注要求，檢查喂料泵各項運行參數(shù)均符合要求。