摘要:在油田的整個(gè)工作系統(tǒng)中,注水系統(tǒng)是名副其實(shí)的高能耗環(huán)節(jié),因此實(shí)際運(yùn)作過程中特別需要各種技術(shù)方法和手段來提高設(shè)備的效率,減少企業(yè)的使用成本。文章通過分析多級離心式注水泵使用中出現(xiàn)的各類現(xiàn)象和問題,總結(jié)得出提升泵效的具體方法和措施。
關(guān)鍵詞:化工離心式注水泵;泵軸腐蝕;改良措施;性能優(yōu)化;油田開采 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TE933 文章編號:1009-2374(2017)08-0055-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.026
工業(yè)石油需求日漸增大,隨之石油工業(yè)腳步加快,而油田每日所需的注水量也逐年提高,發(fā)展到現(xiàn)階段,每年石油注水量達(dá)到7億t,而且增長趨勢不見平緩。傳統(tǒng)系統(tǒng)中應(yīng)用的柱塞泵排量較小,已經(jīng)不能滿足需求,而離心式注水泵越來越得到更多人的認(rèn)可,目前我國大部分油田公司,包括大慶油田和勝利油田,都應(yīng)用了這種水泵形式,但是這種離心式注水泵型號較多,使用程序繁瑣,大部分和國外使用水平相比都較低,而油田注水系統(tǒng)的耗電量占全部耗電量的45%以上。所以,一種新的國產(chǎn)的離心式注水泵技術(shù)型號的研制開發(fā)成為我國現(xiàn)階段急需解決的問題,各大石油工業(yè)的發(fā)展水平提升就依靠此項(xiàng)技術(shù)的改造開發(fā)。
1 多級離心式注水泵運(yùn)行現(xiàn)狀
多級離心式注水泵運(yùn)行現(xiàn)狀慘淡,油田開發(fā)現(xiàn)在迎來了高含水開發(fā)的階段,而離心泵作為電能主要消耗的環(huán)節(jié),隨著注水量需求的不斷提高,能量資源消耗急需減少的背景下,如何使得離心泵正常運(yùn)作成為重中之重,據(jù)統(tǒng)計(jì),對于功率為1000kW的泵,效率每下降1%,每年就有4.3萬元(按0.5元/kW·h計(jì)算)成本的增加,這樣的情況下就要求技術(shù)人員頻繁并且定期地對離心泵效率進(jìn)行測試和記錄,以便統(tǒng)計(jì)泵站設(shè)備的運(yùn)行情況和總結(jié)泵效率下降原因,同時(shí)能夠及時(shí)修補(bǔ)企業(yè)因?yàn)楸眯氏陆诞a(chǎn)生的效益損失,檢測同時(shí)記錄也能夠更有效地綜合分析以得出提高泵的使用效率的依據(jù),同時(shí)對采油廠的節(jié)能和系統(tǒng)技術(shù)方法改造提升提供指導(dǎo)依據(jù)。化工離心式注水泵如圖1所示:
2 注水泵運(yùn)行效率問題
在實(shí)際生產(chǎn)中對泵運(yùn)行效率的研究過程中發(fā)現(xiàn),使得泵運(yùn)行效率低下的主要原因?yàn)椋海?)在對泵進(jìn)行較大修補(bǔ)之后,泵的質(zhì)量無法保證能夠恢復(fù)正常,而油田一般對于泵運(yùn)行1h之后的效率不能下降多于2%,現(xiàn)實(shí)使用過程中存在泵運(yùn)行超過1h之后,泵效下降超過2%的時(shí)候,沒有及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)和更換。(2)實(shí)際生產(chǎn)過程中沒有貼切實(shí)用可操作的辦法能夠確保泵運(yùn)行一直處于高效的狀態(tài),主要影響因素有兩方面,一方面是管理過程中,為了保證生產(chǎn)有效開始和進(jìn)行,管理人員經(jīng)常降低負(fù)荷,使得供電系統(tǒng)不處于正常運(yùn)作狀態(tài),最終致使泵運(yùn)行低效;另一方面,注水泵的注水參數(shù)和運(yùn)行時(shí)的參數(shù)不一樣,注水泵外部體系泵機(jī)能運(yùn)行參數(shù)和注水參數(shù)不相符。注水井進(jìn)行注水時(shí)若水量不穩(wěn)定,干壓就會(huì)形成變化,注水站只能使用泵閥調(diào)整流量,導(dǎo)致泵運(yùn)行遠(yuǎn)離高效區(qū)。嚴(yán)峻的注水開發(fā)形勢,使泵站外網(wǎng)需要和供水功能越發(fā)不相符,致使泵的運(yùn)行功效減低。為使生產(chǎn)參考數(shù)值的最好標(biāo)配得以實(shí)現(xiàn),首先要求技能人員對壓力變化趨勢、油藏所需注水量、離心泵特質(zhì)曲線加以貫穿,結(jié)合不同類型泵組合運(yùn)營,對泵效、泵壓、單耗等不同標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行對比解析,歸納注水泵最優(yōu)化配合形式;其次要求崗位人員依據(jù)外網(wǎng)生產(chǎn)狀況調(diào)整泵的運(yùn)營分配模式,達(dá)成崗位生產(chǎn)調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)化,保證設(shè)備運(yùn)營處在優(yōu)等參數(shù)下。
3 離心式注水泵功能改善的方法與思路
遵循離心式注水泵存留的問題,油田擬定如下詳細(xì)處理方法與思路:(1)對水質(zhì)實(shí)施化驗(yàn)、分析探究,依據(jù)水質(zhì)特征及生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)歷,為泵軸選取相對耐腐蝕的素材,排除泵軸等直接觸及污水介質(zhì)的零部件的腐蝕問題;(2)對于泵的效率、排量、揚(yáng)程下降等題目,匯集技術(shù)力量協(xié)同攻克,對泵的機(jī)能下調(diào)的起因?qū)嵭刑骄拷馕?,改善設(shè)計(jì),解決泵軸、軸瓦磨損等問題,使泵的機(jī)能達(dá)成設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
4 離心式注水泵機(jī)能改良的探究及實(shí)施
4.1 離心式注水泵機(jī)能下調(diào)的探究
4.1.1 離心式注水泵機(jī)能下調(diào)的原由。在返修整改前油田離心式注水泵的泵軸低壓端徑向跳動(dòng)超差,葉輪密封環(huán)、泵軸、中段、殼體密封環(huán)等零件的材料組織留存瑕疵,呈現(xiàn)流量減小與泵壓力不足的問題,不能滿足生產(chǎn)需求。離心式注水泵經(jīng)解析后機(jī)能下調(diào)主要有以下方面的原由:(1)離心式注水泵經(jīng)過一段時(shí)期的運(yùn)用后,嚴(yán)重?fù)p傷了葉輪輪轂密封環(huán),導(dǎo)致級間泄漏增多,排量下降,壓力失調(diào)嚴(yán)重。而使葉輪輪轂密封環(huán)損耗的可能性是因?yàn)檗D(zhuǎn)子動(dòng)平衡不佳引發(fā)震動(dòng),致使接觸損耗;(2)中段背面汽蝕后出現(xiàn)旋渦,增加水流障礙力,排量減低。使中段沖刷及汽蝕的起因是葉輪出口與導(dǎo)葉進(jìn)口存在壓力差,因而轉(zhuǎn)子偏向于驅(qū)動(dòng)端側(cè),葉輪出口端的高壓水立刻沖洗中段背側(cè)。對轉(zhuǎn)子軸向偏離性大的原因便是加工與裝配偏差的堆積和均衡機(jī)構(gòu)(軸向平衡盤)的損耗(轉(zhuǎn)子向驅(qū)動(dòng)端挪動(dòng));(3)軸向均衡系統(tǒng)迷宮密封損耗及漏失量、失效增加,致使排量下降,泵體波動(dòng)增加,而葉輪輪轂密封環(huán)和軸向均衡系統(tǒng)密封環(huán)的損耗又會(huì)加重。上述三個(gè)要素,任意一點(diǎn)都會(huì)使離心式注水泵出口壓力損耗增加,排量減低,揚(yáng)程減小,導(dǎo)致注水泵不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.1.2 改善注水泵性能的方法。針對離心式注水泵性能下降的起因,鉆研此項(xiàng)目學(xué)者提出四種修改方案:(1)重新組裝泵轉(zhuǎn)子,測量出葉輪出口距離,要求葉輪出口距離等同并和導(dǎo)葉入口對中;(2)重新進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)均衡,防止葉輪輪轂密封環(huán)的碰觸性損耗;(3)改善原計(jì)劃,把中段背面圓弧改成斜面,取締原來臺階,為提升耐蝕性,需在此斜面上堆焊S112鈷基焊絲,并且提升葉輪前蓋板與中部背面的外表光潔度,減少流體阻力,減弱沖蝕,提升壽命;(4)替換葉輪密封環(huán)和殼體密封環(huán)、葉輪輪轂密封環(huán)和導(dǎo)葉套材料,整體改成316堆焊材料。
4.2 離心式注水泵泵軸腐蝕探究
4.2.1 油田注水水質(zhì)解析。技術(shù)人員對油田注水水質(zhì)實(shí)行了化驗(yàn)分析,由檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得知,油田注水水質(zhì)具備三個(gè)特征:(1)原水pH值為5.5,呈現(xiàn)出酸性;(2)礦化度很高,首要成垢離子濃度高達(dá)到數(shù)萬mg/L,水質(zhì)類型屬于氯化鈣型;(3)氯離子含鈣量達(dá)到15.36×104mg/L,其根源便是氯化物鹽類。普通情形下,氯離子增多,含鹽量增進(jìn),水的侵蝕性增強(qiáng)。
4.2.2 注水泵泵軸侵蝕的起因。離心式注水泵泵軸主要材料是IGrl7Ni2,對氧化性酸,大多數(shù)有機(jī)鹽類和有機(jī)酸的水溶液具備優(yōu)良的耐蝕性,針對特有的無機(jī)酸耐侵蝕性極低。I1Grl7Ni2鋼最不耐Cl-與SO2-腐蝕,在5×104ppm(溫度20℃)時(shí)的侵蝕速率均高于10.0mm/a。由于油田注水水質(zhì)中Cl-含概量達(dá)到15.36×104mg/L,SO2-濃度極低,所以首要是Cl-引發(fā)泵軸侵蝕。另泵軸在裝配機(jī)械密封O型圈處侵蝕,主要為滿足安裝工藝的需要,采取外面鍍鉻治理技術(shù),為避免粘接,增強(qiáng)硬度,但鍍鉻不耐Cl-侵蝕。
4.2.3 注水泵泵軸材料的革新舉措。蒙乃爾K500是一種以金屬鎳為架構(gòu)增添錳、鐵、銅等其余元素而成的特有的合金,耐氫氟酸、硫酸、鹽酸的侵蝕,尤其是禁得起鹽酸的侵蝕。在室溫下蒙乃爾K500在20%濃度的鹽酸中侵蝕速率低于0.5mm/a。區(qū)別于1Grl7Ni2鋼,對Cl-有顯著的耐蝕性。為加大泵軸的耐蝕機(jī)能,將泵軸材料換成一種耐蝕材質(zhì)。故此,探究最后斷定泵軸材料由1Grl7Ni2變?yōu)槊赡藸朘50O,從而提升泵軸的耐侵
蝕性。
依據(jù)上述方法,生產(chǎn)方對DG25-50型注水泵實(shí)行了技能創(chuàng)新,并在革新后提供了機(jī)能檢測。機(jī)能檢測闡明通過技能改善,使得DG25-50型離心式注水泵的性能得到復(fù)興,可滿足注水生產(chǎn)的需求。油田隨即對其他五臺離心式注水泵及其附屬裝備實(shí)行改善。注水泵實(shí)行情況優(yōu)良,減少了裝備非正常修理與返廠修理次數(shù),節(jié)省了修理金額,延長了使用壽命,獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
5 未來發(fā)展方向
與國外相比,國內(nèi)離心式注水泵的功效方面仍然存在一定的差距,我國離心式注水泵在未來的發(fā)展方向可以從下面四點(diǎn)進(jìn)行:(1)對國外的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行更深入和研究,研制出更多節(jié)能降耗的新產(chǎn)品;(2)在目前已有的技術(shù)之上對更多新領(lǐng)域的離心式注水泵進(jìn)行研制和開發(fā);(3)要不斷開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和重視研究工作,讓離心式注水泵整體的性能得到質(zhì)的提高;(4)進(jìn)一步研究完善已經(jīng)投入生產(chǎn)的設(shè)備,將新興材料結(jié)合在實(shí)際生產(chǎn)中,讓其產(chǎn)品質(zhì)量得到有效提高。
6 結(jié)語
在我國石油產(chǎn)業(yè)日趨壯大的前景下,離心式注水泵雖經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)間段的持續(xù)創(chuàng)造和革新,已普遍應(yīng)用于油田中,成為如今發(fā)展的趨勢,但在生產(chǎn)中依然不能盡善盡美,仍有很多的方面需要?jiǎng)?chuàng)新發(fā)展,且其整體的運(yùn)行效能也有待提高,耗能的減少仍是離心式注水泵未來研討的重要方向。
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作者簡介:王錫偉(1973-),男,甘肅蘭州人,蘭州水泵總廠工程師,研究方向:化工離心式注水泵性能。
(責(zé)任編輯:蔣建華)