油气混输泵在塔河油田的应用分析

油气混输泵在塔河油田的应用分析

杨锋 赵钰婷 于学红 谢发军

中国石化西北油田分公司采油三厂 新疆 841604

摘要：针对原油粘度高的油井，采用油气混输双螺杆泵，降低输油管线压力。本文主要对螺杆泵的工作原理方面进行介绍，分析螺杆泵在集输系统的应用前景。

关键词：螺杆泵；油田；应用

一、双螺杆泵工作原理

双螺杆泵的原理是利用螺杆的回转来吸排液体双螺杆油气混输泵是一种回转式容积泵，主要工作部件是由具有8字形内孔的泵体（定子）和装在泵体孔内相互啮合的转子（即主、从螺杆）组成，中间螺杆为主动螺杆，由电动机带动旋转，两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。主、从动螺杆的螺纹均为双头螺纹。由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，两根转子与定子三者之间的共同啮合、配合，形成一系列相等容积的密封腔。当主轴通过同步齿轮带动从轴按一定的方向旋转，固定在主、从轴上互相啮合的两对螺旋套同时旋转，从而形成一个个密封腔，把被输送的介质沿轴向由低压腔输送至高压腔，完成升压输送过程，犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的情形那样，这就是螺杆泵的基本工作原理。

图1 双螺杆泵剖视结构图

双螺杆泵是由主从动轴上相互啮合的螺旋套和泵体或衬套间形成一个容积恒定的密封腔室，介质随螺杆轴的转动分别被送到泵体中间，两者汇合在一起，最终送达泵的出口，从而实现泵输送的目的。

双螺杆泵可分为内置轴承和外置轴承两种形式。在内置轴承的结构型式中轴承由输送物进行润滑。外置轴承结构的双螺杆泵工作腔同轴承是分开的。由于这种泵的结构和螺杆间存在的侧间隙，它可以输送非润滑性介质。此外，调整同步齿轮使得螺杆不接触，同时将输出扭矩的一半传给从动螺杆。正如所有螺杆泵一样，外置轴承式双螺杆泵也有自吸能力，而且多数泵输送元件本身都是双吸对称布置，可消除轴向力，也有很大的吸高。

二、双螺杆油气混输泵与普通双螺杆泵的区别

2.1机封润滑方式不同

混输泵自带一套润滑装置，由于运行时泵腔内充满一定比例气体（最高油气比1比98）需单独对前后机械密封进行润滑降温，泵体温度不得高于90度。普通螺杆泵泵腔充满液体，靠输送介质润滑。

2.2泵腔设计不同

溢流阀

混输泵泵体设计自带溢流阀，泵运行时含气量超出最大设计范围时，溢流阀短时间感应自动补液，如长时间含气比例超高，泵体高温膨胀，螺旋套抱死（螺旋套与衬套间隙0.2mm）。

三、西北油田外输应用情况

输油泵是原油管道输送的“心脏”，西北油田属于奥陶系油气藏，外输原油物性主要表现为高粘度，长距离输送。长距离外输，主要使用离心泵与双螺杆泵，相对于离心泵，双螺杆泵对于油气比变化适应性较好，且对于原油的粘度适应范围广，外输泵的效率受粘度影响小。主要考虑站库油井的产液量、油气比以及输送介质的粘度等因素，为油气混输模式，它主要是将油井产出的油、气、水3种介质,在未进行分离的状态、直接用混输泵经外输管道输送到联合站进行综合处理。而在混输工艺中扮演着重要角色的就是油气混输泵,因此该站采用的是双螺杆泵。螺杆泵为容积式泵，压力变化时排量恒定，适用于高粘度油品，运行平稳，效率高。

表1 2021年1-8月1号混输泵站生产情况

由表1可分析出实际的日平均产液为1054m³，产气约为12700 m

³（标况换算为工况1790 m³），实际油气为1比2，站内两台泵运行（一台70 m³/h，一台90 m³/h，另一台70 m³/h备用），理论计算外输量（160*70%*油气占比），外输液量为912 m³/d，气量12768 m³/d，泵效达115%，运行情况良好。

四、双螺杆泵在油田的发展趋势

螺杆泵的应用范围广，主要是进行气液混输，这也是螺杆泵非常独特的优点之一，双螺杆泵适用于含气量大的区块，可输送粘度范围大的原油。其结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪声小，寿命长，流量均匀，自吸能力强，容积效率高，无困油现象，无搅拌、无脉动、平稳的输送各种介质，由于泵体结构保证泵的工作元件内始终存有泵送液体作为密封液体，所有的泵有很强的自吸能力，且能汽液混输。采用独立润滑的外置轴承，允许输送各种非润滑性介质。卧式、立式、带加热套等各种结构型式齐全，可以输送各种清洁的不含固体颗粒的低粘度或高粘度介质。

在输送原油方面，以往输送原油主要采用离心式输油泵，泵型单一，泵效低，对输送介质的适应性差，产品可靠性也不理想。而螺杆泵体积小，质量轻，可靠性高，特别适合于高温、高粘度、含固相原油的输送及原油、水、天然气多相流体输送，尤其是多螺杆泵。

双螺杆混输泵式从输送液体的普通双螺杆泵经过特殊设计发展出来的一种油气水混输泵,设计原理与普通双螺杆泵没有本质的区别,但其在设计中巧妙的利用了普通双螺杆泵中存在的螺杆间隙和气体的可压缩性,借助于结构上的特殊设计保证泵内间隙的液态密封,真正实现了油气水多相混输。且螺杆泵扬程高、效率高、噪声低，适用于在高压下输送粘稠性液体。

五、油气混输泵使用的局限性

1、螺杆泵对气液比要求较高，高含气输送介质易发生气锁导致外输能力下降，需进行排气操作后才可正常运行；

2、不同排量的螺杆泵并联使用，或者同样的螺杆泵进口管线距离远近，导致泵吸入能力不同，低排量泵和进液距离远的螺杆泵更容易造成气锁和泵效下降；

3、由于螺杆泵采用润滑站对机封进行润滑，润滑站压力要略高于泵腔压力，若压力变化较大，润滑站压力调节不合适易导致机封磨损、润滑油污染或润滑油异常损耗；

4、螺杆泵是靠螺杆接触面密封，长期运行磨损导致接触间隙增大，泵效降低较快，只能通过大修更换螺杆和衬套维修，维修费用高，维修难度大；

参考文献

[1]任玉娜.长输管线输油泵设计选型[J].设备管理与维修,2020(01):79-80.

[2]孟宪斌.单、双螺杆泵的对比及应用探析[J].设备管理与维修,2018(23):73-74.