注入站柱塞泵泵效影响因素分析及提高措施

注入站柱塞泵泵效影响因素分析及提高措施

潘婕

(大庆油田第四采油厂)

摘  要：随着注入工艺的不断改进完善，柱塞泵泵效作为衡量注入效果的重要指标，本文通过理论分析和现场实践，浅析了注入站柱塞泵泵效影响因素，提出了提高泵效的几种方法，在注入上保证开发效果，提高注入质量，实现科学、高效注入。

主题词：注入站；柱塞泵；泵效；

1 柱塞泵理论排量及计算公式

柱塞泵柱塞在泵头内左右活动一次叫一个冲程。根据柱塞泵工作原理，在一个冲程内，通过改变泵头内有效容积完成进液与排液的过程。在理想情况下，柱塞左右活动一次聚合物进入腔体的体积等于排出的聚合物体积。理论上，柱塞泵的特性曲线为平行于压力轴的一条直线，在实际生产中，当泵排出压力的较高时，泵的密封处会发生漏失，泵阀存在磨损，存在气体等影响，因此随着泵压的升高泵排量略有减小，反映在P-Q曲线上，则略有倾斜。因此在柱塞泵运行过程中，实际排量Q实一般都会比理论排量Q理低，两者的比值为泵效，用η表示，即：

η=Q实/Q理×100%

理论排量Q理=πD2×S×n×1440×0.9×10-9/4

式中 Q理——柱塞泵理论排量，m3/d

D——柱塞直径，mm

     S——冲程，mm

     n——冲次，次/min

0.9为根据现场经验推算的比例泵容积系数

η愈大，说明柱塞泵泵的工作状态愈好，若η达到0.88～1，认为柱塞泵工作状态良好。实际生产中，η往往低于0.8，甚至更低，这是由于柱塞泵受各种因素影响的结果。

2影响柱塞泵泵效因素分析

2.1 泵阀对泵效影响

在柱塞泵的液力端，吸入阀、排液阀芯采用的是上导向，单向阀的通道中的阀芯的下半部分设计为锥体结构，这样可以大大减少对聚合物的剪切，控制聚合物在阀座孔中的流速，同时方便单向阀的更换。但是这样的椎体结构设计也加速了聚合物对吸入阀、排出阀的磨损。同时柱塞泵由于泵头内各个腔室为独立结构，柱塞出液口压力存在差异，造成曲轴在传动过程中受力不均匀，从而加剧吸入阀、排出阀磨损情况。

选取2-9注入站地质方案稳定、柱塞直径在不同区间的10口单井，在柱塞直径、冲程、冲次一定的条件下，对10单井更换进出口阀，每半个月跟踪一次单井瞬时变化，确定泵阀更换周期。

从统计中可以看出柱塞泵泵阀在使用3-4个月后，单井排量出现下降，泵效也随之降低现象；更换泵进出口阀后，单井排量上升，泵效提高；从现场更换下的泵阀可以很清晰的看到划痕、弹簧断裂的现象；从现场统计中得出，柱塞泵在高泵效下运行，确定泵阀更换周期为3-4个月。

现场应用中，在柱塞直径一定、冲程一定的条件下，改变柱塞泵冲次，柱塞泵阀更换周期也会发生相应变化。3月下旬，在地质方案允许范围内，对2-7注入站15口压力空间超过3MPa单井进行更换大皮带轮的测试，在柱塞直径一定、冲程一定的条件下，改变柱塞泵冲次，监测在不同冲次下5台柱塞泵、15口单井泵阀更换周期变化情况。从现场统计看出，柱塞泵冲次越高，对柱塞泵进口阀磨损越严重，更换周期越短。

2.2 气体对泵效影响

聚合物配置站由于干粉与清水混配不均匀，当配置站来液中含有气泡时，比例泵在吸入的过程中，气、液两相进入泵内，而气体占据泵内一定体积，必然减少进入泵内的液体量使泵效降低。5月下旬，由于2#配制站更换干粉试剂，2-7、2-9注入站大站来液中含有大量气泡，根据现场瞬时情况，分别对不同区间柱塞直径的单井计算气泡影响前后泵效差值，从现场计算数据看，气泡对柱塞直径在20-30mm区间的单井泵效影响较大，严重时会造成瞬时流量为0，没有流量的现象。这是由于单井理论排量与单井柱塞直径的平方成正比，柱塞直径越小，单井理论排量越小，当大站来液中含有气泡时，直接影响比例泵的充满系数，比例泵泵效下降幅度大。

2.3 漏失对泵效影响

柱塞泵漏失主要指柱塞密封函泄露严重，主要影响因素有以下三方面：密封圈或盘根磨损严重；聚合物来液中含有杂质，密封函中进入污物；柱塞泵长时间运行，柱塞表面存在划痕，也会造成密封函泄露。目前注入站管理中，要求漏失量不超过60滴/min。在柱塞直径、冲程、冲次一定的条件下，选取2-9注入站地质方案稳定，漏失量严重的10单井填加新盘根，跟踪填加盘根前后单井瞬时变化。从统计中，可以看出填加盘根前后单井瞬时略有提高，对单井平均泵效影响6%。

2.4 计量对泵效影响

当柱塞泵柱塞直径、冲程、冲次一定时，选取2-7注入站排量不同的6口单井监测现场瞬时波动范围。由于现场瞬时存在波动范围，所以存在计算理排略低于现场瞬时值情况，泵效在100%-110%之间。

3 提高柱塞泵泵效的几点做法

3.1 优化进出口阀内部结构，提高泵效

由于2-8注入站柱塞泵采用齿轮传动方式，柱塞泵进出口阀与阀座设计距离过小，导致柱塞泵在进液、排液过程行程小，导致泵效一直处于较低状态，影响了地质方案的执行。4月份，我们通过对泵进出口阀打磨导向行程间隙，增加阀芯与底座的横截面积，及时更换单井柱塞、盘根，2-8注入站泵效由原来的88%提高到91.3%。

3.2 改进柱塞泵盘根材质，提高泵效

目前各注入站采用的是由5个聚四氟乙烯材质制成的盘根，由于聚氟乙烯材质耐腐蚀性好，耐摩擦性能好，但是刚度不够，强度不够，易造成盘根磨损及脱落，现场应用中，我们在最外侧添加了一个PVC（聚氟乙烯）材质的盘根，这样添加的盘根由原来的5个聚四氟乙烯材质的一组变为有4个聚四氟乙烯材质和一个PVC材质组成，提高了盘根的强度；改进后，柱塞泵更换盘根周期由10-15天提高至30天，单井漏失量减少。

3.3 监测来液质量，提高泵效

根据柱塞泵日常管理及操作方法，对柱塞泵定期排空，母液汇管放空一周一次，泵放空一周一次，减小气体对泵的影响。当二配来液中含有大量的气泡时，每天监测二配来液质量，同时每天对母液汇管放空10-15分钟，柱塞泵放空一天一次，通过多次开关回流阀减少气体对柱塞泵影响，将气泡对柱塞泵影响降至最低，使泵效恢复周期由7-10天缩短为3-5天。

4 结  论

本文分析了影响柱塞泵泵效的几点因素，在技术及管理方面探讨了提高柱塞泵泵效的几点做法。

（1）通过现场应用，优化柱塞泵进出口阀在提高柱塞泵泵效方面具有显著的效果，改进后2-8注入站泵效由原来的88%提高到91.5%。

（2）改进柱塞泵盘根材质，柱塞泵更换盘根周期由10-15天提高至30天，单井漏失量减少。

（3）加强来液质量的监测，提高柱塞泵的日常的管理水平，将来液质量对柱塞泵影响降至最低，使泵效恢复周期由7-10天缩短为3-5天。

参考文献

[1] 张博.提高柱塞泵容积效率的新途径[J] .河北机电学院学报2009,36(10).

[2] 徐中光.流量控制阀不同配流形式的研究[J]. 机械管理开发 2007.

作者简介：潘婕，中级工程师，工学学士，2010年毕业于天津工业大学，从事油田污水设计工作。

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