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      注水站注水泵房的設計

      2014-12-23 08:23:50張輝英
      科技視界 2014年31期
      關(guān)鍵詞:注水泵柱塞泵泵房

      張輝英

      (大港油田采油工藝研究院,中國 天津 300280)

      注水是將水注入某一油層或少數(shù)氣層,以此提高油氣采收率的工藝過程。它是通過維持較高的油層壓力水平?;蛲ㄟ^井眼吸水層位使水通過油層,靠物理驅(qū)替作用,把油驅(qū)替到生產(chǎn)井井眼中完成的。注水是一工藝系統(tǒng),包括注水水源、注水站、注水井口以及注水管道等。其中注水站是油田注水系統(tǒng)負荷中心,主要分離心泵注水站和柱塞泵注水站。

      1 注水泵的選擇

      1.1 離心泵

      離心泵靠葉輪旋轉(zhuǎn)速度把機械能傳給液體,使液體能增加。通常泵有幾級,就能增加幾次。它具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、流量穩(wěn)定和運轉(zhuǎn)方便等特點。目前國內(nèi)的離心泵通常使用在注水量較大、注水壓力較小、且壓力較為穩(wěn)定的工況下。一般壓力小于20MPa。

      1.2 柱塞泵

      在油田注水中經(jīng)常使用的往復式柱塞泵,是容積泵的一種,是柱塞泵注水站的核心。它是依靠泵體容積的變化,由往復運動的活塞,擠壓液體,使液體能增加。它通過不斷吸入和擠出液體,實現(xiàn)對介質(zhì)的輸送。如果柱塞尺寸一定,在大值域的出口壓力下,流量不發(fā)生明顯的變化。其泵效較離心泵較高。目前國內(nèi)的柱塞泵通常使用在注水壓力較大、注水量較小的工況下。通常柱塞泵單臺流量小于100m3/h。

      1.3 離心泵與柱塞泵的優(yōu)缺點對比

      柱塞泵與離心泵相對比的優(yōu)點是:排出壓力較高,尤其是泵效高;但它存在著震動大、故障頻率高的缺點。

      而離心泵運行較為平穩(wěn)。對于位于野外的個別井口,可選用離心式增壓泵,單獨增壓。此時,將離心泵露天放置,可不設罩棚或撬裝房,較為簡便。

      下面以一注水壓力20MPa、流量為2000m3/d 的區(qū)塊為例,對離心泵與柱塞泵的優(yōu)缺點做一對比,見表1:

      表1 2000m3/d 離心泵、柱塞泵的費用對比

      通過以上費用對比,依據(jù)費用限值小為優(yōu)的原則,在注水流量較小的情況下,選用柱塞泵更具有優(yōu)勢。而且泵臺數(shù)較少,便于維修管理。所以,在小流量下,選用柱塞泵更為合理。

      2 柱塞泵的安裝設計

      柱塞泵房的安裝包括注水機組安裝、泵房管道敷設、閥組等各部分的安裝,并實現(xiàn)各部分間協(xié)調(diào)、緊湊、流程流暢。整體上應工藝合理,并與場區(qū)相關(guān)專業(yè)的管網(wǎng)協(xié)調(diào)布置。

      2.1 泵房震動的原因分析及解決辦法

      柱塞泵借助柱塞在缸套中做往復運動排出水量,如果想提高出水量,必將加大柱塞的直徑,以及提高缸套的數(shù)量,方能實現(xiàn)。勢必將導致脈沖運動量增大,由此引發(fā)泵體的震動較大。通常情況下,柱塞泵震動大于離心泵。為減少震動,在管到安裝上,可以采取適當?shù)拇胧?/p>

      首先,地面管線部分,在注水泵單泵進、出口的管路上,注水泵單泵出口管路的彎頭,避免選用直角彎頭或R=1.0 D 的短半徑彎頭。建議選用R=2.5D 的大半徑彎頭,盡可能減少水流對彎頭的沖擊,減少震動。

      其次,注水主干線盡可能減少管線在地面上的部分,采用埋地敷設的方式。

      當采用地下敷設時,可使地面管道減少,空間加大,管道布置整齊,泵房操作空間適度,巡回檢查生產(chǎn)管理方便。地下布置注水管線,還有一個更為主要的優(yōu)勢在于,通過土壓,減少震動的可能性。而且,即便管道設計為埋地,對埋地管線也需要設關(guān)卡,竭盡可能地減少震動的因素。

      此外,在柱塞泵的單泵進口管線上,加設金屬軟管,也能對緩沖水流對泵的沖擊,減少蹦的震動。

      2.2 注水泵出口管路安全閥的安裝

      注水泵出水主干管上,應安裝安全閥。安全閥用于設備、管路和容器作超壓保護,安全閥的整定壓力值應低于設備容器和管路壓力與允許工作壓力。柱塞泵屬容積泵,如果在柱塞泵體上不帶安全閥,在靠近泵的出口管段上必須安裝安全閥。因為容積泵與離心泵不同,在操作不當(如出口管路為打開就啟泵)的情況下,可能使出口管路出現(xiàn)超壓,造成系統(tǒng)的損壞,因此,需要在靠近泵的出口管段上安裝安全閥。如果安全閥的泄放端是直接引導了泵房外,既不安全,也不環(huán)保,因此,安全閥的泄放端宜與泵的入口端管道連接。

      2.3 注水泵房檢修空間的優(yōu)化

      油田注水用柱塞泵體型龐大,需要的檢修空間相對較大,運行時聲音較高。如果將泵房改為便于檢修的罩棚,當離生活區(qū)、辦公區(qū)較近時,可能產(chǎn)生噪音危害。此時不僅不應采用罩棚,還需要在注水泵房內(nèi)設吸音設施。泵房安裝設計時,為了滿足檢修的需要,通常整個房間設一個車行大門,在對應側(cè)設人行小門。將注水泵靠墻設置,只在留出一邊檢修通道。見圖1:

      圖1 保留室內(nèi)操作安裝圖

      這種布置,在泵電機端留出的檢修通道較大,操作場地較大,房間所需跨度較大。如果采用增開車行大門的方法,將泵檢修空間移至泵房外,室內(nèi)無需檢修空間。優(yōu)化之后,僅增加大門的數(shù)量,卻大大地減小房間跨度,減少泵房占地面積。詳見圖2。

      圖2 泵房外檢修安裝圖

      3 結(jié)語

      根據(jù)工程的具體情況,分析對比,并結(jié)合工程的整體綜合效益,選擇離心泵或柱塞泵。在確定泵的種類后,也可選擇同種泵的不同規(guī)格。對柱塞泵的單泵進口管路加設金屬軟管、出口采用大半徑彎頭以及將注水主干線埋地,都能減少注水泵的震動。

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