油气混输泵应对复杂工况的挑战和解决方案.pdf

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2、}蘩嚣繁冀鬃藜鬻嚣糕黉震鬻鬟鬻黧黼霾熬囊黧羹鬻鬻油气混输泵应对复杂工况的挑战和解决方案余义全(鲍诺曼泵业，天津200457)摘要：油气混输泵在混合输送过程中压缩气体会产生大量热，需要处理散热问题；需要解决苛刻工况下机械密封的选型选材及泵体内和介质接触零部件的选型选材问题；需要面对高合气比的时候，气液分离和泵体内液体循环补液问题。针对一些高端复杂的应用工况，油气混输泵厂家的解决方案；关键词：双螺杆多相泵；多相泵技术；油气混输泵；原油开采；油气混输1油气混输泵需要解决的问题和挑战油气混输泵和常规液体泵及压缩机比较，需要

3、解决以下几个关键问题：1．1应对复杂工况选择合适的材料组合油气混输泵需要输送的是油井中开采出来的未经处理的输送介质；其除了包含常规的原油，水，天然气外；还含有矿物质，石蜡，水合物及可能含有各种腐蚀性或有毒有害物资，如硫化氢，各种溶解性的酸、碱、盐等等；还可能含有固体颗粒，如沙子，管道中的铁屑，焊渣等。因此要求设备供应商针对现场中的实际生产工况，需要解决泵体内各种关键零部件的选材问题；因此要求其除了合理设计外形结构，精确的尺寸加工装配精度之外，还需要辅以表面硬化处理，防腐处理等措施以便适应复杂严苛的运行工况。1．2解决复杂工况下机械密封及冲洗系统

4、的可靠性和耐用性问题在高含气比的工况(GVF大于80％)下，高负载即压差高，高温，磨蚀，腐蚀要求高等严苛的工况下，机械密封需要选用结构复杂的造价高的针对该工况特殊设计的工程机封；一般是双端面集装式机械密封，选材需要考虑耐磨，耐腐蚀，耐高温等工况。结构上需要采用耐高压的平衡型结构；冲洗方案采用的也是复杂的API54方案；冲洗系统需要控制冲洗介质的温度，压力，流量等相关参数以保证机械密封稳定工作。1．3油气混输泵需要解决气体压缩产生大量热的问题油气混输泵和普通液体泵比较，还需要解决一个问题是由于输送介质中有不同程度的气体含量，其比例通常是不稳定的。

5、混输泵需要解决气体压缩过程中，产生大量的热量。如果这些热量集中在泵体内或某个区域中无法有效散热，会造成泵体部件持续受热造成过热变形，损坏等；甚至出现转子和定子即泵体，衬套间接触而抱死或卡死的故障；过热容易造成密封件的损坏，出现泄漏或造成泵无法正常工作。1．4油气混输泵需要解决在高含气比工况下气液分离及泵体补液问题在泵送过程中，由于转子和定子之间是间隙配合，无接触，因此要求该配合间隙需要有液态的输送介质填充以达到高压腔和低压腔隔离，以便多相泵能建立自吸能力达到泵送目的。在含气比高(97％以上)或出现段塞流时，泵体内达到纯气体工况的时候，要求多相泵

6、系统有自动气液分离，自动补液的能力以解决生产作业过程中出现的问题。1．5针对复杂工况如何实现对各种工况，各种状态的控制实现智能应用系统运行中，通过智能变频控制，针对泵入口端管路的压力来调节泵的转速，调节产量。还配备具有就地显示和远程传输功能的相关仪器仪表，以便测量泵，电机等相关组件的运行状态；系统内还配备自动执行机构及其他控制部件，以便在必要时，如出现紧急工况，过载等时候可以通过控制系统给出指令，自动执行，确保多相泵系统在意外情况下，可以自我保护；保证系统安全稳定运行。2转子分体式结构，配合内置气液分离系统和内置循环补液系统解决方案第一种解决方

7、案以德国ITT鲍诺曼公司为主要代表，其设计理念是针对不同工况，可以选择最适合该工况的材质组合；分体式设计的转子，在长期使用过程中，出现磨损，需要维修的时候，只需要更换螺旋套即可，轴可以继续使用；为客户长期使用节省大修费用。但由于是分体式设计，轴的承压变形能力相对弱些，定子，转子间需要更大的配合间隙以保证其运行过程中不接触；这样势必加大高低压腔之间的回流即内漏增加，影响到泵的容积率及运行的效率。此外，采用内分离腔室及内置循环补液解决方案，使得整个成撬更加紧凑，结构简单，减小整个撬装的外形尺寸和重量。针对安装位置紧张，需要控制总体尺寸和重量的场合，

8、比如海上钻井平台，海底采油等工况更为适合。3转子整体式结构，配合外置气液分离系统和外置循环补液系统的解决方案第二种解决方案主要是以德国莱斯特瑞兹(雷士)公司为主要代表，其设计理念是转子通过整体式锻造材料一次加工成型，转子整体的抗压强度高；在输送过程中，承受液压载荷造成的变形小；可以缩小定子和转子间的配合间隙，提高泵送的容积效率，提高泵的整体效率。但是因为整体结构，其螺旋套，轴针对不同输送介质可以选择的材料组合就很少，整体加工量大，造价高，还有在长期使用过程中，出现磨损情况以后，需要维修的时候，整个转子需要更换，不可重复使用，经济性能差些。外置气

9、液分离系统及外置循环补液系统使得整个成撬尺寸，重量增加，结构不够紧凑。在陆地油田中，安装尺寸和重量不受限制的场合可以选用此种结构。作者简介：余义全(1