常用典型油气混输泵性能比较分析及认识

（中石化重庆天然气管道有限责任公司，重庆 408000）

常用典型油气混输泵性能比较分析及认识

王磊

（中石化重庆天然气管道有限责任公司，重庆 408000）

通过论述国内外油气混输泵种类、原理、结构，分析了不同油气混输泵的性能并对其优缺点进行比较，并从油气混输泵性能与经济效益的角度对单螺杆式泵、双螺杆式泵、内压缩式双螺杆泵、摆动转子泵等使用范围及适用条件进行说明。

混输泵；性能；经济效益

1 国内油气混输泵的类型和技术特点

目前国内主要有单螺杆式泵、双螺杆式泵、内压缩式双螺杆泵、摆动转子泵等混输泵。因原理和结构不同，其性能不同。

1.1 单螺杆式混输泵

单螺杆式混输泵实际上就是应用于油气水混输工况下的普通单螺杆泵的改进。就工作原理和关键工作部件的设计思想而言，两种泵没有本质的区别。尽管单螺杆式多相泵较普通的单螺杆泵在某些部位的设计有所改进，但单螺杆混输泵在继承了普通单螺杆优点的同时，也不可避免的继承了其短处，造成了单螺杆式混输泵的致命的缺陷。

（1）泵的传输部件一个是钢质转子，一个是软质衬套，两者在转子运动过程中过盈配合形成输送介质的密封容腔，故能气液混输，同时对输送介质中的固体颗粒不敏感，是单螺杆式混输泵相比于双螺杆式混输泵最大的优势，对含砂量大工况有一定的应用前景。（2）单螺杆泵的转子部件从原理上就必须是偏心转动，因而不可能在与电机直联的高速条件运转，而必须借助减速机进行减速，所以整个机组较双螺杆混输泵复杂，机组体积远远大于双螺杆混输泵。（3）单螺杆泵增压效果差。单螺杆泵无法满足压力较大工况。由于单螺杆泵只能低速运转，限制了其向大流量、高压力发展的趋势。（4）单螺杆泵工作时转子与橡胶定子处于过盈配合，必须有充分的润滑冷却，而对于油田油气混输泵工况来说，单螺杆泵很难满足断塞流的工况要求。

可见，单螺杆泵有较强的抗砂能力，但几乎为零的抗干转能力使得其很难成为真正意义上的油气混输泵，只在含气量较低、断塞流很小、时间极短的工况下有一定的市场。

1.2 内压缩式双螺杆多相泵

内压缩式双螺杆多相泵是从双螺杆压缩机改型设计完成的一种多相混输设备，目前还未发现国外有相同或相类似的技术报道。

从设计原理来说，输送介质从泵入口到出口之间的过程中，必须按设计的内压比被压缩。对于气液比恒定、来流压力与出流压力比恒定的特定情况下，的确达到了同时满足气液两相对增压的不同需要，成为气液混输的一种高效设备。然而，对于油田油气混输的实际工况来说，上述的情况是不存在的。

经过多年的改进，内压缩式双螺杆混输泵为克服设计原理上的缺陷，在结构上作了大量的更新，在油田某些工况下也取得了一定的成功经验，但由于原理上的根本原因，内压缩式双螺杆混输泵要求在使用上有如下的限制。

（1）含气率影响，在泵前须加分离器，气液分离后，分别通过液相管和气相管进入内压缩式双螺杆多相泵，增加了流程的复杂性，投资增加50%以上。系统自带一套润滑油润滑系统，增加了混输泵的维护保养的难度及费用。（2）操作程序复杂。泵启动时，涉及泵进扣阀、泵出口阀、分离器进口阀、气相管进口阀、旁通管线上的旁通阀、润滑油的注油阀等6个阀门的开启、关闭以及开度大小等三种状态，加之油泵的开机顺序与上述阀门的开闭顺序都有严格的要求，整个过程过于复杂。停机的过程也是同样的繁琐。（3）在泵入口的液相管道上必须安装过滤器以防止来流中的固态杂质对泵的损害。

1.3 双螺杆混输泵

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。

（1）双螺杆多相混输泵完全适用从100%的气到100%的液的不同来流工况。尽管实际工况大部分时间来流没有这么大的变化范围，但在规定的时间内适应100%的气和100%的液的工况是油气混输泵的基本要求，这也是双螺杆混输泵本质上的优势。（2）油井来液可直接进入双螺杆混输泵。工艺流程简单，整个系统体积小、重量轻、占地面积小、投资少。（3）双螺杆混输泵的密封由泵内液相介质冷却润滑，轴承、齿轮由油脂或油箱中的齿轮润滑油，没有任何附加的润滑设备，泵机组维护工作量几乎为零。（4）操作程序极为简单。由于泵机组即是混输泵与电动机，启动泵时，只要打开进出口阀门，启动电机即可运行。停泵后只要关闭进出口阀门即可。（5）同内压缩式双螺杆混输泵一样，须在泵的入口管道上安装过滤器，过滤来流中的较大粒径的砂粒。针对这一弱项。但现在国内有的混输泵厂家已能提供相应的混输泵专用过滤器。

表1 油田用典型混输泵性能比较

1.4 BDHB型摆动气液混输泵

该泵是一种容积式泵，其转子与定子不接触并保持0.01～0.03mm的间隙，保证在输送气体时具有高的容积效率，并且不存在磨损，在结构上采用了金属波纹管机械密封，具有抗振能力强，辅助密封点少的优点，并配有润滑系统，保证湿润滑油的压力始终略高于介质压力，对机封密封面进行润滑和冲洗及冷却，使机封的使用寿命大大提高。机组配有一个储油罐，可以保证在机封泄漏时保护轴承和机封不会损坏，保证了机组具有较高的可靠性和寿命。

（1）输送物料的气液比范围大，气液比可达0～100%，连续输气时间可达数小时以上，并且有较强的抗砂性能。（2）气密性好，极限真空度可达1000Pa。（3）泵效率高，注液时大于72%，混输时大于60%。（4）无密封件外的易损件，整机唯一的接触摩擦产生于导芯与缸体，因为线过渡极低（一般<0.5m/s）且磨损不影响泵性能，故无需考虑更换。（5）高速与低速时吸入性能变化小，低达160转/分钟，低速时可变到的极限真空度基本无变化，可通过改变泵速成比例地改变泵的排量，适合于油田现场的多变的工况使用要求。（6）维护方便，可在现场进行泵的拆卸及更换零部件，装配要求相对较低，不需要大型专用工具。

2 典型混输泵性能比较（表1）

3 对混输泵的初步认识

从以上泵性能与经济效益来看：（1）掺水流程的转油站宜采用单螺杆混输泵。掺水流程的回油管线中，气液比低，不可能产生抽干气现象。单螺杆泵最大的优点是一次性投入低，抗砂能力强，维护费用低，管理方便。因此，单螺杆混输泵的排量范围小，进出口压差小，介质气液比小的情况下，采用单螺杆混输泵，冬季采用单螺杆混输泵来升压，夏季可自压回到联合站，从而可取消转油站。（2）在单管集油流程中，宜采用双螺杆泵混输泵式摆动转子混输泵。该流程易出现抽干气的现象。目前，国内外抽干气的泵只有两种，其中双螺杆混输泵造价昂贵，维护费用高，管理要求高，较成熟；摆动转子混输泵价格偏宜，维修方便、费用低，但推广较晚，目前应用的数量较双螺杆混输泵少，待调研。该两种泵，排量与流程范围大，可实现20km以内不设转油站的“一级半布站”流程。

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