浅谈注水增压泵密封系统改造及效果分析

蒲顺梅 桑丽娟 岳莹

摘 要：污水回注是保持地层压力，补充地层能量，提高原油采收率的重要工艺措施。在油田注水生产过程中，通常在一个区块采用由一座注水站提供较为单一的注水压力系统，为能满足少数吸水压力高的注水井的压力需要 ，整个注水系统必须要维持最高注水井的注水压力，因此造成了能量和电量的消耗。增压注水泵它可以把配水间来水压力根据吸水压力重新分配，同时产生一个高压，从而为高压欠注井注水，达到为高压欠注井增压注水之目的。

本文结合东辛采油厂注聚站的三柱塞式往复增压泵工作原理、结构组成、运行现状，分析了增压泵密封函在设备运行中的作用。在增压泵的管理过程中发现，造成增压泵停泵次数最多的主要是由盘根、柱塞、铜压套、压盖等组成的密封系统故障引起的，本文对盘根漏失和柱塞磨损的原因进行了分析，并提出密封系统改进措施，减少了维修工作量，提高了增压泵运行时率。

关键词：增压泵; 密封系统改进; 效果分析

一、前言：油田注水现场上使用的柱塞式往复增压泵，属于容积泵的一种，它是依靠在液缸内作往复运动的柱塞来改变工作室的容积，利用大面积柱塞的低压液体驱动而在小面积柱塞上产生高压液体，从而达到吸入和排出液体的目的。它主要应用于井下管柱良好、日注水量较小、吸水压力高、处于油水结构调整关键点的注水井。

东辛采油厂注聚站管理着3台3ZYB-19/32型增压泵，配备电机55KW、流量1.2～162.6 m3/h、压力6～60MPa，目前日开泵2台，日注水量180立方米。由于增压泵往复次数快，压力高，导致辅助材料大量消耗;同时由于柱塞盘根的刺、漏引起增压泵的起、停次数增加。针对上述问题我们成立技术攻关小组，对增压泵密封系统进行了细致分析和研究。

1. 增压泵的结构

目前采油注水系统使用的各类增压泵中大部分是卧式、三柱塞、单作用液力平衡式高压往复泵。由电器部分、动力端、液力端、传动部分组成。动力端的机座为箱形结构，机座曲轴端下部设计成油池，动力部分各摩擦副靠曲轴、连杆运动时飞溅和刮下来的润滑油润滑。而液力端的泵体为长方形整体式，由进液阀、排液阀、柱塞、主函体、副函体组成。

2. 增压泵的工作原理

电动机通过传动部分带动曲轴转动，曲轴带动连杆、柱塞做往复运动。当曲轴带动柱塞向后运动时，进液阀打开、排液阀关闭、高压水被吸入;当曲轴带动柱塞向前运动时，排液阀打开、进液阀关闭，水被排出。与此同时高压水通过压力平衡管进入排出平衡腔起到平衡作用。在增压泵工作时，如果进、出口压力完成符合设计要求，增压泵在理想的平衡状态下工作。如果因各种原因泵的进、出口压力不能完全符合设计要求，使用人员必须调整进、出口压力使其达到90%以上平衡要求，以保证增压泵的正常运转。

二、 增压泵密封函存在问题分析

2018年2月至2018年8月份注聚站2台增压泵，因为增压泵密封函引起的停泵情况进行了详细的调查，根据调查可知：造成停泵的主要原因是由于盘根漏失和柱塞的磨损造成的。

目前，油田注水系统中各种型号增压泵的密封函都大同小异。密封函的工作原理是，由压盖挤压铜压套，铜压套压紧盘根，盘根被挤压膨胀后与柱塞工作面紧密相连起到密封作用。但是现场中存在的问题是：更换盘根和柱塞后，使用时间不长，盘根开始漏失，接着柱塞开始腐蚀，表面产生穴蚀（麻点），造成盘根漏失严重，只好停泵更换盘根和柱塞，造成材料消耗严重，起、停泵次数增加。

通过对盘根漏失和柱塞的磨损情况调查分析得出影响增压泵柱塞密封的主要因素为以下几个方面：

1.碎屑：输送的介质中含有少量杂物，增压泵靠柱塞的往复运动来排出液体，在正常情况下，每分钟的往复次数可达到230次/分。高速往复运动使柱塞和盘根产生剧烈的摩擦，同时会产生部分碎屑。碎屑和液体中的杂物一起被带入密封面，加速盘根和柱塞的磨损，造成泵效降低，盘根漏失增大，更换频繁。柱塞磨损加剧，材料消耗严重。

2.锈蚀：输送介质中含有酸碱离子，对柱塞起腐蚀作用;停泵后，由于柱塞表面附着由盘根渗漏出的污水，长期停放在空气中，对柱塞造成腐蚀，产生坑道和麻点，并且长期停留后析出的颗粒晶体，随泵的运行进入填料函加大了对柱塞和盘根的磨损。

3.柱塞与盘根干磨：启动时，盘根与柱塞激烈摩擦无润滑物质，易产生冒烟，盘根烧结现象，降低盘根的使用寿命，并且摩擦产生的高温对柱塞也产生较大伤害。

三、改进方案

在找准问题的基础上，我们对增压泵的密封系统进行剖析、逐项改进。

1. 措施1：针对碎屑

碎屑的产生我们不好控制，但是如果减少了它在密封面之间的摩擦，将会减轻对柱塞和盘根的磨损。为此我们在铜压套内部前端车一个凹槽，这样介质中的杂质和摩擦产生的碎屑在运动中可以储存在凹槽中，不再随柱塞来回搓动，减轻对柱塞和盘根的磨损。

2. 措施2：针对柱塞与盘根干磨和锈蚀

柱塞与盘根干磨是缺少润滑油，我们在铜压套台阶上内外各车一凹槽，通过6个通孔相连通，然后在填料函压帽外部与铜压套台阶上的凹槽对应处钻六个通孔，攻丝后安装螺钉，这样取下螺钉可以作为注油孔及时加注润滑油，上紧螺钉后可以防止润滑油流出又可以紧固压冒不影响生产。加注润滑油后，盘泵可以使柱塞表面有油减轻锈蚀，同时柱塞和盘根的接触面上有油后干磨现象得到减轻。

在生产中，往复运动产生的碎屑可以进入铜压套前端的凹槽中，减小了碎屑对盘根、柱塞的磨损。起泵前，注油后盘泵使铜压套台阶上的内外凹槽中储存的润滑油对柱塞、铜压套、盘根产生了润滑、降温的作用，使柱塞和盘根的干磨现象得到缓解，减轻摩擦阻力，减少起动力矩，减小起动电流;在停泵后通过注油孔向密封函内部注入机油，然后盘泵使润滑油对柱塞、铜压套进行防锈处理，延长零件使用寿命。同时延长了增压泵盘根密封的更换周期，使材料损耗大大降低，维护工作量减低，有效的降低了增压泵的维修成本，提高了增压泵的运行时率。

使用自助润滑式增压泵密封函后，减少了因为盘根和柱塞造成的停泵次数，提高了开泵时率，增强了高压低注井的连续有效注水，同时降低了职工的工作强度和设备的磨损系数，降低维修费用。

四、 结束语：通过在两口注水井，使用改进后的增压泵密封系统，与原来的常规密封系统数据对比，取得了良好的效果。我们今后要继续加强对柱塞密封系统的监控力度，保障注水泵的安全高效运行，重点要做好以下工作：

1.制定并修正新的增压泵管理制度，保证设备在安全高效状态下运行，从而在“人、机、环”三个方面加强增压泵管理。

2.对新投入使用的自助润滑装置及时维护保养，使其保持良好的运行状态，并及时调整压盖松紧度。

3.针对密封函的润滑问题，在停泵后和起泵前及时加注润滑油，保证更好的润滑、保养效果。

4.在增压泵的日常使用中，能够遇到的其它故障还有：如滚动轴承温度过高，泵的动力不足等。在今后的工作中，我们要继续加大研究力度，开展技术攻关，立争将增压泵的管理质量提高到一个新的水平。

在今后的工作中，力爭在进一步巩固这一成果的同时，采用多种方法解决更多的问题，努力将自己所学的专业知识与实际生产相结合，扎根一线，积极投身于油田建设，使我们临盘采油厂采油二矿的增压泵保持安全、高效、低耗运行。

参考文献：

[1]王克强，李大港.改进增压泵柱塞密封函.东辛科技成果汇编，2005

[2]张志文，王丽.注输泵修理工.东营：石油大学出版社，2004