油气混输泵

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滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究

滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究

◀油气田开发工程▶滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究∗张志广1ꎬ2㊀潘灵永2㊀王峻乔2㊀张晓青1㊀代琼曦2(1 华中科技大学能源与动力工程学院㊀2 中石化石油机械股份有限公司)张志广ꎬ潘灵永ꎬ王峻乔ꎬ等.滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究[J].石油机械ꎬ2023ꎬ51(12):120-129.ZhangZhiguangꎬPanLingyongꎬWangJunqiaoꎬetal.Experimentalresearchonworkingperformanceofrollingrotoroil ̄gasmixed ̄flowpumps[J].ChinaPetroleumMachineryꎬ2023ꎬ51(12):120-129.摘要:滚动转子式油气混输泵正在天然气开采领域快速推广ꎬ其试验研究有助于为泵头理论分析和正向设计建立基础ꎬ对于实现高性能泵头研发和推动天然气开发具有重大价值ꎮ通过搭建宽工况㊁高稳定性㊁高精度的内循环试验平台ꎬ开展了某型滚动转子泵工作温度㊁压力㊁排量和功耗测试试验ꎬ完成了其工作特性分析ꎬ全面建立了泵头工作机制ꎬ证明了该类泵头性能的优越性ꎮ研究结果表明:在油气混输作用下ꎬ滚动转子泵的缸内气体增压过程趋于等温压缩ꎬ工作腔温升有限ꎬ排气温度能够维持在55ħ左右ꎮ滚动转子泵虽然在天然气开发领域作为压缩机使用ꎬ但更多地体现了泵的工作特性:泵头实际排量与转速和进气压力呈正比ꎬ与进排气压差线性负相关ꎻ泵头容积效率与进排气压差线性负相关ꎻ泵头功耗与进排气压差线性正相关ꎬ但与进气压力无关ꎬ且随转速升高其增长幅度不断上升ꎻ滚动转子泵的出口压力脉动远低于往复式天然气压缩机ꎬ而其增压橇外输压力脉动几乎被完全削减ꎬ体现出了重大设备优势ꎮ研究结果可为油气混输泵的设计与应用提供参考ꎮ关键词:滚动转子式油气混输泵ꎻ准等温压缩过程ꎻ工作特性ꎻ排量特性ꎻ压力脉动特性中图分类号:TE974㊀文献标识码:A㊀DOI:10 16082/j cnki issn 1001-4578 2023 12 018ExperimentalResearchonWorkingPerformanceofRollingRotorOil ̄GasMixed ̄FlowPumpsZhangZhiguang1ꎬ2㊀PanLingyong2㊀WangJunqiao2㊀ZhangXiaoqing1㊀DaiQiongxi2(1 SchoolofEnergyandPowerEngineeringꎬHuazhongUniversityofScienceandTechnologyꎻ2 SinopecOilfieldEquipmentCor ̄poration)Abstract:Therollingrotoroil ̄gasmixed ̄flowpumpsarerapidlygainingpopularityinthenaturalgasextrac ̄tionindustryꎬandtheexperimentalresearchonthesepumpshelptoestablishafoundationfortheoreticalanalysisandforwarddesignofpumpheadsꎬwhichisofgreatvaluetotheresearchanddevelopmentofhigh ̄performancepumpheadsandthepromotionofnaturalgasdevelopment.Byconstructinganinternalcirculationexperimentalplatformwithwideworkingconditionsꎬhighstabilityandhighprecisionꎬtestingexperimentsontheoperatingtem ̄peratureꎬpressureꎬdisplacementandpowerconsumptionofacertaintypeofrollingrotorpumpwereperformedꎬandtheworkingcharacteristicsofthepumpwereanalyzed.Inadditionꎬtheworkingmechanismofthepumpheadwascomprehensivelyestablishedꎬprovingthesuperiorperformanceofthistypeofpumphead.Theresearchfind ̄ingsindicatethatꎬinthecontextofoil ̄gasmixed ̄flowꎬthegascompressionprocesswithinthepump scylinder021 ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械CHINAPETROLEUMMACHINERY㊀2023年㊀第51卷㊀第12期∗基金项目:中国石油化工集团有限公司重点实验室项目 偏心转子油气混输泵技术研究 (JKL20007)ꎮtendstowardsisothermalcompressionꎬandthetemperaturerisewithintheworkingchamberremainslimitedꎬmain ̄tainingtheexhausttemperatureatapproximately55ħ.Althoughtherollingrotorpumpsareusedascompressorsinthenaturalgasdevelopmentfieldꎬtheyprimarilyexhibitpump ̄likeworkingcharacteristics:theactualpumpheaddisplacementisdirectlyproportionaltotherotationalspeedandintakepressureꎬandlinearlyinverselyproportionaltotheintake ̄exhaustpressuredifferenceꎻthepumpheadvolumetricefficiencyislinearlyinverselyproportionaltotheintake ̄exhaustpressuredifferenceꎻthepumpheadpowerconsumptionislinearlyproportionaltotheintake ̄ex ̄haustpressuredifferenceꎬbutunrelatedtotheintakepressureꎬfurthermoreꎬthemagnitudeofpowerconsumptionincreasescontinuouslywithhigherrotationalspeeds.Notablyꎬthepressurepulsationattherollingrotorpump sout ̄letissignificantlylowercomparedtoreciprocatingnaturalgascompressorsꎬandtheexhaustpressurepulsationattheboosterskidisalmosteliminatedꎬhighlightingthesubstantialadvantagesofthisequipment.Theseresearchre ̄sultsmayprovidevaluableinsightsforthedesignandapplicationofoil ̄gasmixed ̄flowpumps.Keywords:rollingrotoroil ̄gasmixed ̄flowpumpꎻquasi ̄isothermalcompressionprocessꎻfunctionalcharac ̄teristicꎻdisplacementcharacteristicꎻpressurepulsationcharacteristic0㊀引㊀言多相混输在油气田开发中的应用日趋深入ꎬ能够带来显著的经济与社会效益[1]ꎮ目前现场仍以离心泵[2]㊁螺旋轴流泵[3]㊁螺杆泵等常规多相混输泵为主ꎬ由于它们均采用将成熟泵头结构直接引入的方式ꎬ故适用范围有限ꎬ无法满足复杂多变的现场工况ꎮ尤其是对于含气0~100%全工况混输㊁大入口压力变化范围(6MPa甚至更高)和频繁出砂井况ꎬ其稳定性差ꎬ故障率高ꎮ因此ꎬ新型油气混输泵头结构的探索㊁开发与推广应用备受关注ꎮ鉴于转子式容积型泵头结构简单㊁工作稳定ꎬ宽含气率混输性能可靠ꎬ且适用压力变化范围大ꎬ国内外相继开发出以同步回转泵[4]㊁摆动转子泵[5]和滚动转子泵为代表的3种新型油气混输泵头体ꎬ正在国内各大气田推广ꎮ同步回转泵体结构由西安交通大学屈宗长教授首先提出ꎬ其团队在完成样机研制的基础上ꎬ针对该型泵头开展了系统性研究ꎬ涵盖整机动力特性与摩擦功耗分析㊁径向间隙与端面间隙对泵头排量影响分析㊁转子端面摩擦建模及其影响因素研究等ꎮ目前ꎬ他们的科研工作主要集中于整机结构的改进和滑板部件的优化设计[6]ꎮ南洋理工大学的TANK M 等[7]则基于滑板摩擦受力模型ꎬ对该类泵头结构不断完善ꎬ同时完成了整机性能试验ꎬ并进一步提出一种串联滑板型同步回转结构ꎮ然而由于运动部件过多ꎬ同步回转混输泵的整机摩擦磨损虽然得以减小ꎬ但无法承受高速运转ꎬ导致其实际应用受限ꎮ摆动转子泵的工作原理与摆动转子压缩机机体完全一致ꎬ由于滑板和活塞间连接设计不同ꎬ可衍生出众多变体结构ꎮ虽然在性能试验㊁结构形式创新[8]㊁摩擦损失理论建模[9]㊁动力学特性分析[10]等方面ꎬ摆动转子压缩机机体已得到广泛研究ꎬ但它在国内作为泵头体进行开发应用仅始于2015年前后ꎮ西南石油大学的吉效科[11]和李洋等[12]针对某型单缸摆动转子泵分别开展了动力学理论分析和工作腔流场仿真ꎬ并完成了样机试验验证ꎮ然而ꎬ由于采用单缸结构ꎬ该型混输泵主轴阻力矩波动过大ꎬ整机运转稳定性不足ꎬ无法满足当前大排量高负荷的现场需求ꎮ滚动转子泵同样来源于与之对应的滚动转子压缩机ꎮ作为一种常见的制冷和热泵用核心机ꎬ滚动转子压缩机在设计理论[13]㊁运动学与动力学建模[14]㊁试验研究和仿真分析[15]等方面发展成熟ꎬ当前研究主要聚焦于机体结构改进[16]㊁整机性能提升方法[17]㊁工作腔泄漏理论模型研究[18]ꎮ21世纪初ꎬ基于滚动转子压缩机发展而来的泵和膨胀机[19]相继被开发并投入使用ꎬ且均展现出良好性能ꎮ滚动转子泵通过摒弃进㊁排气阀门组件ꎬ结构更为简单ꎻ其泵头内部始终以油气混输形式对外输送介质ꎬ不仅适用于传统意义上的油气混合外输ꎬ而且可结合配套工艺直接替代压缩机实现纯天然气增压外输ꎬ在单井携液采气㊁混输增压采气[20]和负压抽吸采气[21]方面效果显著ꎬ利于充分挖掘气藏潜力ꎬ对于中后期气井的稳产增产意义重大[22]ꎮ目前正在川西新场气田㊁鄂尔多斯大牛地气田等地进行大力推广ꎮ与其余2种新型混输泵相比ꎬ滚动转子泵关键部件之间的接触和连接方式最为简单ꎬ设备故障率1212023年㊀第51卷㊀第12期张志广ꎬ等:滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究㊀㊀㊀大幅降低ꎬ整机运转可靠性得到有力保障ꎬ不仅可以保持长期高效作业ꎬ而且排量提升(含转速提升)的限制因素减少ꎬ因此更具发展潜力ꎬ市场前景也更为广阔ꎮ滚动转子泵的基本结构虽然与滚动转子压缩机相同ꎬ但由于尺度㊁工质物性㊁实际工况及工作环境的改变ꎬ其动力学特性㊁内部流动特性和工作特性与后者完全不同ꎮ然而ꎬ目前未见与之相关的文献发表ꎮ对其工作特性等客观规律认识的不足ꎬ使得满足大排量㊁高压差需求的高性能泵头研发步伐严重受阻ꎬ极大限制了产品发展和更新迭代速度ꎮ通过开展滚动转子式油气混输泵试验研究ꎬ揭示泵头真实工作特性ꎬ掌握泵头工作机制ꎬ能够为高性能泵头研发提供有力技术支撑ꎬ对于服务天然气田全生命周期高效开发意义重大ꎮ本文阐明了滚动转子泵工作原理ꎬ并匹配泵头增压开采工艺ꎬ完成了高稳定性高精度内循环试验平台搭建ꎻ同时通过开展泵头出口温度㊁压力㊁排量和电机功率等性能参数测试试验ꎬ完成了泵头温升特性㊁排量特性㊁压力脉动特性和功耗特性分析ꎬ揭示了该型泵头典型工作特征ꎬ证明了其性能优越性ꎮ1㊀滚动转子式油气混输泵增压工艺图2㊀滚动转子式油气混输泵井口增压工艺流程Fig 2㊀Wellheadpressurizationprocessoftherollingrotoroil ̄gasmixed ̄flowpump1 1㊀滚动转子式油气混输泵结构原理滚动转子式油气混输泵主体结构由主轴㊁组合偏心转子系统㊁滚动活塞㊁缸体和闸阀构成ꎬ如图1所示ꎮ当主轴匀速旋转时ꎬ在偏心滚动活塞和上下往复运动闸阀的联合作用下ꎬ它们与缸体间形成的工作腔发生周期性变化ꎬ实现工质循环输送ꎮ由于泵头不含进㊁排气阀门ꎬ整机结构简单㊁运行稳定ꎬ基本可实现任意气液比油气混输ꎮ特别是其组合偏心转子系统采用了全滚动轴承结构ꎬ一方面使闸阀与滚动活塞间摩擦磨损得以控制ꎬ闸阀寿命得到延长ꎻ另一方面使主轴与滚动活塞直接接触带来的摩擦磨损几乎被消除ꎬ从而有效提升了整机能效ꎮ此外ꎬ滚动转子式油气混输泵采用了双缸结构ꎬ直接避免了单缸结构中主轴阻力矩波动过大的缺陷ꎮ图1㊀滚动转子式油气混输泵结构原理示意图Fig 1㊀Structuralschematicoftherollingrotoroil ̄gasmixed ̄flowpump1 2㊀滚动转子式油气混输泵地面工艺滚动转子式油气混输泵作为核心装备可广泛应用于各个领域ꎬ特别是在以单井增压采气和排液采气为代表的天然气稳产㊁增产方面取得了显著成效ꎮ基于该新型泵头的天然气地面工艺流程如图2所示ꎮ具体为:井口来气首先经前置气液分离器完成与井下携液的分离ꎬ然后进入滚动转子泵在其工作腔内实现气体增压ꎻ经增压后的天然气随后进入后置油气分离器ꎬ将气体从泵头工作腔带出的润滑油分离出去ꎬ最后进入集输管线ꎬ完成全部增压外输流程ꎮ期间ꎬ在后置油气分离器中被分离出的润滑油ꎬ则会在高压排气压力作用下经空冷器冷却后被再次注入泵体ꎬ实现压差自循环ꎮ为匹配上述增压工艺流程ꎬ采用一体化成橇设计后的滚动转子泵增压橇主要由底座㊁前置气液分221 ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械2023年㊀第51卷㊀第12期离器㊁主电机㊁滚动转子泵㊁补油泵㊁后置油气分离器㊁空冷器及其配套管路仪表阀门等组成ꎮ2㊀试验台搭建以PXBQ6330D型滚动转子泵增压橇为试验对象ꎬ通过搭建能够覆盖其典型工况的试验平台ꎬ完成泵头性能测试试验ꎬ揭示滚动转子式油气混输泵真实工作特性ꎮ2 1㊀试验方案滚动转子泵增压橇包含了完整的动力系统㊁润滑系统㊁泵油系统㊁冷却系统㊁管路系统和控制系统ꎬ只需设备通电并接入气源即可正常工作ꎬ据此搭建泵头性能测试平台如图3所示ꎮ图3中的泵头出口背压阀用于调整排气压力ꎬ减压阀直接将经偏心泵增压后的高压气减压至泵头进口设计压力ꎬ储气罐则进一步对泵头进气予以缓冲稳压ꎮ此时ꎬ增压橇㊁背压阀㊁减压阀与储气罐构成了一个完整内循环系统ꎬ外置空压机则会在管路泄漏造成一定气量损失时进行适时补气ꎬ保证了试验平台的运行可靠性ꎮ图3㊀PXBQ6330D型滚动转子泵增压橇试验平台方案设计Fig 3㊀SchemedesignoftheboosterskidexperimentalplatformofPXBQ6330Drollingrotorpump2 2㊀设备介绍与参数说明PXBQ6330D型滚动转子泵增压橇主要技术参数见表1ꎮ因进气压力范围大ꎬ泵头排量和脉动特性分析尤为重要ꎬ试验过程中各温度㊁压力测点设置在泵头进㊁出口以及后置油气分离器出口ꎮ泵头性能测试过程中ꎬ温度测量采用LED一体式温度变送器ꎬ量程-50~150ħꎬ精度0 2%FSꎮ低频压力测量采用常规压力变送器ꎬ型号为HosswillHCP400ꎬ量程0~10MPaꎬ精度0 5%FSꎬ采样频率600Hzꎮ高频压力测量则采用了高频数采与动态压力传感器ꎬ其中高频数采型号为HBMQuantumX-MX840Bꎬ共8通道ꎬ24位分辨率ꎬ最高采样频率40kS/sꎮ动态压力传感器型号为UNIK5000ꎬ量程0~10MPaꎬ精度ʃ0 2%FSꎬ频响3 5kHzꎬ实际试验所采用的采样频率为1200Hzꎮ表1㊀PXBQ6330D型滚动转子泵增压橇技术参数Table1㊀Technicalparametersoftheboosterskidfor3㊀试验结果分析3 1㊀泵头温升特性滚动转子式油气混输泵配置了压差循环自润滑系统ꎬ并利用多通道润滑设计ꎬ基本达到了与缸内喷油相同的冷却效果ꎬ使腔内工质增压成为一种准等温压缩过程ꎮ试验结果表明ꎬ在不同进出口压差和转速工况下ꎬ空冷器只需间歇启停ꎬ即可使泵头排气温度持续维持在55ħ以下ꎬ从而为泵头长期稳定运转提供有力保证ꎮ显然ꎬ滚动转子混输泵的小温升工作特性较往复式天然气压缩机(出口温度普遍高于100ħ)体现出显著优势ꎮ3 2㊀泵头排量特性滚动转子泵的工作排量QV(m3/h)可表示为:QV=60Vsnp1p0æèçöø÷ηV(1)式中:Vs表示泵头工作腔最大可用容积ꎬm3ꎻn表示主轴转速ꎬr/minꎻp1表示入口绝对压力ꎬMPaꎻp0表示标准大气压ꎬ取0 1MPaꎻηV表示泵头容积效率ꎬ可以是任意结构参数与工作参数的组合函数ꎬ但主要受泵头工作参数(转速㊁进气压力㊁进出口压差等)影响ꎮ根据PXBQ6330D型泵头结构参数ꎬ上式可简化为:QV=0 65np1ηV(2)㊀㊀泵头排量性能测试的主要目标便是揭示排量QV和容积效率ηV的统计规律ꎬ建立泵头排量预测机制ꎮ3 2 1㊀转速影响滚动转子式混输泵以变频电机作为动力来源ꎬ在来气压力不变的条件下ꎬ可通过增大电机转速直接提升整机排量ꎮ给定进气压力1 0MPaꎬ试验获得不同进排气压差下泵头排量随主轴转速变化关321 2023年㊀第51卷㊀第12期张志广ꎬ等:滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究㊀㊀㊀系ꎬ如图4所示ꎮ由图4可知:随主轴转速增大ꎬ泵头排量均不断增长ꎻ进一步作出二者线性拟合曲线可知ꎬ各曲线几乎均与y轴交于零点ꎬ故可认为泵头排量QV与转速呈正比ꎬ但增长比例与进㊁排气压力有关ꎮ图4㊀泵头排量随转速变化关系(进气压力1 0MPa)Fig 4㊀Relationshipbetweenpumpheaddisplacementandrotationalspeed(withintakepressureof1 0MPa)同时注意到ꎬ上述泵头排量与转速成正比的结论从侧面表明ꎬ滚动转子泵的工作腔容积效率ηV基本不受转速影响ꎮ3 2 2㊀进气压力影响保持来气温度不变ꎬ进气压力的增长意味着单位容积内工质质量流量的增长ꎮ给定主轴转速500r/minꎬ试验获得不同进排气压差下泵头排量随进气压力变化关系及其线性拟合曲线ꎬ如图5所示ꎮ由图5可知ꎬ与主轴转速影响规律类似ꎬ泵头排量QV随进气压力同样呈正比例放大关系ꎬ但放大比例由压差决定ꎬ故工作腔容积效率ηV基本与进气压力无关ꎮ图5㊀泵头排量随进气压力变化关系(转速500r/min)Fig 5㊀Relationshipbetweenpumpheaddisplacementandintakepressure(withrotationalspeedof500r/min)3 2 3㊀进排气压差影响滚动转子泵以油气混输的形式工作ꎬ工作腔内的润滑油与气体工质(如天然气)混合后共同参与增压热力过程ꎬ可同时起到润滑㊁冷却和密封作用ꎬ能够使增压后的气体温升得以控制ꎬ基本实现等温压缩ꎮ此外ꎬ由于泵头不含排气阀门ꎬ压缩腔内实际发生的更多是一种大容积高压气体与小容积低压气体瞬时掺混增压过程ꎬ故滚动转子泵虽然可作为压缩机用于气体增压ꎬ但采用的是泵类设计方法ꎬ体现出的更多是泵的工作特性ꎮ因此ꎬ进排气压差对该型泵的排量影响更为显著ꎬ而进排气压比的影响则相对微弱ꎬ并无明显规律ꎮ给定主轴转速500r/minꎬ试验获得不同进气压力下泵头排量随进排气压差的变化关系及其线性拟合曲线ꎬ如图6所示ꎮ图6中各曲线表明ꎬ对任意进气压力ꎬ泵头排量QV均会随进排气压差的增大而逐渐下降ꎬ且下降斜率保持不变ꎬ二者基本呈线性负相关关系ꎮ图6㊀泵头排量随进排气压差变化关系(转速500r/min)Fig 6㊀Relationshipbetweenpumpheaddisplacementandintake ̄exhaustpressuredifference(withrotationalspeedof500r/min)图7㊀泵头容积效率随进排气压差变化关系(转速500r/min)Fig 7㊀Relationshipbetweenpumpheadvolumetricefficiencyandintake ̄exhaustpressuredifference(withrotationalspeedof500r/min)根据式(2)和以上试验结果ꎬ得到不同进气压力下泵头容积效率ηV随进排气压差的变化关系及其线性拟合曲线ꎬ如图7所示ꎮ由图7可知ꎬ泵头容积效率ηV与进气压力无关ꎬ仅由进排气压差Δp决定ꎬ且为典型的线性负相关关系ꎮ421 ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械2023年㊀第51卷㊀第12期3 3㊀泵头功耗特性如上所述ꎬ滚动转子式油气混输泵呈现出典型泵类工作特性ꎬ泵头消耗功率与进排气压差和工作转速密切相关ꎬ而与外输气体排量(对应进气压力这一参数)无关ꎮ试验过程中ꎬ泵头功耗直接以电机实际消耗电功率予以监测ꎮ给定进气压力1MPaꎬ试验获得不同转速下泵头功耗随进排气压差的变化关系及其线性拟合曲线ꎬ如图8所示ꎮ由图8可知ꎬ对任意转速ꎬ泵头功耗Pe均会随进排气压差的增大而逐渐上升ꎬ且上升斜率保持不变ꎬ二者基本呈线性正相关关系ꎮ图8㊀泵头功耗随进排气压差变化关系(进气压力1MPa)Fig 8㊀Relationshipbetweenpumpheadpowerconsumptionandintake ̄exhaustpressuredifference(withintakepressureof1MPa)㊀㊀进一步分析各曲线变化规律可知ꎬ在相同压差下ꎬ泵头功耗并未随转速的增大而成比例放大ꎮ分析其原因为ꎬ主轴转速提升后ꎬ泵头运转不稳定性增大ꎬ导致各相对运动部位摩擦因数变大ꎬ故摩擦功耗上升ꎬ整机功耗相对转速增长也更快ꎮ3 4㊀泵头进㊁出口压力脉动特性3 4 1㊀泵头进口压力变化特性增压橇中的前置气液分离器虽然可使滚动转子泵的进口压力稳定性得以保证ꎬ但由于不含进气阀门ꎬ受泵头工作腔周期性容积变化影响ꎬ其进口压力将不可避免出现微弱波动ꎮ以采样时间1s为例ꎬ试验获得不同转速下泵头进口压力时域变化曲线ꎬ如图9所示ꎮ由图9可知ꎬ泵头转速越高ꎬ进口压力波动愈密集ꎬ压力脉动峰峰值愈小ꎮ最小转速(300r/min)时ꎬ滚动转子泵进口压力脉动峰峰值最大ꎬ但仍不足0 004MPaꎬ相对压力平均值的占比在0 8%以下ꎮ对上述时域曲线进行滤波和快速傅里叶变换(FFT)ꎬ得到不同转速下泵头进口压力频谱分布ꎬ如图10所示ꎮ由图10可知:进口压力脉动幅值均集中于基频ꎬ即主轴转速的2倍(双缸结构)ꎻ随主轴转速的增大ꎬ基频脉动幅值逐渐降低ꎬ各倍频对应的幅值逐渐增加ꎬ表明压力脉动向高阶频率的分布缓慢增多ꎮ图9㊀不同转速下泵头进口压力时域变化曲线Fig 9㊀Time ̄domainVariationCurveofPumpHeadInletPressureatDifferentRotationalSpeeds521 2023年㊀第51卷㊀第12期张志广ꎬ等:滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究㊀㊀㊀图10㊀不同转速下泵头进口压力频谱分析Fig 10㊀FrequencySpectrumAnalysisofPumpHeadInletPressureatDifferentRotationalSpeeds3 4 2㊀泵头出口压力变化特性滚动转子泵不含排气阀门ꎬ使得工作腔周期性容积变化对泵头出口压力脉动的影响有限ꎮ同样以采样时间1s为例ꎬ试验测得不同转速下泵头出口压力时域变化曲线ꎬ如图11所示ꎮ由图11可以看出ꎬ泵头出口压力脉动较进口压力脉动显著增强ꎬ且随转速增大ꎬ脉动峰峰值不断上升ꎮ此外ꎬ由图11还可以看出转速越高ꎬ泵头2个缸内压力输出的不同步性愈明显ꎮ如在300r/min转速下ꎬ出口压力曲线呈现出典型的单周期双峰值特征ꎬ这在一定程度上抑制了压力脉动的程度ꎮ图11㊀不同转速下泵头出口压力时域变化曲线Fig 11㊀Time ̄domainvariationcurveofpumpheadoutletpressureatdifferentrotationalspeeds㊀㊀经数据处理后ꎬ不同转速下的出口压力频谱如图12所示ꎮ图12中各频谱基频同样均为主轴转速的2倍ꎬ且出口压力脉动特性与转速密切相关ꎮ低转速下(如300r/min)的压力脉动主要集中于基频和双倍频ꎬ且脉动幅值较高转速时显著减小ꎬ这与时域曲线分析结果完全一致ꎮ而高转速下的压力脉动则仅集中于基频ꎬ且其基频脉动幅值随转速增大而增大ꎬ但增长幅度会逐渐降低ꎬ如图13所示ꎮ对于600r/min转速ꎬ即使不加任何措施ꎬ滚动转子泵出口压力的基频脉动幅值仅占到平均值的2%左右ꎬ显著优于当前气田二次增压广泛使用的往复式天然气压缩机ꎮ621 ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械2023年㊀第51卷㊀第12期图12㊀不同转速下泵头出口压力频谱分析Fig 12㊀Frequencyspectrumanalysisofpumpheadoutletpressureatdifferentrotationalspeeds图13㊀主脉动幅值随转速变化曲线Fig 13㊀Variationcurveofmainpulsationamplitudewithrotationalspeed图14㊀不同转速下增压橇排气压力时域变化曲线Fig 14㊀Time ̄domainvariationcurveoftheexhaustpressureofboosterskidatdifferentrotationalspeeds3 5㊀橇体外输压力变化特性滚动转子泵增压橇作为一个整体装备ꎬ整橇压力外输特性关系到外输管网的工作稳定性ꎬ是衡量橇装设备的重要指标ꎮ不同转速下的橇体出口压力测试结果如图14所示ꎮ由图14可知ꎬ其脉动峰峰值随转速变化无明显规律ꎬ始终维持0 003MPa左右ꎬ仅为平均压力的0 45%ꎮ这一结果表明ꎬ泵头排出气体经后置油气分离器后ꎬ压力脉动得以缓冲ꎬ基本达到消除状态ꎮ721 2023年㊀第51卷㊀第12期张志广ꎬ等:滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究㊀㊀㊀进一步分析增压橇出口压力频谱(见图15)可知ꎬ其主频分布无明显规律ꎬ脉动幅值主要集中于泵头基频和50Hz附近ꎬ表明橇体出口压力脉动除受主轴转速影响外ꎬ还与增压橇外输管路密切相关ꎮ但各阶脉动幅值与平均出口压力相比ꎬ基本可忽略不计ꎮ综上ꎬ滚动转子式油气混输泵自身气流脉动微弱ꎬ合理的橇装设计使之得到进一步削减ꎬ使得整橇外输气体的压力脉动基本被完全抑制ꎬ这与往复压缩机增压橇相比体现出重大性能优势ꎮ图15㊀不同转速下增压橇排气压力频谱分析Fig 15㊀Frequencyspectrumanalysisoftheexhaustpressureofboosterskidatdifferentrotationalspeeds4㊀结㊀论作为一种新型多相混输泵ꎬ滚动转子泵理论分析匮乏ꎬ通过开展泵头性能试验充分研究泵头特性ꎬ能够为高性能泵头研发提供坚实技术支撑ꎬ对于推动我国天然气高效开发具有重大意义ꎮ本文基于滚动转子式油气混输泵地面工艺ꎬ针对某型滚动转子泵增压橇搭建了高稳定性内循环试验平台ꎬ完成了泵头温度㊁压力㊁排量和功耗测试ꎬ揭示了滚动转子式油气混输泵典型工作特性ꎮ(1)泵头始终以油气混输形式工作ꎬ工作腔内润滑油同时起到冷却和密封作用ꎬ使工质增压成为一种准等温压缩过程ꎬ增压后的气体温升被有效控制ꎬ出口温度维持在55ħ左右ꎮ(2)虽然能够以压缩机的形式工作ꎬ但滚动转子式油气混输泵更多地体现了泵的工作属性ꎮ其实际排量与转速和进气压力均呈正比ꎬ与进排气压差线性负相关ꎻ泵头工作腔容积效率则仅与进排气压差有关ꎬ且为线性负相关关系ꎮ(3)泵头功耗与进排气压差线性正相关ꎬ但与泵头实际排量(或进气压力)无关ꎻ转速增大后ꎬ泵头功耗随之增大ꎬ且增幅逐渐变大ꎮ(4)泵头进出口均出现一定的压力脉动ꎬ且出口脉动效应相对更为显著ꎬ二者基频均为2倍转速ꎻ出口压力脉动峰峰值及各阶脉动幅值均会随主轴转速的增大而上升ꎬ但远低于往复式天然气压缩机ꎮ滚动转子泵增压橇外输气体的压力脉动则基本被消除ꎬ体现出了重大设备优势ꎮ参㊀考㊀文㊀献[1]㊀OLSONS.Multiphasepumpingforoilandgasindustry[J].OilfieldTechnologyMagazineꎬ2017(4):21-23.[2]㊀SHAOCLꎬLICQꎬZHOUJF.Experimentalinvestiga ̄tionofflowpatternsandexternalperformanceofacen ̄trifugalpumpthattransportsgas ̄liquidtwo ̄phasemix 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新型外环流转子活塞油气混输泵

新型外环流转子活塞油气混输泵
(.浙江工业大学机 电学院 1 2 .浙江省机 电设计研 究院有限公 司)
摘 要 针对 传 统 的外 环流 转子 活塞 油气 混输 泵 运 行 时存 在 易 产 生气 阻、 密封 易失 效 、可 靠性
差和 效 率低 等 问题 ,对其 结构做 了 4个方 面 的优 化 改进 : ( ) 将 悬臂 式 结构 改进 为 简 支 式结 构 ; 1
针对 上述 弊端 ,笔 者对传 统外 环 流转子 活塞 泵
做 了 4个方 面的改进 ,改进后 的新 型外 环流转 子 活 塞 泵结构 如 图 1 所示 。
( ) 将 悬 臂 式 结 构 设 计 改 进 为 简 支 式 结 构 1 ( 图 2 ,使 得转 子传 递到 主从 动轴 的受力 点 发生 见 )
密 封动 静环平 行度 ,延 长 了密 封寿命 ,提 高 了泵 的
性 能和 效率 。
图 1 新 型 外 环 流 转 子 活 塞 泵 结 构 示 意 图
1 一主动轴 ;2 一密封装置 ;3 一转子 ;4 一机体 ;5 一从 动轴 ;6 泵盖 一
轴 承 、 转 子 位 置 轴承
样机 试验表 明 ,经优 化设计 的转 子型线 ,可 以
变 形过 大 ,会导 致 它 与不 动 件 ( 泵 体 ) 直 接 接 如 触 发生 摩擦 甚 至 卡死 的现 象 ,影 响 泵 的正 常 工 作 , 缩 短泵 的工 作寿命 。 ( )转 子工 作 腔 部 分 区 域 会 产 生 空 穴 ,发 生 3
气蚀ห้องสมุดไป่ตู้
传 统 外 环 流 转 子 活 塞 泵 新 型外 环 流 转 子 活 塞 泵
优 后线 型 、/fy 化
/ 原 型 线
设 置对称 均匀 的若 干 凹槽 ,使转 子轴 向窜动 不超 过

往复式油气混输泵出口单向锥阀角度分析

往复式油气混输泵出口单向锥阀角度分析
2 .H angz ho u Spe c i al Eq ui pm e nt I ns pe c t i on I ns t i t u t e, H an gz ho u 3 l 00 03。 Chi n a)
Ab s t r a c t : To s t ud y t he i nf l u e n c e of v a l v e c or e a ng l e o n mul t i p ha s e f l o w pr o pe r t i e s o f o ne — wa y p o p pe t va l ve i n r e c i p r oc a t i n g o i l — g a s m u l t i p ha s e pu mp o ut l e t ,t he Co mp ut a t i o na l Fl u i d Dy na mi c s me t h od i S a do pt e d t o s i mu l a t e a n d a na l y z e t he i nt e r n a 1 f l o w f i e l d.The s i mu l a t i o ns o f d i f f e r e n t v a l v e c or e a ng l e s a r e c a r r i e d o ut a t di f f e r e n t g a s — l i q ui d r a t i os d e p e n di n g o n s of t wa r e Fl ue nt . Th e r e l a t i on s h i ps be t we e n v a l v e c o r e a ngl e a nd d i s c ha r g e c o e f f i c i e n t , s t e a d y — s t a t e f l o w po we r , ph a s e d i s t r i b ut i on a r e o bt a i ne d. Th e r e s ul t s s ho w t ha t i n t he s a me va l v e c o r e a ngl e , g a s — l i q ui d r a t i o i n — f l ue nc e o n d i s c ha r g e c o e f f i c i e nt c a n b e i g no r e d .And c on s i d e r i n g t h e i mpa c t of v a r i ou s a s p e c t s o f t he f l o w pr o pe r t i e s, v a l v e c or e a ng l e t a k e 9 0 。wi l l h a v e b e t t e r e f f e c t . Ke y wo r d s : o i l — g a s mu l t i p ha s e pump; o ne wa y po p pe t v a l v e; CFD; f l o w pr o pe r t y

2024年油气混输双螺杆泵市场环境分析

2024年油气混输双螺杆泵市场环境分析

2024年油气混输双螺杆泵市场环境分析引言随着能源需求的增长和技术的不断进步,油气混输双螺杆泵作为一种重要的输送设备在石油和天然气行业中得到广泛应用。

本文将对油气混输双螺杆泵市场环境进行分析,以揭示其面临的机遇和挑战。

1. 市场概述市场规模、增长趋势和发展前景是评估一个行业市场环境的关键因素。

油气混输双螺杆泵市场作为石油和天然气行业中的重要组成部分,具有巨大的市场潜力。

随着能源需求的增长和新的油气田的开发,油气混输双螺杆泵市场预计将保持稳定增长。

2. 市场驱动因素制约油气混输双螺杆泵市场发展的主要因素包括油气行业的投资情况、技术创新和环境要求。

市场驱动因素对市场的影响是多方面的,例如,油气行业的投资情况决定了市场需求,技术创新提高了产品性能和效率,环境要求促使企业对环保技术进行研发和应用。

3. 市场竞争格局油气混输双螺杆泵市场竞争格局的分析对了解市场环境至关重要。

该市场存在着多家知名企业,这些企业之间的竞争主要体现在产品质量、技术创新和市场价格方面。

在市场竞争激烈的环境下,企业需要不断提高产品质量和技术水平,以满足客户的需求。

4. 市场机遇油气混输双螺杆泵市场面临着一些机遇,包括能源需求的增长、新兴油气田的开发以及环境保护政策的推动等。

这些机遇为企业创造了更多的市场空间和发展机会,同时也促使企业不断创新,提高产品性能和环保性。

5. 市场挑战油气混输双螺杆泵市场也面临着一些挑战,例如市场竞争激烈、技术创新需求和环境要求的提升等。

为了在市场上保持竞争优势,企业需要不断提高产品质量和技术水平,并积极应对环境保护的要求。

结论综上所述,油气混输双螺杆泵市场在能源需求增长和技术创新的推动下呈现出良好的发展前景。

市场竞争激烈和环境保护要求将是企业面临的主要挑战。

然而,通过不断提高产品品质、技术创新和环保意识,企业可以在市场中获得机遇并保持竞争优势。

油气混输泵的原理及应用

油气混输泵的原理及应用

油气混输泵的原理及应用油气混输泵是一种新型回转式容积泵。

该泵具有流量大、压力高、无脉动、振动小、噪音低、运转可靠、寿命长等特点。

油气混输泵的工作原理:油气混输泵泵体两端为吸入口,中间为排出口。

泵体内装有衬套,衬套中放置两根平行的螺杆,分别为主动螺杆和从动螺杆。

由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬套内壁的紧密配合,在泵的吸入口和排出口之间,就会被分隔成一个或多个密封空腔。

当主动螺杆为顺时针方向旋转(从轴伸端看泵)时,随着螺杆的转动和啮合,这些密封空腔连续向前移动,在泵的吸入端不断形成真空,吸入液体。

液体随密封腔沿螺杆轴向连续地推移前进,至排出端形成压力排出,从而实现输送液体的目的。

油气混输泵的性能范围:■流量:1~1000m3/h■压力:最高4.0MPa■使用温度:-20℃~+120℃,特殊材料组合可达280℃■粘度范围:1~3000cSt,降低转速可达105cSt恒盛泵业油气混输泵的优势:■双吸式结构,转子轴向力相互抵消。

输送液体平稳、无脉动、无搅拌,振动小、噪音低。

■特殊泵体结构,底部含液量较大,有很强的自吸性能,并可在混有气体的介质中使用,一般油、汽比可达到1:8以上。

■外装式轴承结构,采用独立润滑,可以输送各种非润滑性介质。

■泵采用同步齿轮驱动,二转子之间不接触,可以输送各种含有固体小颗粒,允许短时间空转。

■泵体带有加热套,可以输送各种低粘度或高粘度介质。

■正确的选用材料,可以输送很多有腐蚀性的介质。

■轴封采用机械密封,具有寿命长.泄漏少,适用范围广。

油气混输泵的应用场合:■石油石化行业:各种润滑油、液压油、原油、沥青、渣油、重质燃油柴油、汽油、油漆、乳胶等产品的输送泵。

特殊泵体结构的设计,用于油田输送油汽混合介质尤其适合,其介质可允许有0.2mm以下硬颗粒。

■造船行业:各种轻质燃油、重质燃油、废油、污油、舱底污油、化学品油、海水的输送泵、增压泵、扫舱泵等。

■食品行业:各种酒精、饮料、蜂蜜糖浆、酱油、动物油、植物油等高低粘度物质的输送。

气液比对转子式油气混输泵球阀滞后角的影响

气液比对转子式油气混输泵球阀滞后角的影响

Ab s t r a c t : I n o r de r t o a na l y z e t he i n f l u e nc e o f ga s l i q u i d r a t i o t o l a g a ng l e o f r o t or oi l — g a s mi x t ur e pu m p’ S o ut l e t ba l l v a l v e s , t he kno wl e dg e a b ou t ge o me t r y a n d e ng i ne e r i n g t he r mo dy n a mi c s wa s u s e d t o d e d uc e t he f o r mu l a be t we e n ga s l i qu i d r a t i o a nd r o t o r oi l — ga s mi xt u r e pu mp ou t l e t ba l l v a l v e s ’l a g a ng l e . Th r ou gh t he t h e o r e t i c a l c al c u l a t i o n, t h e l a g a n gl e t ha t g a s l i q u i d r a t i o i s 0, 0 .1, 0 . 2, 0 . 3, 0. 4, 0 .5, 0 .6, 0.7, 0 .8, 0 .9 o r 1, of r ot or o i l — ga s mi xt u r e pu mp e x p or t b a l l v a l ve s wa s o b t a i n e d wh e n t he o ut l e t pr e s s u r e i S 1, 1 .2, 1 . 4 M Pa . Fr o m t h e c a l c u l a t i on r e s u l t s, t h e f ol l o wi n g

WZ11-4NB油田混输泵运行稳定性研究

WZ11-4NB油田混输泵运行稳定性研究

WZ11-4NB油田混输泵运行稳定性研究陈可营;李泳志【摘要】新开发的WZ11-4NB油田设计采用混输泵作为增压泵进行油气外输,混输泵为南海西部油田首次应用,其运行稳定性有待研究.通过对国内混输泵使用情况和使用经验的调研,总结了混输泵使用中普遍存在的油气比不稳定、进口压力波动导致停机、泵对流量适应性差、进液不均易造成螺杆烧坏等问题,提出了解决问题的思路.结合WZ11-4NB油田的实际情况,提出了提高混输泵运行稳定性的改造意见,通过增加回流补液控制及直管段,混输泵最终成功投入使用,即便在严重段塞流工况下,混输泵仍能维持稳定工作,目前已稳定运行超过1a.%In the newly developed WZ11-4NB oil field,the multiphase pump is designed as the booster pump to carry out the oil and gas.However,for it is the first time such technology is used in the westen South China Sea oilfield,its operational stability is still to be studied.This essay,based on research of domestic application of multiphase pump,sorts out common problems such as unstable oil-steam ratio,closing down resulted from inlet pressure fluctuation,poor adaptability to flow variation and screw burning resulted from uneven fluid entry,and proposes solutions.According to the site condition of WZ11-4N,improvement suggestions to set up the back-flow control and straight pipe are adopted to increase pump stability,and finally the multiphase pump is put into use successfully,and has been in stable use over a year in spite of certain extreme conditions such as slug flow.【期刊名称】《石油化工设备》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】4页(P69-72)【关键词】混输泵;段塞流;油气比;回流控制;稳定性【作者】陈可营;李泳志【作者单位】中海石油(中国)有限公司湛江分公司,广东湛江524057;中海石油(中国)有限公司湛江分公司,广东湛江524057【正文语种】中文【中图分类】TQ051.2;TE964WZ11-4NB油田为新开发的海上油田,有1个中心平台WZ11-4NB平台以及2座井口平台WZ11-4NA、WZ11-4NC,其中WZ11-4NC通过栈桥与已建的WZ11-4NA平台相连。

混输泵与多相流量计

混输泵与多相流量计

第一部分混输泵技术为了适用海洋石油开发的要求,降低石油开发费用。

多年来,混输泵的研究与开发,一直是世界各大石油公司研究开发的重点之一。

根据文献调研和赴欧洲考察结果,当前国外有20多项混输泵技术开发项目。

采用的泵型也多种多样,主要有:转子动力泵、双转子反向旋转动力泵、双螺杆泵、隔膜泵、水力喷射泵等。

至今,已取得了很大进步,有的多相泵经过反复试验改进后,已投入生产。

1 Poseidon多相泵Poseidon多相泵是由法国石油研究院(IFP)、挪威国家石油公司(STATOIL)和法国Total公司联合进行的一项名为“海神”的研究开发计划(Poseidon Project)的重要组成部分,其目标是开发海底油气多相混输系统。

Poseidon多相泵是根据螺旋同轴泵(Helico-axial pump)的原理,研究开发成的一种转子动力泵。

该泵可输送含气率为0~100%的气液混合物,在全输气工矿下的运行不受限制,对泵入口的流量变化具有自适用性,可输含砂介质,结构紧凑。

目前,Poseidon多相泵已由法国Sulzer和挪威Framo Engineering 公司系列化设计批量生产。

该泵有MPP1-7共7种型号,流量范围为150~1200m3/h,最小入口压力为3bar,转速范围为3000~6800rpm,压缩比为17,泵轴功率为350~2000KW,水力效率约45%;该泵采用外部供液系统为轴承润滑和机械密封冷却,可用燃气、柴油发动机或液力机械驱动。

Poseidon多相泵分别在突尼斯油田和法国南部的Pecorade油田,进行了持久性试验,取得了满意的结果。

已安装或正在安装的Poseidon混输泵已遍布西伯利亚、中东、东南亚和北海等各种气候条件的陆上或海上油田,所输送井流物性具有很宽的范围,最大单台混输泵功率已超过4000KW。

商业上已取得了很大成功。

据《哈特欧洲石油》1998年8月号刊的报道,挪威国家石油公司(STATOIL)已为GULFAKS A和B两座平台订购了3套Framo公司生产的多相泵。

多相混输泵应用于集输系统降压改造

多相混输泵应用于集输系统降压改造
螺 杆 泵 现 场 衬 套 更 换 、 操 作 维 修 方 便 。 结合
间 ,先 外输 再加 热 ,原 管路形 成旁通 的流程 ,避免
高 温 造 成 的 衬 套 加 速 老 化 ,满 足 了不 停 产 检 修 。油
气 混输 泵的安装 有 以下 优点 :
( ) 混 输 泵 在 采 油 系 统 中 是 一 个 节 点 ,分 割 上 1 下 游 之 间 的 压 力 系 统 , 避 免 了相 互 影 响 。
( ) 电磁 调 速 电 机 和 减 速 机 的选 择 。 电 磁 调 速 4 电 机 和 减 速 机 是 混 输 泵 的 关 键 部 件 之 一 ,性 能 的 好
5 . 4万 元 ,共 需 10 6 6 12 3 . 4万 元 ,最终 年 增 效 益
16 9 3 万 元 。 3 .6
元 ; 油 气 混 输 的 投 人 平 均 为 4 万 元 ,维 护 费 用 3
( )控 制 信 号 的 选择 。采 用 电 磁 调速 控 制 方 3 案 ,对泵 的运 行可 以做到 自动 调节 。调 节 范 围分 7 个压 力值 ,解 决 了控 制元件 损坏造 成的 混输 泵 非正
常运转 。
作 系统 影 响 不 大 。
5 效 益 分 析
尕斯 油 田的年产 量 目标 为 1 8 0 ,在 回压 0 ×1 t 降至 0 4 a时 ,每年 多采 出原 油量 和天然 气 分 . 5MP 别为 2 8 0 和 2 0 0 n ;产值增 26 6万 . 4 1 t x 4 ×1 r 7
集 输 站 的 实 际 情 况 ,在 应 用过 程 中 选 择 了单
螺杆 油气混输 泵。
关键 词 :集输 系统 ;混输 泵 ;降 压

油田多相混输泵应用技术探讨

油田多相混输泵应用技术探讨

设 计 石油规划设计 2005年3月 35* 孙 洁,女,1978年生,助理工程师。

2003年毕业于石油大学(华东)油气储运专业,获硕士学位。

现在中石化股份公司石油勘探开发研究院工作。

通信地址:北京海淀区学院路31号,100083油田多相混输泵应用技术探讨孙 洁* 王世清 候桂华中石化股份公司石油勘探开发研究院孙 洁等. 油田多相混输泵应用技术探讨. 石油规划设计,2005,16(2):35~37摘 要 对于多相混输泵的现场应用情况进行了调研,结果表明,多相混输泵可以降低井口回压,扩大集油半径,增加油气产量,降低工程投资及运行费用。

根据多相混输泵现场应用的经验,对于如何根据不同的开发条件选择多相混输泵的类型、型号及进行安装提出了一些建议。

关键词 油气田 油气集输 多相混输泵 应用 效果 型号 选择 安装 分析 研究在油气集输工艺中,用多相混输泵(以下简称混输泵)为气、液两相流体增压,输送到相对更远的距离。

这在某种程度上可以替代传统的气、液分输的集输方法,缩短油田建设周期,对油田生产起到了推动作用。

这项技术得以发展和应用的关键在于混输泵质量的不断提高。

近几年,国内混输泵的制造技术得到了不断的发展完善,泵的性能、质量有了较大提高,类型也有所增多。

较为成熟的是螺杆泵,已实现产业化和系列化,正在被广泛应用;其他类型的泵,如轴流式和转子式混输泵等还处于试验阶段。

到目前为止,国内已有十多个混输泵生产厂家,泵型主要有单螺杆、双螺杆、三螺杆泵等,流量范围为10~2 000 m 3/h,扬程范围为0.2~6.0 MPa。

现场应用效果1 混输泵应用情况目前,混输泵已在胜利、河南、中原、辽河、吐哈、江苏、大港、塔河、大庆等油田推广应用,其中以胜利、中原、河南油田应用的较多,主要用于降低油井及集输管线的运行压力,增大集输半径。

据2001年不完全统计,胜利油田的临盘、纯梁、东辛、孤岛等采油厂已使用约200台,中原油田约40台,河南油田约30台,大多数应用效果较好。

2LYQB型油气混输泵结构原理及机械密封泄漏原因分析

2LYQB型油气混输泵结构原理及机械密封泄漏原因分析

②O型密封圈老化、 变形 、 腐蚀 、 破裂也能导致机械密封泄露。 1 . 机械 密封超 压引起 的泄漏 问题 机械 密封 所能承受 的压 .3 4
力是 有 限的 , 由于 密 封腔 内的 压 力经 常 变 化 , 致 密封 腔 内的压 力超 导 过 了动 环 弹 簧 力矩 所 能 承 受 的压 力 , 时 一 旦 安全 阀不 能正 常 打 开 , 这 泵 内就 会产 生 憋 压 , 使 得动 环 与 静 环 分 开 , 而产 生 泄 露 。 会 从 144 由于 原 油 的 问题 引起 的 泄 漏 问题 .. ① 原油里含有悬浮性微粒或砂粒由于长时间积聚在机械密封内 从 而 结 垢 ,堵 塞 在 机械 密封 弹 簧 与 弹簧 座 之 间 ,使 补 偿 动环 不 能 浮 动 , 去补 偿 缓 冲作 用 。 失 ②原油里的悬浮微粒或砂粒一旦进入密封端面间 ,固体颗粒进 入摩擦副端面起研磨剂作用 , 使机械密封端面发生剧烈磨损而失效。 1 . 由于振动产生的泄漏问题 由于混输 泵运转 时间过长 , .5 4 联 轴 器 上尼 龙 销 子磨 损产 生泵 体振 动 ,这 时 螺杆 转子 也 会 出现 在 这 个 周期内的震动 , 使得机械密封也会 出现振动 , 时间过长就会将机械密

问题 引起的泄漏问题 ; 由于振动产生的泄漏问题 ; 人为因素。 ⑤ ⑥
魔 2 毳蝽 孥
0 密 嬲 圈 型
① 静环 和 静 环 座 是 依 靠 静 环 上 的 O型 密 封 圈进 行 密 封 的 , 当动 如 图所示 , 箭头 的指 向为机械密封弹簧座、 弹簧、 动环 的安装位 环在轴 的带动下作高速旋转运动 时,一旦静环座的固定销子与静环 置 , 则 安 装 在轴 承 座 总成 内。 静环 松 , 使 13 机械 密 封 的 结 构原 理 简 介 机 械 密 封 是 靠 一 对 垂 直 于 轴 作 没 有 配合 好 ( 动 或脱 开 )使 静 环 与 动 环 作 轴 向同 步 运 动 , 静 环 O . 型 圈磨 损 , 终 造成 液体 的泄 漏 。 ( 图所 示 ) 最 如 相 对 滑 动 的端 面 在 流体 压 力 和 补偿 机 构 的 弹 力作 用 下保 持 贴合 并 配 以辅 助 密封 而 达 到 阻 漏 的轴 封 装 置 。其 主 要 结构 如 图所 示 。

油气混输双螺杆泵

油气混输双螺杆泵

双螺杆油气混输泵技术一.双螺杆油气混输泵的工作原理油气混输双螺杆泵有两根相向旋转的螺杆轴组成,在泵工作的过程两根螺杆轴上螺旋套相互啮合,并与泵体内腔形成随着螺杆轴的转动,密封腔里的气液混合物随平稳而又连续地输送到泵体中心由于作用在螺杆轴上两螺旋套上的液压力方向相反。

所以螺杆轴上的液压轴向力是二.双螺杆油气混输泵的构造泵的介质输送元件螺杆轴采用螺旋套与轴相分离的形式,一方面可采用高强度合金钢作为轴的材料,以满足大功率大扭矩工作状况下对轴的强度要求;另一方面螺旋套可采用不同的金属材料,以满足不同的泵输送介质的特殊要求。

采用单独润滑的同步齿轮①是用来将主动螺杆轴上的动力传递到从动螺杆轴上,同时保证了在螺杆相互啮合的过程中,螺旋套之间无金属接触,也无动力传递,从而保证泵的输送元件的低磨损,高可靠性。

采用特殊的泵体结构型式以及特殊的螺杆齿形,保证了泵极强的气液混输能力。

即使在很高的气液比,泵也能正常运转。

螺杆轴上的液压径向力由单列圆柱滚子轴承②和双列向心推力球轴承③承受。

而同步齿轮产生的全部轴向力由双列向心推力球轴承单独承受,同步齿轮和单列圆柱滚子轴承由单独的齿轮箱内的齿轮油润滑。

而双列向心推力球轴承由润滑脂润滑。

三.双螺杆油气混输泵的技术难点1.双螺杆油气混输泵的技术难点首先表现在双螺杆的螺杆型线的设计上。

因为混输螺杆型线既要保证螺杆动转过程中气态物质的吸入膨胀,压出压缩,同时又要满足液态物质在螺杆动转过程中的不可压缩性的要求,所以混输螺杆型线的设计有一个基本的要求,就是每一道螺旋密封槽的泄漏面积,根据输送介质气液比的不同而不同。

所以在双螺杆混输泵设计中,螺杆型线的设计是首要问题。

日前,就世界上的双螺杆混输泵的螺杆所采用的型线有如下几种:①W型线如图所示螺旋槽的齿形型线由ab、bc两段摆线组成。

关键的问题是ab、bc两段摆线的比例分配问题,随着输送介质含气量的不同,ab、bc的比例分配关系也不一样,最常见的是ab/bc≈1。

油气集输泵站节能技术论文

油气集输泵站节能技术论文

油气集输泵站节能技术探讨摘要:随着采油厂勘探开发的不断深入,电费支出已成为制约采油厂经济效益的重要因素,而各类接转站、注水站、油气混输泵站全年的用电量又占全厂电量的一半以上。

因此,如何优化各种泵站的电气节能设计,是每一名电气设计人员必须认真研究的课题,本文就近几年来我们在泵站类电气节能设计中的探索、采取的相应措施以及在实际运行过程中发现及解决的问题,作出分析和介绍。

关键词:配电系统配电线路电机无功补偿电容谐波中图分类号: tm726 文献标识码: a 文章编号:一、配电系统的节能1、负荷等级以及变压器容量的确定负荷等级的确定以及计算负荷是配电系统设计的依据,在电气设计中通常采用最佳负载系数法确定变压器容量。

如果变压器容量太小,易造成变压器过载,导致变压器过载损耗增加;变压器容量太大,不但变压器不能被充分利用,空载损耗增加,而且造成投资浪费。

正常情况下变压器经济节能运行的负载率控制在0.75-0.85之间为宜。

2、合理选择配电电压,在同等的情况下,电压越高,损耗越小。

对于配套电机200kw以下的,通常采用0.4kv的电压等级;对于配套电机200kw以上的,宜采用10kv(6kv)的高压电机,像梁一、梁二注,就是采用的高压电机。

这里需要说明的是,在远离变电所的泵站,若采用高压电机,就必须建高压室及配套开关保护装置,一次性的投资较大,这时就需要进行经济技术比较,以确定选择何种电压等级。

3、电气主接线应尽量简单可靠。

通常采用单母线或单母线分段的接线方式,同一电压等级配电系统的级数不宜超过两级,以尽量减少因配电级数过多而产生的电能损耗。

除此之外,还用采取设置电容器无功补偿装置、降低线路运行电流、减少线路损耗、合理选择配电系统的各类元器件等措施,提高配电质量和运行的经济性。

4、要尽量保持变压器三相负荷的平衡度。

这不仅需要电气设计人员对新建或改扩建配电工程整个三相负载的合理把控,更需要在实际运行过程中,现场操作人员及时测量配电变压器出线端和配电主干线的三相负荷电流及中性线电流,并进行平衡三相负荷电流的工作。

西峰油田油气混输技术应用情况及分析

西峰油田油气混输技术应用情况及分析

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摘 要 : 气混输 工 艺是 实现 伴生 气资源有效 回收 的关键技术 , 油 西峰 油 田高气油比下 的油气混输工 艺是 油 气密闭集输 的难 点 , 也是 实现 系 统优化和 工 艺简化 的关键点 本文通过介 绍和分析 西峰 油 田油气混输泵 的应 用情 况, 出高气油比下油 气混输 工艺的 关键是控 制进液卒 , 指 对 油气混 输流程提 出 了相 应的改 进 意见 , 并对 油 气混 输泵 的进 型确 定时机提 出 了具体 的要求 。 关键 词 : 油气混输 气油比 进液 率 限流 调节 冷却 与润滑 中 图 分类 号 : E 6 T 86 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 6 4 0 8 ( 0 ] O () 0 7 0 1 7 - 9 X 2 1)8c -O 5 - 2 混 并 同 西 峰 油 田是 长 庆 油 田公 司 继 靖 安 油 田 应 用 情 况 , 输 泵 输 送 气 油 比较 低 的 介 质 了 回流 罐 , 辅 以独 立 的 机 油 冷 却 系 统 , 2 ~3 Nm m 运 行 效 果 较 好 。 / ) 西 时 配 套 变 频 调 速 工 艺 。 之 后 的 一 个 百 万 吨 级 整 装 油 田 , 力 储 层 原 油 时 (0 0 主 为 长 8, 低 孔 、 低 渗 储 层 , 藏 埋 深 峰 油 田高 气 油 比情 况 下 的混 输 泵 应 用 尚缺 属 特 油 投运 以 来 , 本 达 到 了油 气混 输 目的 。 基

混输泵在治理回压中的应用

混输泵在治理回压中的应用

近年来,受公司单井拉油转为管输生产力度不断加大、单井含水上升等因素影响,管输液量不断增加,造成集输管线回压增高,油气集输管线运行压力达到1.0MPa以上;另外,也存在部分单井因产能下降、含水偏低,导致低产低液,加之油品性质差,油井单井回压达到1.5MPa以上。

无论是哪种原因,都会造成抽油机电耗增加、泵效下降、集输管线穿孔次数增加,导致原油生产成本增加 , 管理难度增大,严重影响了原油产量和油田开发的综合效益。

应用混输泵可有效降低回压,解决了高油气比多相介质长距离管输及边远区块开发的集输难题,提高了油田开发效益,保证了生产平稳、绿色生产,具有较大的推广价值。

一、回压高的原因及危害管输一般采用二级或一级半布站模式,采用单井加热密闭集输的工艺技术,整个集输管网布局以联合站为中心,向四周呈放射状分布。

导致回压高的原因有以下几方面:一是油气混输导致多相组分磨擦及滑脱增加,引起单井回压升高;二是部分单井低产低液,加之原油粘度高或含蜡量高,导致回压升高;三是部分干(支)线管径选择偏小,与产液量不匹配,导致回压升高;四是集输管线长或选择管线管径偏大,导致流体温降大,回压升高;五是管道铺设过程中由于受地貌及地下管网的影响,弯曲程度大,增加了沿程阻力损失及高程损失,引起回压升高。

单井回压高会导致以下问题:一是影响单井产量,产量下降导致开采的成本增加;二是回压高导致扫线工作量增加,特别是在冬季,扫线费用大幅增加,影响单井正常生产;三是回压高的井会改为单拉生产,即由密闭生产改为进罐敞口生产,造成伴生气浪费,也不符合绿色企业创建的要求;四是单井回压高或混输管线运行压力过高会导致管线穿孔频繁,影响油井正常生产,又会导致原油泄漏引发的环境事件,给企业造成负面影响。

二、混输泵治理回压的原理及泵的选择应用油气混输泵降低系统压力基本原理是:在集油干(支)线或单井集油管线上安装油气混输泵,把油气集输过程中产生的背压作用到泵上,以此来达到降低集油管线回压及井口回压的目的。

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性能特点


整体上来说,各种油气混输泵都有如下特点:很好的 自吸性;流量均匀耐腐蚀;含气量高时不影响排量; 结构紧凑;工作平稳;安全可靠等。 双螺杆泵是一种旋转式容积泵。该泵可用于输送未经 处理的含气、含水原油,尤其对于边际油田和滩海油 田,采用此油气混输泵可减少繁杂的分离器、输油泵、 空压机,极大的降低投资成本,节省管理费用。使用 该泵可以降低井口压力,提高油井、油气产量;带有 安全阀及自动控制保护系统,运行安全可靠;损失小, 经济性能好,压力高并且流量均匀,能与原动机直联。
应用举例

造船:用作船用装载泵、扫仓泵,船用压载泵、主机滑油泵、 燃料输送泵、燃油喷射泵、货油泵等; 热电厂:用作重油及原油输送泵、重油燃料泵等; 化工:用作各种酸碱盐液及树脂、颜料、油墨、油漆、甘油、 石腊的输送泵; 炼油厂:用于输送各种加热油、沥青油、焦油、乳胶液、沥 青及用作油输、油池油罐车的各种油品的装缷; 食品:用于酒厂、食品厂、糖厂、罐头厂,输送酒精、蜂蜜、 糖汁、牙膏、牛奶、奶油、酱油、植物油、动物油等; 油田:输送各种油品、原油等。



工作原理 组成:一根主动螺杆——双 头、右旋、凸螺杆;两根从 动螺杆——双头、左旋、凹 螺杆,装在泵体内,和其他 零件组成螺杆泵。 当主动螺杆逆时针方向旋转 时,左面吸油,右面压油, 吸压油口隔开。 特点:结构简单,体积小, 重量轻,运转平稳,噪声小, 寿命长,流量均匀,自吸能 力强,效率高,无困油现象; 但螺杆齿形复杂,不易加工, 精度难以保证。
产品技术中心采油机械部
产品介绍——油气混输泵
李冉
二零零八年七月
油气混输泵



概述 一、单螺杆泵 二、双螺杆泵
工作原理 应用举例 性能特点 产品标准 主要参数 产品实例

三、三螺杆泵 四、电机 五、相关英语词汇 思考题
概 述


油气混输泵是用在集输过程中的,主要输送含气、水、沙等 的原油,实现对原油的集中净化、分离、储备,另外还可减 少井口压力,提高单井或区域产量。 目前,国内生产的油气混输泵按结构形式主要分为单螺杆、 双螺杆、三螺杆泵和柱塞泵等,其中以螺杆泵的应用最为广 泛,本内容主要是以螺杆式油气混输泵为例进行论述。
主要参数


要想配置合适的双螺杆油气混输泵,需要了解以下参数:介 质工作温度,介质粘度,泵的工作流量,泵的压力,石油和 气体的比例等。 选用泵应考虑的主要事项 1、介质的润滑性,清洁度、腐蚀性。 2、介质的粘度,温度。 3、介质进、出口压力,安装高度。 4、使用场合的防爆要求。 询价时要说明规格、型号、设计使用压力、转速、介质粘度、 温度、电机防爆级别、介质名称等。 螺杆泵的主要零件如螺杆齿形等精度要求高,在运输、安装、 移动泵组时应避免外力碰撞而导致变形损坏。同时泵的性能 对液体的粘度变化比较敏感。
一、单螺杆泵

单螺杆泵可用于运输单一的或多种介质 的流体,包括中性或腐蚀性的,洁净的 或磨蚀性的,含气体或易产生气泡的, 高粘度的或低粘度的,以及含有纤维或 固体颗粒的液体,广泛适用于各工业部 门。
工作原理:单螺杆泵是一种内啮合偏心回转的容积泵,泵的主要构件: 一根单头螺旋的转子和一个通常用弹性材料制造的具有双关螺旋的定 子,当转子在定于型腔内绕定子的轴线作行星回转时,转定子之间形 成的密闭腕就沿转子螺线产生位移;因此就将介质连续地,均速地、 而且容积恒定地从吸入口送到压出端。

螺杆泵具有以下优点: 1、和离心泵相比,螺杆泵无需安装阀门,流量是稳定的 线性流动; 2、和柱塞泵相比,螺杆泵具有自吸能力强、吸入高度大 的特点; 3、和隔膜泵相比,螺杆泵可输送各种混合杂质含有气体 及固体颗粒或纤维的介质,也可输送各种腐蚀性物质; 4、和齿轮泵相比,螺杆泵可输送高粘度的物质;

产品实例

一、宁波双宁螺杆泵泵体可采用焊接工艺, 可以根据管路布置设计进出口尺寸及位置, 也可以根据介质的不同,采用不同材料(如 不锈钢)生产。 二、介质粘度:1~1500mm2/s,降低转速粘 度可到3×10mm2/s。 三、压力范围: 0~ 5.0MPa 四、流量范围:1~2000m3/h 五、温度范围:-15℃~320℃ 六、性能特点:输送液体无脉动、无搅拌、 振动小、噪音低;有较强的自吸能力,允许 含有少量微小颗粒及在一定程度内气液混输; 采用同步齿轮驱动,螺杆之间不接触,轴端 采用机械密封,泵的使用寿命长;用合适的 材料,可以输送有腐蚀性的介质,适用范围 广;双吸式结构,螺杆上轴向力得到平衡 。
四、电 机

电机绝缘等级 防爆的基本原理 Nhomakorabea五、相关英语词汇

油气混输泵 gas-oil transportation pump 双螺杆混输泵 twin screw transportation pump 含气率 gas-bearing ratio 半螺旋形吸入室 semi-volute suction chamber 进口气液混合器 inlets of gas-liquid mixers 粘度 viscosity 排量 delivery capacity 吸入压力 intake pressure 排出压力 bleed-off pressure
当离心泵启动后,泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动,迫使 预先充灌在叶片间的液体旋转,在惯性离心力的作用下,液 体自叶轮中心向外周作径向运动。 当液体自叶轮中心甩向外周的同时,叶轮中心形成低压区, 在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下,致使液体被吸进 叶轮中心。依靠叶轮的不断运转,液体便连续地被吸入和排 出。
三、三螺杆泵

三螺杆泵是转子式容积泵。 在三螺杆泵中,由于主螺杆 与从动螺杆上螺旋槽相互啮 合及它们与衬套三孔内表面 的配合,得以在泵的进口与 出口之间形成数级动密封室, 这些动密封室将不断把液体 由泵进口轴向移动到泵出口, 并使所输送液体逐级升压, 从而形成一个连续、平稳、 轴向移动的压力液体。
二、双螺杆油气混输泵




结构组成 工作原理 性能特点 应用举例 产品标准 主要参数 产品实例
结构组成


1.齿轮箱盖 2.齿轮 3.滚动轴承 4.后支架 5.密封 6.螺套A、B 7.泵体 8.调节螺栓 9.衬套 10.主动轴 11.前支架 12.从动轴 13.滚动轴承 14.压盖
产品实例



XS双螺杆泵是兴龙公司根据市场需求,并按国家 标准GB/T11035-1989《船用电动双螺杆泵》和石 油天然气行业标准SY/T6534-2002《双螺杆泵油气 混输泵》的规定自行开发研制的双吸双螺杆泵。它 是一种自吸式的容积型转子泵,用来输送各种不含 固体颗粒的流体介质,广泛应用于石化、冶金、电 力、造船﹑炼油、机械、造纸、医药、食品等领域。 特点: 输送介质平稳、无脉动,振动小、噪音低、 效率高; 有很强的自吸性能,且能气液混输; 采 用同步齿轮驱动,可短时间干转; 泵本身带安全阀 结构,提供过载保护;不同结构形式的泵适于各种 应用场合;采用机械密封结构,寿命长、无泄漏。 性能范围:输送流量:2~1200m3/h 工作压力:0.1~4.0MPa 介质粘度:1~3x106mm2/s 工作温度:-50~320℃



隔膜泵的工作原理 在泵的两个对称工作腔中A、B中 各装有一块隔膜,由中心连杆将 其连结成一体。压缩空气从泵的 进气口进入配气阀,通过配气机 构将压缩空气引入其中一腔,推 动腔中隔膜运动,而另一腔中气 体排出。一旦到达行程终点,配 气机构自动将压缩空气引入另一 工作腔,推动隔膜朝相反方向运 动,从而使两个隔膜连续同步地 往复运动。 在图示中压缩空气由E进入配气 阀,使膜片向右运动,则A室的 吸力使介质由C入口流入,推开 球阀②进入A室,球阀④则因吸 入而闭锁;B室中的介质则被挤 压,推开球阀③由出口D流出, 同时使球阀①闭锁,防止回流, 就这样循环往复使介质不断从C 入口处吸入,D出口处排出。
工作原理



螺杆泵工作时,液体被吸入,进入螺纹 与泵壳所包围的密闭空间,在螺杆转动 时,螺杆泵密封容积在螺牙的挤压下提 高螺杆泵压力,并沿轴向移动,由于螺 杆等速旋转,故流量均匀。 由于各螺杆相互啮合,以及螺杆与衬筒 内壁紧密配合,在泵吸入口与排出口被 分割成一个或者多个密闭空间,随着螺 杆的移动与啮合,密闭空间在泵的吸入 端不断形成,将吸入室的液体密封其中, 并从吸入室连续推移至排出端,将封闭 中的液体不断排出。 可用于输送燃料油,润滑油,高分子聚 合物,粘稠物等。
产品标准


双螺杆油气混输泵(Twin screw oil-gas transportation pump),是采油工程中多相混输系统的核心设备,在不使用 任何分离装置的情况下,输送井下产出物。其制造是按照 《中华人民共和国石油天然气行业标准》 SY/T6534-2002 《双螺杆油气混输泵》的标准进行的。 型号表示方法





单螺杆泵由于结构和工作特性,与活塞泵离心泵、叶片泵、齿轮泵相比具有下列 诸多优点: 1、能输送高固体含量的介质; 2、流量均匀压力稳定,低转速时更为明显; 3、流量与泵的转速成正比,因而具有良好的变量调节性; 4、一泵多用可以输送不同粘度的介质; 5、泵的安装位置可以任意倾斜; 6、适合输送敏感性物品和易受离心力等破坏的物品; 7、体积小,重量轻、噪声低,结构简单,维修方便。 泵的选用 选用泵的规格是根据被输送液体的性质和流量、压力来决定的,而泵的转速 则由输送液体的粘度和腐蚀性、作为主要参数来选择,才能保证泵可靠运行。 泵的设计转速为输送清水或清水相类似的无腐蚀性液体时允许最高转速,在实际 使用中因介质性质与寿命要求不同,选用时一般都应低于设计转速。对高粘度和 含颗粒介质,一般采用设计转速的 1/2-1/3 或更低些,低转速对泵的磨损有利, 但在使用后由于定子的磨损流量下降,这时可适当提高转速,以补偿流量下降也 为常策。 输送介质的温度应在 -10 ℃~80℃特殊情况可高达120℃。 泵的每级(定子的一个导程)正常压力为 0.6Mpa,短时间(不超过30分钟)内 允许高达0.8Mpa,当磨损后在相同输出压力时的容积效率要逐步下降。 泵送清水时最高吸程为 8米,实际使用建议不超过6.5米,当泵送高粘度介质时, 应以正压吸入。
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