注水泵出口管线减振措施及效果

注水泵出口管线减振措施及效果

摘要油田注水泵出水管线振动造成频繁破裂，影响正常生产，增加成本，容易引发设备安全事故。通过对注水泵出口管线振动的与原因进行分析，采取相应的治理措施，达到减小振动的目的，提高效率和质量，减少经济损失和事故隐患。

关键词管线振动治理效率

1注水泵运行现状

目前我区注水泵采用的是高压柱塞式注水泵,运行中使用有效的设备运行管理制度,及时对出现的问题实施应对措施,才能保证注水泵的长期运行稳定以及油田开发工作的正常开展。通过对注水系统现场调研，对注水泵出口管线振动破损情况进行统计分析，泵压大于10Mpa的注水泵有13台，6台泵出口管线严重振动，发生破损频率高。

表1 杨米涧作业区注水系统调查表

2存在问题分析

从管道结构、振动机理及管理等几方面分析原因：

（1）注水压力大，流量大。高压注水是为达到地质配注要求，否则严重影响油田开发。

（2）管径小，管壁薄。增大管径、加厚管壁的目的是出口更稳定，可以减少一定的破损频次，都不会对振动本质有影响的。

（3）固定措施不到位，管线悬空。增加固定座，结果导致振动波传到更远的距离，不能有效对振动吸收和分解。

（4）液流脉动。柱塞泵的出液具有脉冲性,正是因为脉冲造成了管线的振动。

（5）机械共振。管道设计中可能引发共振的因素有：管道布置出现共振管长缓冲器和管径设计不当造成流体固有频率与激振率重叠导致气液柱共振；支承形式设置或管道布置不当等造成系机械振动固有频率与激振动频率重叠。

（6）管理因素。人和管理因素可以通过培训不断强化巩固，制定严格操作规程，落实巡回检查和日常维护制度，循序渐进，最终把影响消除到最小。

经过深入现场分析，最终确定以下2个因素为主要原因并制定对策：

（1）液流脉动。设置空气室，利用气体可压缩和膨胀的特性，交替地储存或释放比均匀

流量多或少的一部分液体，从而达到减少管路中流量和压力脉动的目的。一是选用多级泵或双作用泵；二是安装空气室；三是工艺改造。

（2）机械共振。改变管道结构，使固有频率避开共振区。初步改造：扩径、加固定支架；后期“三七”灰土填埋。

3应用效果

（1）选用多级泵或双作用泵

目前我区选用单缸单作用柱塞泵，在运行过程中，发现泵出口管线强烈振动，泵体噪音大，泵入口处法兰震裂泄漏，泵出口管上压力表震坏，接口处松动，系统不能正常生产。为此对系统进行了改造，以消除管系振动，确保设备安全稳定、长期满负荷运行。选用多级泵或双作用泵在后期继续进行试验。

(2)安装空气室

安装氮气蓄能器，并对蓄能器的压力进行调整，寻找管线处于较小振动幅度状态下的蓄能器压力值，对其他泵的蓄能器压力调节提供依据。由于各站不同的工况，蓄能器的工作压力在注水泵实际运行压力的40%—60%时，泵进出口管线的振动幅度最小。

(3)工艺改造

为了达到注水泵供需水量的相匹配，对喂水泵实际供水量超过柱塞泵理论排量的工艺流程进行改造，在喂水泵出口管线进行加装回流管线。利用喂水泵回流阀门进行调节，解决供水量过大和供水压力过高的矛盾，实现了供需平衡，减小了由于水量过大而产生的脉动压力。

(4)扩径、加固定支架，“三七”灰土填埋。

加大管径能有效地降低压力不均匀度，泵入口管径由原设计DN50扩大为DN80。通过增加支架和减小支架的跨距来加强管系的刚度，提高其固有频率，入口管线的2个简支改为4个固定支，此为消振的初步改造方案。

选择杨米涧集油站和杨19接转注水站的6条管线，利用“三七”灰土对进出口管线进行填埋。施工时，在进出口管线上安装减振阻尼钢板，在用“三七”灰土把管沟全部填埋并夯实，管线产生的振动能量全部释放到土壤中，使得管线振动减小。

通过以上几种措施的实施，使得集油站、杨19站、天一拉等站的管线振动情况有了明显改善，有效降低注水泵出口管线振动造成的频繁破损次数，节约了站点运行费用，消除了安全隐患，提高注水时率，保证注水系统的平稳运行。

表2 杨米涧作业区注水管网振动破损治理效果表

对5个站点进行综合治理后，平均每个站点运行费用由改造前的0.20万元/月下降为改造后的0.05万元/月，5个站点年可节约运行费用9万元，若大面积推广，其年节约因振动导致管线破损治理费用将是很大一笔。

4结论及建议

（1）对治理过的站点进行振动跟踪调查，结果表明在注水泵的投产初期，管线固定效果较好，能有效缓解管线的振动，当泵运行一段时间后，振动逐渐增大，主要是管线固定卡松动、蓄能器失效所致。

（2）在注水泵的日常管理中，对减振蓄能器的工作压力的定期检测调整，保证其压力在泵运行压力的40%—60%以内，对进出口管线定期进行检查和固定，并根据具体情况加大管径，是解决管线振动问题的基本措施。

（3）注水泵进出口管线裸露在管沟中，管线振幅较大，需要用“三七”灰土进行填埋夯实，能够有效的吸收和减小振动。

（4）对喂水泵实际供水量超过柱塞泵理论排量的工艺流程进行改造，加装回流管线进行调节，实现供需平衡，可以减小由于水量过大而产生的脉动压力，减小管线振动。

参考文献

1.丰国斌, 油田注水系统节能[J], 石油规划设计,1996年02期.

2.丰国斌, 对油田注水系统节能降耗的探讨[J], 油气田地面工程,1996年01期.

3.季亚辉,佟艳伟, 注水系统效率分析与优化设计技术研究[J],中国石油化工,2008年16

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