秦皇岛33-1油田注水泵选型研究.pdf

第8期
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秦皇岛33-1油田注水泵选型研究
甄敏钢
(海洋石油工程股份有限公司,天津300451)
摘要]由于秦皇岛33-1油田具有注水量小、注水压力高的特点,本文从离心泵、往复泵和高谏旋转喷射泵的工作原理出
发,对注水泵的选型进行了比较,可供设计人员参考
[关键词]离心泵;往复泵;高谏旋转喷射泵;选型
秦皇岛33-1油田位于渤海中西部海域,距天津衡孔,当泵运行时,平衡孔处产生负压,很容易
塘沽港约180km,距河北京唐港约32km,距秦皇沿着轴套表面进气,故通过旁路管线将泵出口处
岛32-6油田FPSO约14.3km,水深21m。油田注入的介质引入机械密封,对机槭密封进行冲洗、润
水为水源井水,采用同井抽注,即同一口井既作滑后经平衡孔流入泵室。由于泵出口压力高于大
取水井,又作注水井,在不同的层系实现取水
气压,使得叶轮背面液体压カ大于大气压,因而
注水。注水泵是油田注水系统的关鍵设备,如何不存在漏气问题,同时在机械密封处会有微量泄
保障注水系统高效、平稳、经济运行是个重要课漏,属正常现象。
题。本文对秦皇岛33-1油田注水泵的选型进行了分
一般离心泵启动前泵壳内要灌满液体,当原
析对比,供设计人员参考。
动机带动泵轴和叶轮旋转时,液体一方面随叶轮
1注水泵选型对比
作圆周运动,一方面在离心力的作用下自叶轮中
秦皇岛33-1油田注水量最大为1298m/d,折合
心向外周抛出,液体从叶轮获得了压力能和速度
54m3/h,若配备2台注水泵,则每台流量27m3/h,
能。当液体流经涡壳到排液口时,部分速度能将
排出压力为10Mpa。该油田为边际油田,为节省投
转变为静压力能。在液体自叶轮抛出时,叶轮中心
资,决定不配备用泵。设计配注水泵2台,每台流部分造成低压区,与吸入液面的压力形成压力差,
量30mh,排出压力10Mpa。注水系统注水泵选型
于是液体不断地被吸入并以一定的压力排出。
作了多级离心泵、旋转喷射泵和往复泵的比较,
目前,注水泵大都选用多级离心泵,大排量
情况如下:
的离心泵效率较高,而小流量、高扬程的多级离
1.1离心泵
心泵效率较低,这使得电机的轴功率较大。根据
秦皇岛33-1注水泵的参数要求,流量30m3/h,排
离心泵具有性能适应范围广、流量均匀、
出压力10Mpa,每台泵电动机轴功率170kW,泵叶
结构简单、运转可靠和维修方便等优点,在工业轮达17级之多,泵自身平衡及检修可能会产生较
生产中应用最为广泛。除在高压小流量或计量时
多问题。
常用往复泵,液体中含气时常用漩涡泵和容积式
泵,高粘度介质常用转子泵外,其余大多数场1.2往复泵
合,均使用离心泵。
往复泵适用于输送流量较小、压力较高的
离心泵由叶轮、轴、泵壳、轴封及密封环等各种介质。当流量小于100mh,排出压力大于
部件组成。泉的壳体(即泵体和泵盖)构成泵的
10Mpa时,有较高的效率和良好的运行性能。
工作室。叶轮、轴和滚动轴承等为泵的转子。悬
在往复泵中,电动机通过高、低速联轴器和
架轴承部件支承着泵的转子部件,滚动轴承承受硬齿面减速器,带动泵的曲轴旋转,曲带动连
泵的径向力和轴向カ。为了平衡泵的轴向カ,大杆、柱塞做往复运动。当柱塞向后运动时,进液
多数泵的叶轮前、后均设有密封环,并在叶轮后
阀打开,液体进入泵体,直到柱塞移到最后位置
盖板上设有平衡孔。由于有些泵的轴向力不大
叶轮背面未设密封环和平衡孔。泵的轴向密封由作者简介:甄敏钢(1981-),男,河北保定人,硕士研究生,エ
集装式单端面机械密封来实现。泵的叶轮有平程师?。主要从事海洋石油平台机械和HNAC方面的设计工作
石油和化工设备
34-■技术交流
2011年第14卷
为止(曲轴转动180°)吸入过程结束。柱塞开始级离心泵。液体经转子盖形成的通道进入高速旋
向前运动,此时泵体的阀腔内的液体受挤压,压
转的转子内,在离心力的作用下,在叶轮内获得
力升高,因而进液阀关闭,排液阀被打开,液体
定能量从轴向流出叶轮,进入转子腔,然后进
被柱塞推动,经排液阀被排出。
入集流管。集流管相当于普通离心泵中的螺旋压
往复泵由柱塞在缸套中作往复运动排出水水室,是一个扩散管,所以在集流管中液体的速
量,其排量很小,过分提高流量,势必增加缸套度降低而压力增加,最终输出很高压力的液体。
与柱塞的直径,柱塞的脉冲运动量就会增加,导
国内旋喷泵的研制起步较晚,虽然也有厂
致泵体震动较大,缩短柱塞的使用寿命。从目前家试制过,但效率较低,与国外产品相比,在性
的使用情况看,往复泵一般排量都在50m/h以下,
能上存在着较大差距,目前此类产品多为国外生
使用效果比较理想的排量在30mh左右,在此状态产。
时,注水泵的运行比较平稳,往复泵寿命较长。
2方案比较
1.3高速旋转喷射泵
离心泵、往复泵和旋转喷射泵的比较见表1。
旋转喷射泵是一种新型高扬程、小流量的单
表1离心泵、往复泵和旋转喷射泵比较
序号
指
多级离心泵
旋转喷射泵
往复泵
流量(m3/h)
30
30
30
1234
压力(MpaA)
11
11
介质温度(℃)
常温
常温
常温
输送介质
地层水+生产水
地层水+生产水
地层水+生产水
结构型式
离心式(17级叶轮)
离心式(单级叶轮)
单作用、往复泵
6
密封方式
单封
单封
填料密封
泵轴功率(kW
170
153
100
8
泵的效率(%)
54
53.23
75
投资大,效率相对低,仅50%左
配套性强、适应介质广泛:2.在
优缺点比较右;但使用时间,维护量相对
造价较高,更换集液管流量比较小排出压力又很高的情况
往复泵要低。
的费用较高。
下,整机效率高、运转经济性好
3.流量恒定且与排出压力无关。
10价格万元/台)「
32
220
13
3结论
◆参考文献
对于注水量小、注水压力高的注水泵,往复
[]齐学义等旋转喷射泵叶轮的设计方法探讨叮水泵技
泵水力性能比离心泵好,漏水量比离心泵要小,
术,1999
泵效比离心泵高得多,节电效果显著,初始投资
相对较小。注水系统所用注水泵,推荐选用往复收稿日期:201103-30;修回日期:20110623
泵