《聚合物注入泵自动排气装置分析》
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[摘 要]针对泵排量不足的问题,我们成立研究小组,对汇管末端10余台注聚泵进行长达36小时的实时记录,发现是泵腔内进气导致泵排液量不足,针对泵腔排气的问题我小组对泵腔加装了自动排气装置,有效解决了泵排液量达不到配注要求的问题.
[关键词]注聚泵 排气装置 聚合物 排液量
中图分类号：TE357.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0036-01
目前,大庆油田已经全面进入注水、注聚的高含水采油阶段,注水开发、采油难度逐渐增大,工作量逐年增加,注聚泵数量庞大,注聚泵设备正常稳定运行是油田后期注聚开发的保证.
采油六厂试验大队注入一队共有注聚泵244台,均采用单泵单井注入工艺流程.北东块喇1-9注入站于2016年6月份投产 ,聚合物母液来自喇4号配制站,注入2500万高分子量聚合物,共有注入泵76台,注聚泵采用变频控制母液流量.投产初期大部分注聚泵存在泵排量不足,达不到设计排量的情况,经分析因液力端泵腔内进入气体影响泵排量因素较大.
一、柱塞泵运行受气体影响存在问题及分析
1.柱塞泵内部结构
柱塞泵是往复泵的一种,属于容积式泵,依靠电动机通过皮带和皮带轮带动柱塞泵曲轴箱内曲轴转动从而带动曲柄连杆、十字头、十字头连杆、柱塞做往复运动,高压阀座总成的吸入口和排出口都是单向阀片.当柱塞外拉时,工作室内压力降低,出口排液阀片在弹簧和出口水压的作用下关闭,当工作室内压力低于进口压力时,进液阀片弹簧被进口管线内的液体顶开,液体被吸入工作室；当柱塞内推时,工作室压力由负压或微正压转为正压,进液阀片在弹簧和工作室容积变小的作用下关闭,工作室内压力迅速升高,当高于出口压力时,排液阀片打开,液体排出.曲轴在电动机的带动下每旋转一圈,柱塞就完成一个冲程的工作.
2.存在问题及分析
注聚泵升压介质为聚合物,来自聚合物配制站.聚合物配制站目前工艺为射流分散、搅拌熟化、外输,由于配制过程中,射流分散工艺加入了大量气体,部分气体在分散搅拌罐内来不及释放进入搅拌熟化罐,在搅拌熟化过程中,部分气体得到释放,但由于搅拌熟化过程中物料粘度很快上升,又有新的外界气体进入物料；另一方面,聚合物本身颗粒中裹挟了大量微气体,在配制过程中难以释放.配制后的聚合物裹挟大量微气体进入注入站缓冲箱,这些气体不会得到完全释放,随聚合物进入注入泵入口母液汇管再到注入泵内,在注入泵内聚集到一定程度后影响注入泵正常运行.
注入泵运行受气体影响时,表现为流量开始减少直到流量为零.由于受影响程度不一致,值班人员在得到这两种情况时,采用快速打开注入泵回流阀的操作,可部分解除气体影响,使注入泵恢复或部分恢复流量.
气体影响注聚泵排量的原因分析：
注入泵运行受气体影响,与注入泵结构有关.当柱塞外拉时,工作室内压力降低,液体内气体析出并在工作室内聚集；当柱塞内推时,工作室压力迅速升高,当高于出口压力时,排液阀片打开,液体及部分气体从上部排出.当气体聚集量达到一定量时,柱塞内推时,工作室压力上升,气体被压缩,柱塞外拉时,气体膨胀.气体膨胀时泵腔内压力加上阀片弹簧阻力大于上液压力,进液就会停止,气体压缩后的压力不足以高于出口压力时,出液停止,泵流量为零.
注入泵受气体影响程度,与聚合物原料质量、聚合物母液质量及注入泵位置等因素有关.当聚合物原料中含气较多时,就出现使用区域大面积注入泵运行故障；当聚合物母液含气量较高时,该站所辖注入站的注入泵就出现大面积运行故障；注入站母液汇管末端的注入泵运行故障较多,主要是母液在汇管内流动,析出的微气泡富集到后端；高分子聚合物母液粘度高,气体不易析出,相应的注入泵受气体影响情况较多.
二、气-液分离装置现场试验效果
1.气-液分离装置主要功能及特点
（1）设备采用智能化设计,依据泵流量、电机输出功率,变频器频率等参数变化,设计制定排气时间及排气量.
（2）采用高压电动（电磁）控制,可满足装置快速开关及系统液体的高压、高频冲击.并保留手动功能,可在线实现手自动切换.
（3）包含液力端综合诊断系统,可对液力端异常进行检测及判断,出现集气现象时能自动排出,出现卡阀等现象时可及时反馈,提醒解决.
工作原理：当自动排气装置液力端综合诊断系统接收信号诊断泵排量不足时,电动阀工作排出泵腔内气液混合体,达到快速排气的目地,使注聚泵恢复正常工作.
2.现场试验及效果
针对喇1-9注入站注聚泵出现的问题,选择位于汇管末端、问题较严重的5号注聚泵开展现场试验.2018年4月12日在5号注聚泵上安装排气装置,13日开始进行实验.该泵配注0.71m?/h位于母液汇管末端,受气体影响较大,设备频繁出现因气阻空转现象.
从上表中数据可以看出,当流量出现较大降低时,排气装置能及时将泵腔内气体排出,每次排出气-液混合物体积约0.5kg,排氣后泵运行流量可恢复到生产配注量.试验装置在现场连续运行12天,成功解决了注入站注聚泵因气阻降低流量及空转引起的一系列问题.
一是及时恢复泵的正常运行,实现平稳、连续注聚,满足开发要求；二是避免泵空转磨损,减少修泵次数；三是避免值班人员打回流操作,延长回流阀寿命,减少值班人员劳动强度；四是当柱塞泵出现缺缸运行时,可通过排气装置的排气状态及时发现,以便及时维修.
三、结论
通过对其它泵的监测,发现汇管末端的泵出现泵排量不足的情况较多且相对严重,加装自动排气装置后能有效及时的排出泵腔内气体使泵恢复正常工作,但从成本考虑单泵单井的注聚站安装成本较高,排气装置更适用于一泵多井.
参考文献
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