（中石化重慶天然氣管道有限責任公司，重慶 408000）

常用典型油氣混輸泵性能比較分析及認識

王磊

（中石化重慶天然氣管道有限責任公司，重慶 408000）

通過論述國內(nèi)外油氣混輸泵種類、原理、結(jié)構(gòu)，分析了不同油氣混輸泵的性能并對其優(yōu)缺點進行比較，并從油氣混輸泵性能與經(jīng)濟效益的角度對單螺桿式泵、雙螺桿式泵、內(nèi)壓縮式雙螺桿泵、擺動轉(zhuǎn)子泵等使用范圍及適用條件進行說明。

混輸泵；性能；經(jīng)濟效益

1 國內(nèi)油氣混輸泵的類型和技術特點

目前國內(nèi)主要有單螺桿式泵、雙螺桿式泵、內(nèi)壓縮式雙螺桿泵、擺動轉(zhuǎn)子泵等混輸泵。因原理和結(jié)構(gòu)不同，其性能不同。

1.1 單螺桿式混輸泵

單螺桿式混輸泵實際上就是應用于油氣水混輸工況下的普通單螺桿泵的改進。就工作原理和關鍵工作部件的設計思想而言，兩種泵沒有本質(zhì)的區(qū)別。盡管單螺桿式多相泵較普通的單螺桿泵在某些部位的設計有所改進，但單螺桿混輸泵在繼承了普通單螺桿優(yōu)點的同時，也不可避免的繼承了其短處，造成了單螺桿式混輸泵的致命的缺陷。

（1）泵的傳輸部件一個是鋼質(zhì)轉(zhuǎn)子，一個是軟質(zhì)襯套，兩者在轉(zhuǎn)子運動過程中過盈配合形成輸送介質(zhì)的密封容腔，故能氣液混輸，同時對輸送介質(zhì)中的固體顆粒不敏感，是單螺桿式混輸泵相比于雙螺桿式混輸泵最大的優(yōu)勢，對含砂量大工況有一定的應用前景。（2）單螺桿泵的轉(zhuǎn)子部件從原理上就必須是偏心轉(zhuǎn)動，因而不可能在與電機直聯(lián)的高速條件運轉(zhuǎn)，而必須借助減速機進行減速，所以整個機組較雙螺桿混輸泵復雜，機組體積遠遠大于雙螺桿混輸泵。（3）單螺桿泵增壓效果差。單螺桿泵無法滿足壓力較大工況。由于單螺桿泵只能低速運轉(zhuǎn)，限制了其向大流量、高壓力發(fā)展的趨勢。（4）單螺桿泵工作時轉(zhuǎn)子與橡膠定子處于過盈配合，必須有充分的潤滑冷卻，而對于油田油氣混輸泵工況來說，單螺桿泵很難滿足斷塞流的工況要求。

可見，單螺桿泵有較強的抗砂能力，但幾乎為零的抗干轉(zhuǎn)能力使得其很難成為真正意義上的油氣混輸泵，只在含氣量較低、斷塞流很小、時間極短的工況下有一定的市場。

1.2 內(nèi)壓縮式雙螺桿多相泵

內(nèi)壓縮式雙螺桿多相泵是從雙螺桿壓縮機改型設計完成的一種多相混輸設備，目前還未發(fā)現(xiàn)國外有相同或相類似的技術報道。

從設計原理來說，輸送介質(zhì)從泵入口到出口之間的過程中，必須按設計的內(nèi)壓比被壓縮。對于氣液比恒定、來流壓力與出流壓力比恒定的特定情況下，的確達到了同時滿足氣液兩相對增壓的不同需要，成為氣液混輸?shù)囊环N高效設備。然而，對于油田油氣混輸?shù)膶嶋H工況來說，上述的情況是不存在的。

經(jīng)過多年的改進，內(nèi)壓縮式雙螺桿混輸泵為克服設計原理上的缺陷，在結(jié)構(gòu)上作了大量的更新，在油田某些工況下也取得了一定的成功經(jīng)驗，但由于原理上的根本原因，內(nèi)壓縮式雙螺桿混輸泵要求在使用上有如下的限制。

（1）含氣率影響，在泵前須加分離器，氣液分離后，分別通過液相管和氣相管進入內(nèi)壓縮式雙螺桿多相泵，增加了流程的復雜性，投資增加50%以上。系統(tǒng)自帶一套潤滑油潤滑系統(tǒng)，增加了混輸泵的維護保養(yǎng)的難度及費用。（2）操作程序復雜。泵啟動時，涉及泵進扣閥、泵出口閥、分離器進口閥、氣相管進口閥、旁通管線上的旁通閥、潤滑油的注油閥等6個閥門的開啟、關閉以及開度大小等三種狀態(tài)，加之油泵的開機順序與上述閥門的開閉順序都有嚴格的要求，整個過程過于復雜。停機的過程也是同樣的繁瑣。（3）在泵入口的液相管道上必須安裝過濾器以防止來流中的固態(tài)雜質(zhì)對泵的損害。

1.3 雙螺桿混輸泵

雙螺桿混輸泵式從輸送液體的普通雙螺桿泵經(jīng)過特殊設計發(fā)展出來的一種油氣水混輸泵，設計原理與普通雙螺桿泵沒有本質(zhì)的區(qū)別，但其在設計中巧妙的利用了普通雙螺桿泵中存在的螺桿間隙和氣體的可壓縮性，借助于結(jié)構(gòu)上的特殊設計保證泵內(nèi)間隙的液態(tài)密封，真正實現(xiàn)了油氣水多相混輸。

（1）雙螺桿多相混輸泵完全適用從100%的氣到100%的液的不同來流工況。盡管實際工況大部分時間來流沒有這么大的變化范圍，但在規(guī)定的時間內(nèi)適應100%的氣和100%的液的工況是油氣混輸泵的基本要求，這也是雙螺桿混輸泵本質(zhì)上的優(yōu)勢。（2）油井來液可直接進入雙螺桿混輸泵。工藝流程簡單，整個系統(tǒng)體積小、重量輕、占地面積小、投資少。（3）雙螺桿混輸泵的密封由泵內(nèi)液相介質(zhì)冷卻潤滑，軸承、齒輪由油脂或油箱中的齒輪潤滑油，沒有任何附加的潤滑設備，泵機組維護工作量幾乎為零。（4）操作程序極為簡單。由于泵機組即是混輸泵與電動機，啟動泵時，只要打開進出口閥門，啟動電機即可運行。停泵后只要關閉進出口閥門即可。（5）同內(nèi)壓縮式雙螺桿混輸泵一樣，須在泵的入口管道上安裝過濾器，過濾來流中的較大粒徑的砂粒。針對這一弱項。但現(xiàn)在國內(nèi)有的混輸泵廠家已能提供相應的混輸泵專用過濾器。

表1 油田用典型混輸泵性能比較

1.4 BDHB型擺動氣液混輸泵

該泵是一種容積式泵，其轉(zhuǎn)子與定子不接觸并保持0.01～0.03mm的間隙，保證在輸送氣體時具有高的容積效率，并且不存在磨損，在結(jié)構(gòu)上采用了金屬波紋管機械密封，具有抗振能力強，輔助密封點少的優(yōu)點，并配有潤滑系統(tǒng)，保證濕潤滑油的壓力始終略高于介質(zhì)壓力，對機封密封面進行潤滑和沖洗及冷卻，使機封的使用壽命大大提高。機組配有一個儲油罐，可以保證在機封泄漏時保護軸承和機封不會損壞，保證了機組具有較高的可靠性和壽命。

（1）輸送物料的氣液比范圍大，氣液比可達0～100%，連續(xù)輸氣時間可達數(shù)小時以上，并且有較強的抗砂性能。（2）氣密性好，極限真空度可達1000Pa。（3）泵效率高，注液時大于72%，混輸時大于60%。（4）無密封件外的易損件，整機唯一的接觸摩擦產(chǎn)生于導芯與缸體，因為線過渡極低（一般<0.5m/s）且磨損不影響泵性能，故無需考慮更換。（5）高速與低速時吸入性能變化小，低達160轉(zhuǎn)/分鐘，低速時可變到的極限真空度基本無變化，可通過改變泵速成比例地改變泵的排量，適合于油田現(xiàn)場的多變的工況使用要求。（6）維護方便，可在現(xiàn)場進行泵的拆卸及更換零部件，裝配要求相對較低，不需要大型專用工具。

2 典型混輸泵性能比較（表1）

3 對混輸泵的初步認識

從以上泵性能與經(jīng)濟效益來看：（1）摻水流程的轉(zhuǎn)油站宜采用單螺桿混輸泵。摻水流程的回油管線中，氣液比低，不可能產(chǎn)生抽干氣現(xiàn)象。單螺桿泵最大的優(yōu)點是一次性投入低，抗砂能力強，維護費用低，管理方便。因此，單螺桿混輸泵的排量范圍小，進出口壓差小，介質(zhì)氣液比小的情況下，采用單螺桿混輸泵，冬季采用單螺桿混輸泵來升壓，夏季可自壓回到聯(lián)合站，從而可取消轉(zhuǎn)油站。（2）在單管集油流程中，宜采用雙螺桿泵混輸泵式擺動轉(zhuǎn)子混輸泵。該流程易出現(xiàn)抽干氣的現(xiàn)象。目前，國內(nèi)外抽干氣的泵只有兩種，其中雙螺桿混輸泵造價昂貴，維護費用高，管理要求高，較成熟；擺動轉(zhuǎn)子混輸泵價格偏宜，維修方便、費用低，但推廣較晚，目前應用的數(shù)量較雙螺桿混輸泵少，待調(diào)研。該兩種泵，排量與流程范圍大，可實現(xiàn)20km以內(nèi)不設轉(zhuǎn)油站的“一級半布站”流程。

TQ05

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