油气混输泵在莫北油田的适用性改进

一、概况

莫北油田油气混输泵安装在新疆油田公司石西作业区莫16#计量站, 安装目的是将离莫北转油站距离较远的莫北2区块计量站的油气通过混输泵的增压输入到莫北转油站, 从而降低系统管线压力, 保障莫北2区块扩编井的正常开井和生产。

该油气混输泵的型号为NM148SYO4S24Z系兰州螺杆泵厂引进德国技术的单螺杆泵。主要参数见表一:

它由两个主要部分组成:混输泵本体和液压站。如图

液压站是为混输泵的机械密封提供压紧力和润滑、降温作用。该泵于2010年9月安装, 运转2个月因种种原因停用, 2012年9月开始连续运行至今。

二、故障及原因分析

自2013年1月开始, 混输泵液压站的液压油时不时大量漏失, 有时也有原油混入液压油系统, 影响正常运转。

为了找到故障原因, 我们对混输泵现场情况进行调查。

1. 从一月份以来, 混输泵液压站油箱的油位有三次突然大幅度降低, 有一次整箱液压油都漏光。而液压油窜进原油的情况发生过一次。

2. 从现场观察, 液压油管路中, 只在几处连接部位发现少许液压油渗漏。看不见大量泄漏的痕迹。液压油管路的流程为:液压站-液压油出口管线-机械密封腔-液压油回流管线-液压站

3. 通过岗位员工了解, 液压油发生渗漏时, 既有正在运转时, 也有停泵后重新启泵的时候。

4. 通过调取资料, 液压油发生渗漏时, 计量站来油气的压力波动很大。

通过对上述调查进行分析, 见下表

初步判断是机械密封腔内漏, 结果会出现两种情况:

1.液压油从混输泵的机械密封腔窜入混输泵吸入室;

2.原油从混输泵的吸入室窜入机械密封腔。

对该机械密封的结构分析:属于动环背靠背式双端面机械密封从吸入室开始的排列顺序是介质侧静环—介质侧动环—大气侧动环—大气侧静环在正常工作状态下, 由液压油压力和弹簧的弹力的合力作用下, 在密封环的端面上产生一个适当的压紧力, 使两个接触端面 (动环、静环端面) 相互紧密贴合, 并在两端面间极小的间隙中维持一层极薄的液膜, 从而达到密封的目的。

机械密封腔内的压力要大于吸入室油气混合液压力。在正常工作状态下, 液压站的压力设在1.5MPa, 泵进出口的压力差是2.4MPa, 泵的进口压力通过变频调节, 控制在1.0 MPa。

当计量站来油气压力波动较大时, 油气压力就可能克服液压油和弹簧压力, 将弹簧压缩, 动环顶开, 导致动环与静环脱离, 产生间隙, 使吸入室与机械密封腔发生互窜现象。

窜液现象分析:

1.当吸入室压力瞬时升高又快速回落, 动环被顶开又能及时复位时。

有少量油气会窜入机械密封腔, 基本不影响泵的正常运行。

2.当吸入室压力瞬时升高又快速回落, 动环被顶开但不能及时复位时。开始有少量油气会窜入机械密封腔, 但很快液压油的压力高于吸入室的压力, 液压油窜入吸入室, 直到动环复位为止。

3.当吸入室压力升高持续时间较长时, 动环被顶开时。油气会持续窜入机械密封腔, 污染液压油, 使整箱液压油报废。

4、停泵, 液压站停止工作, 泵出口的余压传导至吸入室, 只克服弹簧压力将动环顶开, 动环不复位时。重新启泵时, 液压油持续窜入吸入室, 直到动环复位。

以上四种现象都发生过。

动环结构分析:

1.结构简单。

2.利用8个小弹簧给密封环提供压力。

3.遇到压力变化异常时, 会受到因弹簧弹力不均衡而导致密封环卡阻, 不能复位的情况。

三、制定解决方案

针对“目前在用的机械密封, 在结构上不适合生产实际”, 我们经过讨论, 提出解决对策方案:

1. 将密封的结构改为串联式。

2. 将介质侧密封移入吸入室, 原油为冷却和润滑剂。密封腔及内部元件的尺寸改动由厂家负责。

3. 液压站的主要功能只是为机封冷却和润滑。

我站将方案提供给厂家, 厂家经调研后同意我站的方案, 并尽快组织实施。

四、实施方案对策

5月下旬, 在厂家技术人员的指导下, 按照预定方案更换了介质侧新的机械密封, 启用后运行平稳。

机封的排列见下图。这种结构不论吸入室的压力如何变化, 动环始终紧压静环, 基本不存在反向力。如果机械密封腔混入了原油, 那基本可以断定介质侧机械密封磨损。

串联式的缺点是吸入室内的机械密封冷却靠采油井生产的油气, 液量的油气比不稳定, 降温效果要差;油气中含砂, 对机械密封的使用寿命有一定的影响。