三元复合驱科达系列泵使用技术故障及改进

摘 要：针对三元复合驱已进入实质性工业化开采，注入泵经常出现排量不足，泵效低和盘根频繁漏失严重，影响运转时率及剪切母液降解的现象等问题，我们对泵凡尔罩和柱塞连接卡子进行技术改进，使注入泵科达KD系列技术故障问题得到有效遏制，避免柱塞进空气剪切母液，提高了机泵的容积率、运转时率和注入体系合格率，减少絮状粘团的产生，防止团絮物影响有效注入及堵塞地层。该项技术改进为油田三元复合驱注入泵的应用起到辅助作用。

关键词：泵容积；柱塞泵；降解；卡子

中图分类号：TB654 文献标识码：A

油田三元复合驱主要采用三柱塞泵进行三元注入，目前主要使用的是科达三柱塞泵。优点相对美国米罗泵结构简单，维修方便。该泵是由中美合资生产，其泵在国内各油田及化工企业广泛应用，但是在注入聚合物时，经常会出现排量不足、泵效低，油泄漏和盘根磨损频繁的严重漏失故障。注入泵停注的主要影响：影响有效注入时间及注入量，影响驱油开发连续效果。同时泵柱塞内漏进入空气，母液反复抽吸，导致容积率降低，粘损过大，严重剪切母液，使母液分子化学键能小于分子间次价力，分子链断裂，聚合物的机械降解加速，絮状粘团产生，并在井口过滤器堵塞，影响注入及堵塞地层，导致注入困难。使泵压与注入压力压差增大，聚合物降解链性反应更加严重，同时絮状物在过滤器堵塞使细菌繁殖，化学降解同时产生。使聚合物的使用量增加和影响驱油连续性的开发效果。

1 三元三柱塞泵容积效率低的原因分析及措施

1.1 三元注入泵凡尔关闭不严

三元注入泵泵凡尔关闭不严在柱塞泵中是比较常见的，可通过改变变频器频率，观察流量计的流量和压力变化，可准确判断出在该频率下泵的凡尔是否正常。

故障判断方法一。例如泵运转时观察压力表变化，压力数值由9MPa~6MPa之间变化，波动比较大，流量数值由1m3~0.8m3之间变化，波动也比较大，说明出口凡尔漏失严重。

故障判断方法二。例如停泵观察压力表变化，压力数值由6MPa变化逐渐降低到0.5 MPa，说明进、出口凡尔漏失严重。

故障判断方法三。例如泵运转时观察压力表变化，压力数值由0.6MPa~0.5MPa之间变化波动比较大，压力比较低或不起压，流量数值变化为零，说明进、出口凡尔有脱落。

1.2 注入泵容积效率效率低

注入泵容积效率效率低在柱塞泵中也是比较常见的，可通过改变变频器频率，观察流量计的流量和压力变化是否正常，或通过计算容积效率和实际流量进行数值比较，可准确判断出在该频率下泵的容积效率是否正常。

故障判断方法一。泵运转时观察压力表变化，压力数值可达到要求的压力、波动小且上升缓慢，流量变化波动平稳正常，说明进、出口凡尔基本不漏失，进、出口凡尔开度不够大。

故障判断方法二。泵运转时观察压力表变化，压力数值可达到要求的压力、波动大且上升缓慢，流量数值变化波动平稳正常，说明泵进口有堵塞现象，主要是过滤器被聚合物的絮状物堵塞，清洗过滤器安装后继续观察压力、流量变化情况是否正常。

故障判断方法三。查看泵柱塞有无漏油，说明填料密封不严，使注聚泵内漏造成聚合物严重剪切，另外：泵阀不严使聚合物在容积内反复抽吸，降低了容积效率。

1.3 注入泵进、出口凡尔罩的技术改进

三元复合驱采用三柱塞泵对高粘度聚合物（100MPa.s）进行注入。三柱塞泵可通过改变柱塞直径、频率的高低变化等方法进行排量调整，柱塞直径加大或提高变频器频率，排量也随之增加，但是排量没有增加多少。在柱塞吸入或压缩高粘度聚合物时，进、出口凡尔不能最大限度的打开，液力腔内不能及时充满聚合物或造成凡尔上下压差过大，使凡尔脱落。为避免充满程度低或凡尔脱落的现象发生，将泵进、出口凡尔罩本身的限位装置进行加工由15 mm切短预留5mm，便于弹簧定位，加大阀芯行程距离，减少高粘度聚合物进入阀腔的阻力。提高容积效率。

2 科达三柱塞泵盘根频繁漏失的主要原因分析及控制措施

2.1设计结构不够完善

科达三柱塞泵在生产中广泛应用过程中，具有是排量较大、结构简单、易于加工、制造成本低、结构紧凑、维修成本低等优点。填料函总成安装准确是关键技术，它是靠四个角螺栓固定的，主要原因是考虑安装人员拆卸、更换和安装方便。但是安装技术要求就比较高了，安装人员不易掌握或安装过程认真程度不够，紧固螺栓松紧不一，使总成倾斜，造成柱塞不同心，加速了盘根的磨损。如果改进螺帽的长度增加6.5mm就可以解决安装偏心的问题。

2.2柱塞与连杆卡子采用强制性连接

科达泵的卡子都是采用硬性连接，总成发生偏差倾斜，造成柱塞不同心，卡子没有调整的余地，将连接杆或柱塞拉倾斜，造成油封磨损泄漏油或盘根加速磨损漏失。同时油泄漏发现不及时，会造成损坏轴瓦，严重的会造成动力箱曲轴报废事故。

2.3科达三柱塞泵泵柱塞连接卡子的改进

科达三柱塞泵盘根填料由聚四氟乙烯和芳纶混合编织的，采用硬挤压膨胀密封的方式，盘根易漏失主要是液力柱塞和连接杆柱塞不能对中，偏差较大，超过技术规范要求0.2mm,当偏差超过技术规范值时，出现偏磨盘根填料越严重，使其盘根与柱塞密封间隙增大漏失严重，更换频繁。其原因一是结构设计不合理，四个角螺栓固定，固定的柱塞方块底座法兰悬空大，是否四角平行不易观察误差较大。二是卡子强制连接无法调整（见图3），其结构是由两个小半圆组成，当它卡在柱塞上时，在液力柱塞和连接杆柱塞不对中时，卡子不能合拢在一起强制连接，没有调整的余地。通过以上原因将连接卡子本身的结构进行技术改进（见图4），使连接卡和泵柱塞留有调整位置，达到泵柱塞和连接杆柱塞出现偏差不对中时，自行纠偏同心目的，避免盘根受力不均单边磨损漏失。保证三元队注入井平稳生产，减少了维修次数，同时也节约生产维修费用。

3 改制后效果

科达泵在 A、B站使用共42台，C 、D用5台，我们改进的泵连接卡子本身的结构，使连接卡和泵柱塞留有调整位置，达到泵柱塞和连杆柱塞自动纠偏重心目的，避免盘根受力不均单边磨损漏失。经过现场32台泵使用效果，由原来的1个月提高到6个月，没有出现严重漏失现象，泵盘根使用周期得到延长。改进47台凡尔罩内限位装置，减少高粘度聚合物进入阀腔的阻力，容积效率由79%提高到了98%，使用效果很好。保证三元注入井平稳生产，提高了设备的运转时率和注入体系合格率，获得可观经济效益10.3万元。

4结束语

通过上述两项改进，注入泵运转情况得到好转，并且取得良好的经济效益。容积效率达由79%提高到了98%。泵盘根由原来的1个月提高到6个月更换一次,每年只需要更换2次。虽然我们解决了部分问题，但这两项技术目前尚未在其它单位全面推广使用，很多的柱塞泵维持原来状况，需要我们同泵维修厂家沟通协作。可见，该项技术改进可以创造可观的经济效益，前景是非常好的。

参考文献：

[1]王鸿勋.采油工艺原理[M]，北京：石油工业出版社，1984.