注水是目前油氣開采提高采收率應(yīng)用最廣泛的開發(fā)方式。隨著油田開發(fā)進入中后期,尤其是深層油藏和低滲透油藏的開發(fā),注水的作用更加明顯,注水的工況也越來越復(fù)雜。油田注水水源多為采出水,即油井采出的含水原油(也稱釆出液)經(jīng)電脫水等工藝分離出來的含油污水?;刈⑺邆涞幕咎卣魇呛?、含懸浮顆粒含有機物及微生物和礦化度高等。但是由于油井所處區(qū)域、地層和采油工藝的不同,以及后期污水處理的方法不同,回注水的具體組成和性質(zhì)也干差萬別。
同時,不同油田或油層所需的注水壓力也不同。根據(jù)注水壓力的高低,注水可分為常規(guī)注水(小于25MPa)、高壓注水(25MPa-32MPa)和超高壓注水(32 MPa-50MPa)。惡劣的介質(zhì)條件、逐漸升高的注水壓力,以及對注水工藝運行安全穩(wěn)定性的關(guān)注都對注水泵的選型提出了更高的要求。
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目前,各大油田注水工藝中正在廣泛使用的高壓注水泵型式主要有柱塞泵、多級離心泵?,F(xiàn)在我們就注水泵用柱塞泵、離心泵的利弊分析及優(yōu)缺點對比進行介紹。
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注水泵用柱塞泵的利弊分析及優(yōu)缺點
柱塞泵的優(yōu)點:
1.高參數(shù):泵的額定壓力高、轉(zhuǎn)速高、驅(qū)動功率大
2.效率高,容積效率約95%,總效率約90%
3.長壽命
4.方便變量和多種形式
5.單位功率重量輕
6.柱塞泵的主要部件均處于壓力應(yīng)力狀態(tài),材料強度得到充分利用。
柱塞泵的缺點:
1.結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零件數(shù)量多。
2.自我吸收能力差,
3.制造工藝要求高,成本高。
4.該油對污染敏感,對過濾精度要求高,使用維護要求高。
5.大流量波動和噪聲
柱塞泵廣泛應(yīng)用于高壓、大功率系統(tǒng)和需要調(diào)節(jié)流量的場合。適用于流量較小、壓力較高的工況。但是,由于柱塞泵存在曲柄、連桿、活塞運動,其運動部件較多,磨損量很大,所以十分依賴于日常維修。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及實際使用情況統(tǒng)計,易損件的使用壽命在1000小時以下。運行過程中需要頻繁的停機更換部件,大修周期不超過12,000小時,尤其是在超高壓工況下,故障頻率更高。
柱塞泵在流量小于100m3h,壓力高于10MPa時,有較高的效率和良好的運行性能,效率一般在80%以上。由于柱塞泵結(jié)構(gòu)的局限性,隨著壓力的升高,所能實現(xiàn)的排量逐漸減小。目前主要通過增大柱塞的尺寸和增加柱塞的數(shù)量來提高流量。
隨著壓力和流量的提高,易損件的壽命縮短。在超高壓工況下選用柱塞泵,需要對泵結(jié)構(gòu)的合理性和選材提出特殊的要求。
建議在壓力超過30MPa時,流量最好能控制在30m/h以內(nèi),一般可以獲得較好的運行效果。
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注水泵用離心泵的利弊分析及優(yōu)缺點
離心泵的優(yōu)點:
1.流量連續(xù)均勻,基本無脈沖現(xiàn)象,運行穩(wěn)定,適用流量范圍大。
2.高速,可直接與電機或汽輪機連接,結(jié)構(gòu)簡單緊湊,可串、多級連接,尺寸小,低成本。
3.對雜質(zhì)不敏感,易損件少,維修方便
離心泵的缺點:
1.無自吸能力,啟動時應(yīng)充滿液氣結(jié)合。
2.不適用于小流量、大壓頭的輸送,也不適用于高粘度的輸送。
適用范圍
運輸腐蝕性或懸浮物,不適用于高粘度液體。一般來說,流量大,但揚程不高。
離心泵結(jié)構(gòu)簡單、易損件少,在設(shè)計及制造滿足使用要求的情況下,可以長周期穩(wěn)定運行。為適應(yīng)較高注水壓力的需要,注水用離心泵通常采用增加級數(shù)或提高轉(zhuǎn)速的方式來提高揚程。因此,油田注水用多級離心泵可以分為普通多級離心泵和高轉(zhuǎn)速多級離心泵兩種型式。
多級泵具有結(jié)構(gòu)簡單,運行穩(wěn)定,故障率低等優(yōu)點,建議在流量大于60m3/h的注水工況下盡量選用多級離心泵。鑒于國產(chǎn)泵受原材料品質(zhì)和加工制造水平的限制,需要對多級離心泵的轉(zhuǎn)速和軸系的長度進行合理的控制。對于超高壓小流量工況,建議可以采用雙泵串聯(lián)方案在高壓注水泵前增加一個具有較寬工作范圍的小功率增壓泵,可以使高壓注水泵在高效區(qū)工作。