浅论设计灌注泵的几个问题

灌注泵属离心泵的范畴。与通用离心泵的不同之处是,灌注泵往往在偏离工况下工作,输送的介质粘度大,还含有泥砂。设计灌注泵时,必须针对其工作特点,合理地选择泵的排量Q、扬程H、转速n等性能参数,以及密封装置及其结构形式等,以保证灌注泵工作稳定,满足三缸泵的吸入要求。     

钻井泵用于高粘稠油输送

多级离心泵或螺杆泵输送稠油时泵效低,吸入性能差,吸入管及排出管振动大;柱塞泵用于输送稠油时排量小,密封件寿命短,为此,将F—800、F—1300钻井泵设计成输送高粘度稠油泵。对F泵液力端进行了改进,在吸入管上增加了吸入空气包,以降低因吸入不良引起的管线振动。为便于日常维护保养、更换易损件,在靠近输油泵的吸入、排出管线上,增设了放油管线。现场应用表明,各泵站出口压力在8~9MPa,吸入口压力在1~4.5MPa,最大输送量可以达到5883m3/d,完全达到设计要求。     

不同排量下轻烃泵优化运行方案研究

轻烃外输泵既是轻烃储库生产运行重要设备,也是高耗能设备,不同额定流量的轻烃泵,能耗差异较大。针对此问题,选择某轻烃储库的轻烃泵开展现场试验。通过模拟不同排量与泵效预期曲线,在机泵最佳工况范围内增大外输流量,记录机泵电流、出口压力、流量,振动参数变化对机泵工作状态影响,分析不同排量下轻烃泵最优运行方案。优化后,减少了机泵启停频次,至少节约能耗约16.7%,降低了轻烃储库生产运行成本。     

提高离心泵调速的节能降耗

离心泵采用定压调速节能具有节能不彻底的局限性。对于已确定的泵输管路系统，应将管路特性曲线作为选择泵的扬程和排量的基础。多台泵同时运行时，变压调速和定压调速的原理不同，节能效果也不一样。变压调速的节能效果要比定压调速的节能效果显著。在离心泵的节能运转中，泵通过调速后运转在管路的特性曲线上时，既能满足管路各点所需排量及压力的需要，又可达到最佳节能效果。     

HSC40型混砂车的研制与应用

大规模压裂施工采用"一备一用"2台HSC20型混砂车存在以下问题:主施工混砂车发生故障时,操作人员切换混砂车工作量大,切换时间长,并且存在安全隐患。鉴于此,研制了HSC40型混砂车。该混砂车将2台HSC20混砂车集成在1台底盘车上,将吸入离心泵、混砂罐和排出离心泵整合为1台闭式混砂泵;通过创新设计的液压控制系统,实现液体添加动力系统的互为备用;在混砂系统上集成1套平行四连杆翻转机构,弥补了闭式混砂泵自吸能力不足的缺陷,同时又可保证井场转移过程中车辆的行驶安全。现场应用结果表明:HSC40型混砂车最大瞬时施工排量达到38 m~3/min,使支撑裂缝的压裂导通率提高了1.5~2.5个数量级。HSC40型混砂车适用于大规模压裂作业,在以页岩气开发为代表的大排量非常规压裂施工中具有较大的优势。     

高压液氮泵设备测试装置及试验方法

目前国内的测试装置只能满足低压、小排量液氮泵设备整机测试与试验需要,而对于高压、大排量液氮泵设备的测试与试验,一方面技术上很难实现,另一方面还有较高的安全风险。为此,研究了一种高压、大排量液氮泵测试装置及测试方法。介绍了高压液氮泵设备测试装置的结构及工作原理,阐述了高压、大排量液氮泵测试装置及测试方法的应用情况。应用结果表明,该测试装置可降低试验和测试风险;压力调节系统可对水力压裂设备排出的流量和压力进行调节,操作简便、精确;可以对排出压力和排量分别进行测试,得出排量与压力、输入功率与排出压力、加载压力与加载时间的关系曲线,并输出试验与测试结果。     

基于PLC控制混砂车液位自动控制系统研究

目前部分油田在加砂压裂施工作业中,还有采用手动操作的方式控制混合液面高度、砂比及砂泵排出压力和流量等参数,很难达到油井压裂施工的设计要求,误差很大。混砂车液位自动控制系统是通过PLC自动控制,实现压裂施工过程中混砂车液面高度自动控制,同时也实现了砂比、砂泵排出压力等参数的自动控制。该系统通过油田现场试验,取得了很好的效果。     

井下混砂工具地面物模试验研究

为了研究井下控砂浓度实时混砂机理,借助现场压裂设备及井下混砂工具,开展了井下混砂工具地面物模试验研究。试验方案依据井下控砂浓度工艺原理设计,按照1∶1的比例进行全真模拟,并设计、制作了可视化模拟井筒试验装置,优选了试验参数和配套设施,采用现场压裂设备完成了携砂液性能和泵注设备能力测试以及井下混砂工具性能测试试验。试验结果表明,采用常规压裂机组,使用高黏度基液携砂,可实现110%超高砂质量浓度(1 800 kg/m~3)条件下稳定泵注,井下混砂工具旋流效果明显,混砂距离在0.6 m以内。试验还发现井下混砂工具的混砂距离随着油管排量及环空排量变化而变化。该试验为混砂机理研究和现场施工方案设计提供了依据。     

往复式正排量泵的特征及其发展趋向

曲柄连杆机构传动的传统往复泵，存在排量瞬变及吸入系统惯性损耗，常用增加附属设备或增加缸数的办法来改善其吸入性能和动力特性。三缸恒排量往复泵不必配备排出空气包、吸入缓冲器和吸入灌注泵，并特别适用于三次采油工艺中注交联聚合物介质，拓宽了往复泵技术发展的领域，将与传统往复泵互相补充、各扬其长，各得其所，长期共存。     

转阀换向2台油泵驱动的液压三缸往复泵设计

针对现有的液压往复泵在换向时存在冲击问题和排量及压力的波动问题 ,提出了一种全新思路的三缸单作用液压往复泵 ,该泵采用匀速转动的转阀取代传统的液压换向阀 ;采用 2台独立的液压油泵分别用于吸入和排出冲程 ,即一台给液压缸没有活塞杆的一端供油 ,另一台给液压缸有活塞杆的一端供油。新型液压往复泵可以有效降低系统的冲击 ,完全可以实现恒排量。最后指出该泵设计时应注意的问题 ,包括应使用变量液压油泵 ,泵液压采用立式结构 ,使用HSG系列工程液压缸 ,采用外啮合齿轮传动以及采用变频调速控制等。     

真空回位增压抽砂泵研制及在煤层气井应用

煤层气井采用排水降压采气工艺,由于井底压力很低,不适合采用常规的水力冲砂工艺,只能采用捞砂泵抽取井内颗粒物。油井中常用的捞砂泵在煤层气井中使用时,由于液面较低、颗粒物量大,其工作效率很低,且很难将糊状煤粉清理干净。介绍了真空回位增压抽砂泵的结构,计算了吸入压力、最大排出压力、活塞回位力、理论排量。该泵的作业效率高,成本低,适用于煤层气井捞砂作业,在水平井中的优势显著。     

恒流量往复泵压力变化规律实验研究

随着以注聚合物驱油为主的三次采油工艺措施的推广应用,作为该项工艺中的重要设备,注入泵的应用研究也越来越引起人们的重视。针对注聚合物驱油的工艺要求,研制了新型凸轮机构恒流量往复泵。建立了恒流量往复泵的实验台,用ADS数据采集软件包分别采集了不同工况下各缸压力信号和总管内的吸入与排出压力信号,真实地反映泵的实际工作性能。从吸入总管和排出总管内压力测试结果看出,吸入和排出总管内压力波动较小,变化曲线基本上为一条直线。但随着泵压的升高,在泵的吸入和排出总管内,仍然存在一定的压力波动。通过与理论分析相比较,找出了影响恒流量往复泵压力特性的因素,以便更好地设计、生产和使用恒流量往复泵。     

SL3ZB—37HJ型恒排量往复泵的研制与应用

SL3ZB— 3 7HJ型三缸单作用恒排量往复泵是针对油田注聚合物的需要而开发的。这种新型泵采用凸轮传动机构 ,通过对凸轮廓线的设计 ,实现了恒排量输出特性 ,从根本上解决了曲柄连杆机构往复泵的排量、压力脉动问题 ,无须配备排出预压空气包、吸入缓冲器和灌注泵 ,自吸性能良好。着重叙述了这种泵的主要技术参数、工作原理及结构特点。 1 1台泵历经一年多的使用情况证明 ,泵排量恒定 ,压力无波动 ,运转平稳 ,能充分满足注聚合物工艺要求。     

超高压泵外加砂装置设计与特性仿真

油田压裂作业过程中,由于压裂泵泵送带磨砺性介质的压裂液,泵液力端磨损严重。设计一种基于射流掺混的超高压泵外加砂装置,并利用数值模拟方法对泵外加砂装置进行超高压大排量压裂作业工况仿真分析,包括抽吸特性和压降特性。结果表明:随着喷嘴直径的增加,抽吸特性与压降特性均逐渐减弱;随着面积比的增加,抽吸特性逐渐减弱但幅度非常小,而压降特性却逐渐增强。该研究成果为泵外加砂装置在压裂领域应用提供了理论指导。     

操作参数对螺旋轴流式多相泵性能的影响

用多相泵试验台架测试了泵转速、气体进口压力和含气率等操作参数对螺旋轴流式多相泵输送性能的影响。试验分析认为 ,气液混输工况下 ,提高泵转速可以提高增压 ,在一定程度上能改善多相泵的工作性能 ;含气率一定时 ,增加进口压力 ,可使多相泵增压值增大 ,泵效明显增加 ,最大含气率点后移 ,但含气率很高时 ,存在气液压力相匹配问题 ;改进缓冲罐和均化器的设计 ,有利于气液互相夹带 ,避免气囊产生 ,可改善多相泵的输送性能。     

聚合物驱杆式泵排量系数计算与分析

根据室内试验,结合杆式泵抽油特点,确定了油田应用的聚合物溶液的流变性,并建立了吸入过程中泵内压力、进液速度、进液高度和泵排量系数方程组。室内试验测试表明吸入过程中泵内压力随柱塞位移的变化基本上呈下凹非对称的抛物线形式;在有气体存在的情况下,泵内压力下降速度加快。现场实例表明,泵的排量系数受生产气油比、聚合物浓度、沉没度、冲程、冲次、泵径等多种因素影响,主要作用的因素是生产气油比、聚合物浓度和沉没度。油田实例分析与现场实践是一致的,进一步证明该理论是正确和可靠的。     

低渗透储层试油测试隔膜泵的设计

针对有杆抽油泵及液力柱塞泵的柱塞运动速度受限及易磨损等缺陷,设计了低渗透储层试油测试隔膜泵。该泵可通过地面控制系统对管内流体加压、卸压,通过与碟簧的联合作用控制隔膜囊的胀缩,实现采油功能;隔膜囊在工作过程中没有磨损,对动力液无特殊要求。该泵的工作参数可通过地面控制系统进行无级调节,以满足不同井况的工作要求。对该泵的理论排量进行分析与计算,结果表明,其排量满足技术参数要求,且可以根据油井产量的需要进行多级串接。     

液压驱动往复泵活塞运动特性分析

介绍了研制的双缸双作用液压驱动往复泵的组成及工作原理 ,并对液压驱动往复泵的活塞运动特性进行了理论分析和试验研究。试验测得的活塞运动特性曲线较好地反映了活塞运动的变化规律 ,试验结果与理论分析基本一致。试验表明 ,排出总管内的流量和压力变化平稳 ,波动较小 ,充分显示出液压驱动往复泵优越的水力特性。此外 ,还指出在设计液压缸时应尽量提高系统的固有频率和刚度 ,避免液压缸在输入阶跃流量时 ,活塞出现振荡。     

3NB-1300C型钻井泵排出管镶套修复工艺

3NB-1300C型钻井泵排出管3个进液口长期使用后,被高压泥浆流刺大而不能实现与液缸的密封。介绍了一种采用镶套方法修复3NB-1300C型钻井泵排出管的工艺,修复后的钻井泵排出管能承受高压,密封性可靠,使用寿命和性能达到原设计技术要求,节约了材料成本。