提高柱塞总成密封效果的措施.docx

提高柱塞总成密封效果的措施王海云，闵凡兵，崔晓燕，王克强（中国石化胜利油田分公司 东辛采油厂，山东 东营 ２５７０００）［ 提高柱塞总成密封效果的措施 王海云，闵凡兵，崔晓燕，王克强 （中国石化胜利油田分公司 东辛采油厂，山东 东营 ２５７０００） ［摘 要］ 在油田开发过程中，含油污水回注是保持地层压力、补充地层能量、提高原油采收率的重要工艺 措施之一。 目前，油田注水设备主要包括离心式注水泵和往复式注水泵两大类。 对于地层压力较高、渗 透 率 较 低 的油层通常采用高压往复式柱塞泵进 行 注 水。 由于高压柱塞泵的排出压力高，各部件在运行过程中承受的负荷 大，导致柱塞泵故障率高、泵的运行效率大大降低、材料消耗严重超支。 通过现场调查统计分析，得出导致柱塞泵 故障率高的主要原因是：柱塞总成的密封效果差，引起盘根刺漏严重。 结合柱塞泵的运行情况以及柱塞总成在柱 塞泵运行中的规律，对柱塞总成内密封失效的原因进行分析，提出改进性建议。 ［关键词］ 柱塞总成；密封效果；原因分析；改进效果 ［中图分类号］ＴＨ３２２ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７３－５９３５（２０１２）０４－００２２－０３ ８／４５０、５ＦＢ１８０－１９．４－６５／４３－１３．６等。 概述 高压柱塞泵属于容积式泵的一种，它是将电动 机的机械能经过柱塞泵动力端直接转化为介质的压 力能，借助柱塞在液缸工作腔内做往复运动，使泵工 作腔的容积发生周期性的变化来达到吸入和排出液 体的目的。 当柱塞向后移动时，泵工作腔内容积扩 大，压 力 降 低，排 出 阀 关 闭，吸 入 阀 打 开，泵 吸 入 液 体；当柱塞向前移动时，泵工作腔内容积缩小，压力 增加，吸入阀关闭，排出阀打开，泵 排 出 液 体［１］。 柱 塞泵的流量只取决于工作腔容积与电机的转速，理 论上与排液压力无关。 在结构上，柱塞泵的工作腔 是借助柱塞总成内的密封装置与外界隔开，通过泵 阀与管路沟通或闭合。 它的工作特性之一是可以产 生无限高的扬程，关键取决于管路和密封装置的承 压能力。 所以柱塞总成的密封效果对柱塞泵的容积 损失以及柱塞泵的效率起到决定性的作用。 高压柱 塞泵一般用 于 地 层 压 力 在 ２０～４０ ＭＰａ、注 水 量 在 １００ ｍ３／ｈ 以下 的 小 断 块 油 田。 目 前 油 田 注 水 常 用 的柱塞泵有三缸柱塞泵和五缸柱塞泵［２］，其型号主 要有３ＺＢ－２１．６／４４、３ＺＬ１２．５／２５Ｑ、ＳＤ３Ｚ８／２０Ｂ、３Ｈ－ １ 柱塞总成 柱塞总成的结构及工作原理 柱 塞 总 成 是 柱 塞 泵 液 力 端 的 重 要 工 作 部 件 之 ２ ２．１ 一，它是由密 封 函 （俗 称 填 料 盒）、柱 塞、导 向 环、弹 簧、弹簧座、压套、盘根压盖组成，通过密封压盘压装 在泵头上密封泵头工作阀腔，另一端通过方卡子与 动力端的拉杆相连接。 柱塞总成在组装过程中，首 先将导向环放在密封函的底端，起导向的作用，保证 柱塞与其相连拉杆的同心度；弹簧、弹簧座、柱塞、铜 压套放入后，将盘根加在柱塞与密封函的环形空间 内，将铜压套压入不小于 ５ ｍｍ，再将盘根压盖拧到 松紧合适即可。 其工作原理是：通过旋转盘根压盖来挤压铜压 套，铜压套压紧盘根，盘根在密封函内弹簧的作用下 被纵向挤压发生横向膨胀，从而密封柱塞与密封函 的环形空间，防止高压水刺漏及空气进入工作腔。 柱塞总成密封失效情况和原因分析 由于柱塞泵的冲次高达 ３７０ 次／ｍｉｎ，在密封函 内做往复运动的柱塞与其配合的盘根、导向环、弹簧 ２．２ ［收稿日期］２０１２－０７－０９ ［作者简介］王海云（１９６９－），女，山东沾化人，中国石化胜利油田分公司东辛采油厂技师，主要从事采油注水研究。 ２２ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５９３５．２０１２．０４．００８ 王海云：提高柱塞总成密封效果的措施座以及压套的摩擦力很大。 随着运行时间的延长，它们之间的配合间 王海云：提高柱塞总成密封效果的措施 座以及压套的摩擦力很大。 随着运行时间的延长， 它们之间的配合间隙不断加大，导致盘根刺漏严重， 从而使密封失效，增大了泵的容积损失，降低了柱塞 泵的效率。 经过对部分具有代表性的柱塞泵的运行 情况的统计分析，得出以下结论：在３４３ 次停泵工况 中，由盘根漏失造成的停泵２０６ 次，占总停泵次数的 ６０．１％ ；由柱塞磨损造成的停泵１０５ 次，占总停泵次 数的３０．６％ ；由其他因素造成停泵３２ 次，占总停泵 次数的９．３％ 。 由此可见，造成柱塞泵密封总成失效的主要原 因是柱塞磨损和盘根的漏失。 通过现场调查和数据 分析，柱塞磨损和盘根漏失主要有以下两个方面。 针对柱塞与盘根配合面的摩擦 为 了 降 低 柱 塞 及 其 配 合 运 动 部 件