[教育]油氣集輸工藝及設(shè)備進(jìn)展

1、油氣集輸工藝 及設(shè)備進(jìn)展王金剛 教授2010.10.27,一.油氣集輸背景,中國(guó)古代使用人力和馬車集油，14世紀(jì)初，陜西延長(zhǎng)、永坪、宜君等地所產(chǎn)石油均存入延安的“延豐油庫(kù)”（見(jiàn)《元一統(tǒng)志》）。20世紀(jì)40年代初期，玉門油田將井噴原油引入小山溝，筑壩儲(chǔ)集，油田氣全部放空；原油再經(jīng)磚砌渠道，利用地形高差，流進(jìn)輸油總站（外輸站）。40年代中期以后，開(kāi)始敷設(shè)出油管線，用蒸汽管伴熱，在選油站進(jìn)行油氣分離、油罐計(jì)量原油和儲(chǔ)存

2、，油田氣經(jīng)計(jì)量后，部分通過(guò)供氣管線，作為工業(yè)和民用燃料，部分就地放空。50年代以后，隨著新油田的不斷出現(xiàn)，集輸管網(wǎng)、油井產(chǎn)物計(jì)量、分離、接轉(zhuǎn)，原油脫水和原油儲(chǔ)存等工藝技術(shù)亦相應(yīng)發(fā)展。70年代，集輸工藝不斷完善，不加熱（常溫）集輸、油罐烴蒸氣回收、原油穩(wěn)定、油田氣處理和外輸油氣計(jì)量等技術(shù)都有所發(fā)展。,油氣集輸?shù)墓ぷ魅蝿?wù),將分散的油井產(chǎn)物、分別測(cè)得各單井的原油、天然氣和采出水的產(chǎn)量值后，匯集、處理成出礦原油、天然氣、液化石油氣及天然汽油

3、，經(jīng)儲(chǔ)存、計(jì)量后輸送給用戶的的油田生產(chǎn)過(guò)程。,油氣生產(chǎn)工藝系統(tǒng),（一）油氣集輸流程,油氣集輸流程：是油、氣在油田內(nèi)部流向的總說(shuō)明，即從生產(chǎn)油井井口起到外輸、外運(yùn)的礦場(chǎng)站庫(kù)，油井產(chǎn)品經(jīng)過(guò)若干個(gè)工藝環(huán)節(jié)，最后成為合格油、氣產(chǎn)品全過(guò)程的總說(shuō)明。,（二）油田集油流程舉例,1、雙管摻活性水流程,,2、三級(jí)布站單管油氣集輸流程,,3、單管環(huán)形集油流程,（1）高溫集油流程：?jiǎn)喂芗訜峒土鞒毯蛽较〗嫡沉鞒獭?4、稠油集輸流程,（2）摻蒸汽集油流程,二

4、.國(guó)內(nèi)外油氣集輸技術(shù)差距,1.生產(chǎn)工藝方面：原油管道輸送方面的差距最大，自50年代以來(lái)，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家的輸油管道基本上普及了密閉輸送工藝流程，而我國(guó)輸油工藝還普遍采用開(kāi)式流程運(yùn)行和加熱輸送工藝，能耗大。天然氣和油田氣處理工藝相差不大。油田伴生氣的回收，則靠管道將聯(lián)合站進(jìn)行原油處理生產(chǎn)的伴生氣匯集起來(lái)，由壓縮機(jī)加壓，然后進(jìn)行輕烴回收。輕烴回收一般采取輔助淺冷和高壓膨脹制冷凝液分餾生產(chǎn)工藝。天然氣地面生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，流程是：天然氣經(jīng)井口采

5、氣樹(shù)后，首先進(jìn)加熱爐加熱、然后由氣嘴進(jìn)行配產(chǎn)和節(jié)流降壓、進(jìn)集氣站分離器分離出水、砂、油等雜質(zhì)，最后經(jīng)計(jì)量后外輸。,2.生產(chǎn)設(shè)備、管理和維護(hù)手段：差距更大。國(guó)外油田在生產(chǎn)上普遍采用了先進(jìn)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控已成為慣例，如輸油管道采用SCADA （數(shù)字采集與監(jiān)控系統(tǒng)）系統(tǒng)，站內(nèi)采用DCS（分布式控制系統(tǒng)）系統(tǒng)，跟生產(chǎn)輔助的電力、通訊系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。而我國(guó)特別是東部老油田在自動(dòng)化方面還限于單件的自動(dòng)化儀

6、表的使用，除了少數(shù)生產(chǎn)設(shè)施外，自動(dòng)化基本上處于起步階段；加熱爐、輸油泵等生產(chǎn)設(shè)備陳舊落后，收發(fā)油計(jì)量誤差大，能耗也較大。 我們認(rèn)為，我國(guó)油氣集輸專業(yè)的技術(shù)水平與國(guó)外相比有相當(dāng)大的差距，總體管理技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家落后10～20年左右，而且差距有繼續(xù)拉大的趨勢(shì),三.輸油工藝及進(jìn)展,1. 概述 長(zhǎng)距離輸油管道通常是指距離長(zhǎng)、管徑大、輸量高的原油管道，輸送壓力高而且平穩(wěn)。由輸油站和管路兩部分組成，輸油站分為首站、若干中間加壓站、若干中間加熱

7、站及末站；其任務(wù)是供給油流一定的壓力能和熱能，將原油安全、經(jīng)濟(jì)地輸送給用戶；管路上每隔一定距離設(shè)有為減少事故危害、便于搶修，可緊急關(guān)閉的若干截?cái)嚅y室以及陰極保護(hù)站。,原油輸送方式 輸送原油的粘度和凝固點(diǎn)比較低，可以采用不加熱直接輸送的方式；具有較高凝固點(diǎn)和粘度的原油，就需要經(jīng)過(guò)加熱后輸送，或者經(jīng)過(guò)改性，采用不加熱的常溫輸送方式。北美國(guó)家的輸油管道多是輸送低凝點(diǎn)、低粘度原油，所以多為不加熱輸送。對(duì)于凝點(diǎn)和粘度較高的原油均采用

8、加熱輸送（如美國(guó)全美管道和科林加管道）。隨著原油流變性的研究，原油添加化學(xué)降凝劑后常溫輸送技術(shù)也應(yīng)用于一些原油管道運(yùn)行管理中。由于實(shí)際生產(chǎn)需要和常溫輸送的工藝優(yōu)越性，促使此項(xiàng)技術(shù)日趨成熟。近20年來(lái)，我國(guó)有10多條原油管道試驗(yàn)研究了添加化學(xué)降凝劑輸送技術(shù)，取得的技術(shù)成果和經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。,1.1 高凝點(diǎn)、高粘原油的輸送,我國(guó)生產(chǎn)的原油多屬高含蠟、高凝固點(diǎn)、高粘度原油。對(duì)于凝固點(diǎn)、粘度較高的原油來(lái)說(shuō)，輸送工藝可分為兩種類型：一是加

9、熱輸送，另一是常溫輸送。我們?cè)诩訜彷斔透吣?、高粘原油方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但加熱輸送有其弱點(diǎn)，一是低輸量受到熱力條件的制約，二是一旦發(fā)生事故停輸，必須立即搶修，及時(shí)恢復(fù)運(yùn)行，較長(zhǎng)時(shí)間的停輸會(huì)釀成凝管事故。,1.2 密閉輸送工藝,長(zhǎng)距離輸油管道是從開(kāi)式輸送發(fā)展到密閉輸送方式的。目前常用的有兩種?！芭越佑凸蕖边\(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)是有緩沖過(guò)程，允許調(diào)節(jié)的時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)自動(dòng)化水平要求低?！皬谋玫奖谩钡拿荛]輸油工藝改變了中間站進(jìn)旁接罐的開(kāi)式運(yùn)行方式，使全線

10、成為一個(gè)水力系統(tǒng)，可以充分利用上站壓力，節(jié)約能耗，可節(jié)約中間站儲(chǔ)油設(shè)備投資，而且也避免了旁接油罐的油氣蒸發(fā)損耗。密閉輸油工藝取決于設(shè)備的可靠性、自動(dòng)化水平和水擊問(wèn)題的解決。,1.3 優(yōu)化運(yùn)行技術(shù),優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)是國(guó)外多采取的運(yùn)行方式，在SCADA系統(tǒng)中基本上都裝有優(yōu)化運(yùn)行控制軟件，它可在不考慮調(diào)速的基礎(chǔ)上，對(duì)管道的運(yùn)行方案進(jìn)行優(yōu)化，使管道在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行，減小低輸量時(shí)的不匹配性，減少乃至消除節(jié)流損失。SCADA（數(shù)字采集與監(jiān)控系統(tǒng)）

11、,輸油泵機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行,對(duì)輸油泵機(jī)組本身進(jìn)行改造，可用拆級(jí)、車削葉輪、改變泵轉(zhuǎn)速、更新高效泵大小泵搭配，即選配合適的不同規(guī)格的輸油泵是合理確定輸油量，使輸量和泵額定輸量盡可能一致，減少節(jié)流損失，最大限度地提高泵的運(yùn)行效率,1.4 節(jié)能改造,改用先爐后泵流程改造輸油設(shè)備，提高運(yùn)行效率選用高效輸油設(shè)備輸油泵調(diào)速,1.5 SCADA系統(tǒng),SCADA（數(shù)字采集與監(jiān)控系統(tǒng)）系統(tǒng)由設(shè)在控制中心的主機(jī)、設(shè)在各站的遠(yuǎn)程控制終端（RTU）和高性

12、能的通信系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)相當(dāng)于兩級(jí)的分布式控制系統(tǒng)。80年代以前，我國(guó)長(zhǎng)輸管道基本上是常規(guī)儀表檢測(cè)，就地控制。80年代中期以來(lái)，在鐵大線、東黃復(fù)線上安裝了從美國(guó)Rexnord公司引進(jìn)的SCADA系統(tǒng)。此后，新建的長(zhǎng)輸管道大多配備了我國(guó)或引進(jìn)的SCADA系統(tǒng)。對(duì)于今后建設(shè)的長(zhǎng)輸管道，SCADA系統(tǒng)將成為必不可少的組成部分。,四.輸油設(shè)備進(jìn)展,加熱爐 輸油泵,(一)加熱爐,加熱爐是將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給被加熱介質(zhì)而使其溫度升高的一種

13、加熱設(shè)備。在油氣集輸系統(tǒng)中，它的作用是將原油、天然氣等加熱至工藝所要求的溫度，以便進(jìn)行加工和輸送。 油氣集輸生產(chǎn)最常用的加熱爐是燃油管式加熱爐，從爐型上多為方箱式。,現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的加熱爐示意圖,管式加熱爐火焰直接加熱，具有單臺(tái)功率高、升溫速度快、加熱溫度高、耗鋼量小等優(yōu)點(diǎn)。管式爐四周是用耐火磚砌筑的爐墻和成排的爐管，爐管分兩部分，直接受爐膛火焰輻射加熱的為輻射管，受煙道氣對(duì)流加熱的對(duì)對(duì)流管。爐子的燃燒器是將燃油經(jīng)機(jī)械霧化或蒸汽霧化（與水蒸

14、汽混合），在高壓下通過(guò)油嘴噴出燃燒，空氣從風(fēng)門進(jìn)入。管式爐種類較多，目前油田應(yīng)用比較多的是臥式管式加熱爐，熱負(fù)荷規(guī)格有1000kW、2000kW、2500kW。燃料以原油為主，采用輕型快裝結(jié)構(gòu)，工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)組裝。加熱爐熱效率為82％～85％。,管式加熱爐,爐,x箱式,管式加熱爐的主要技術(shù)指標(biāo)熱負(fù)荷爐管表面熱強(qiáng)度爐膛熱強(qiáng)度爐膛溫度（又稱火墻溫度）管內(nèi)流速及壓力降,箱式爐,管式加熱器示意圖,管式加熱爐優(yōu)缺點(diǎn),原油長(zhǎng)輸管道上臥式圓

15、筒式加熱爐是常用的加熱爐，該種爐型技術(shù)成熟，運(yùn)行比較穩(wěn)定，維護(hù)、檢修簡(jiǎn)單，造價(jià)低。缺點(diǎn)是熱效率相對(duì)熱媒加熱爐效率較低，存在不安全因素，爐管低溫腐蝕難以克服，爐管壽命短。,水套爐,水套爐是火筒式加熱爐，間接加熱，其工作原理是燃料在爐體下部的火筒煙管內(nèi)燃燒，熱量通過(guò)火筒煙管傳遞給中間傳熱介質(zhì)“水”，水再加熱內(nèi)有介質(zhì)流動(dòng)的盤管。水套爐單臺(tái)功率小，主要用于小流量加熱，優(yōu)點(diǎn)是使用安全，不結(jié)焦。 爐體與爐管之間用密封填料密封，松緊程度由壓蓋法

16、蘭調(diào)節(jié)。爐體上焊有溫度計(jì)插孔及壓力表和安全閥接頭。通過(guò)水箱、漏斗和平衡管給爐內(nèi)加水。爐體放在用耐火材料砌成的爐墻上，頂上敷絕熱材料保溫。油氣集輸公司氣井上使用的加熱爐多為50KW的水套爐，以生產(chǎn)的天然氣為燃料。,水套爐結(jié)構(gòu)示意圖,熱媒加熱爐,熱媒加熱爐采用間接加熱方式，即燃油先加熱一種載熱介質(zhì)—導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油再加熱原油。由主爐體和換熱器以及連接管路組成，主爐體可以是臥式或立式圓筒式加熱爐，加熱熱媒，換熱器是熱媒與被加熱介質(zhì)換熱的裝置

17、。此種加熱爐避免了爐管低溫腐蝕，安全可靠。熱媒是一種閃點(diǎn)高、凝點(diǎn)低、熱容高、導(dǎo)熱強(qiáng)的礦物油或合成油，性質(zhì)穩(wěn)定。,室內(nèi)燃燒型熱媒爐結(jié)構(gòu)示意圖,熱媒爐示意圖,熱媒加熱爐特點(diǎn),能效果顯著 適用于密閉輸油流程 間接加熱系統(tǒng)更為安全自動(dòng)化水平較高可避免對(duì)流爐管的低溫腐蝕,熱媒加熱爐應(yīng)用,熱媒加熱爐，國(guó)外40年代即開(kāi)始研制，50年代開(kāi)始大規(guī)模推廣應(yīng)用。我國(guó)在80年代開(kāi)始用于原油長(zhǎng)輸管道，目前中石油管道局、勝利油田、大港油田、遼河油田、塔里

18、木、吐哈等油田都已應(yīng)用。,熱管加熱爐,熱管是一個(gè)密閉的、具有一定真空度的管件，內(nèi)部裝有符合溫度變化范圍要求的工質(zhì)。熱管利用內(nèi)部工質(zhì)的相變傳熱，極大地提高了傳熱效果，其當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)是紫銅的數(shù)千倍，因此熱管被稱為“超導(dǎo)熱體”。,熱管加熱爐結(jié)構(gòu)示意圖,加熱爐發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),目前，我國(guó)在余熱節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用，以碳鋼—水熱管為主，如鍋爐的省煤器、空氣預(yù)熱器等，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但是碳鋼—水熱管在高溫下容易爆裂，限制了應(yīng)用范圍。 近年來(lái)，又

19、興起了無(wú)機(jī)復(fù)合熱管，它跟傳統(tǒng)的熱管（如鋼—水熱管）技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是：適用溫度范圍廣，使工作范圍擴(kuò)大到材料使用的溫度極限，可在350℃以上高溫環(huán)境下工作，不易產(chǎn)生爆管，結(jié)構(gòu)緊湊，流動(dòng)阻力小，不易堵塞，其良好的均溫性能可有效地防止煙氣酸溫度腐蝕，良好的耐熱性能可有效地提高其使用壽命。,勝利油田濱南采油廠二首站4臺(tái)加熱爐、稠油末站2臺(tái)加熱爐全部燃用重油，采用蒸汽霧化燃燒方式，冬季也由外來(lái)蒸汽加熱和霧化原油。加熱爐排煙溫度為260℃左右，采用

20、無(wú)機(jī)導(dǎo)熱熱管回收余熱后，排煙溫度降低到170℃左右?；厥占訜釥t余熱產(chǎn)生的蒸汽滿足了燃油加熱和取暖需要，節(jié)約了能量，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)還研究了利用熱管技術(shù)來(lái)改造傳統(tǒng)加熱爐的結(jié)構(gòu)，如遼河油田設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了熱管加熱爐，即運(yùn)用“火筒壁—熱管、盤管壁—熱管”的復(fù)式傳熱，強(qiáng)化了傳熱，提高了爐效，減小了爐體體積。以700Kw的regr 加熱爐為例，與同負(fù)荷的常規(guī)水套爐相比，熱效率提高10%，達(dá)到85%以上，節(jié)約鋼材40%，

21、降低造價(jià)21%，減少占地面積30%，節(jié)約投資2萬(wàn)多元。,直接加熱爐大部分是七十年代建設(shè)的，在新建加熱爐時(shí)已被淘汰，這類加熱爐體積龐大，爐管易結(jié)焦，熱效率較低。效率低的主要原因是排煙溫度偏高，爐膛為負(fù)壓，漏風(fēng)多，體積大，爐體保溫性差，導(dǎo)致散熱損失很大。方箱式加熱爐不僅效率低，另一個(gè)突出缺點(diǎn)是安全性差，爐管（特別是處于底部的爐管）易發(fā)生腐蝕穿孔，爐內(nèi)高溫火焰接觸還容易造成油管高溫強(qiáng)度降低而破裂，造成原油泄漏而極易引起火災(zāi)、爆炸事故。 熱媒

22、加熱爐實(shí)現(xiàn)了燃燒和加熱分離，安全可靠，但是由于多了熱媒傳熱環(huán)節(jié)，不僅影響到傳動(dòng)效率，熱媒的循環(huán)還需要消耗動(dòng)力。 熱管加熱爐不僅具有極高的傳熱效率，而且也可以做到燃燒加熱段和冷卻供熱段分離，既具有熱媒爐的優(yōu)點(diǎn)，而且沒(méi)有熱媒循環(huán)的動(dòng)力消耗，提高了系統(tǒng)的綜合效率，又保證了安全可靠，應(yīng)該是發(fā)展的方向。,（二）輸油泵,輸油用泵種類眾多，主要以離心泵為主，下面的幾種產(chǎn)品是用量最大、用途最廣泛的泵設(shè)備。,1、幾種泵舉例,ZA型石油化工流程泵適合輸

23、送清潔或含有固體顆粒、低溫或高溫、中性或有腐蝕性及氣液兩相流液體，尤其對(duì)于輸送各種溫度的液態(tài)石油化工產(chǎn)品，各種溫度和濃度的酸、堿、鹽溶液和其他有腐蝕性的液體尤為適用。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該產(chǎn)品技術(shù)為瑞士蘇爾壽泵公司技術(shù)。,圖1 ZA型石油化工泵,CZ型標(biāo)準(zhǔn)化工泵輸送低溫或高溫液體、中性或有腐蝕性液體、清潔或含有固體顆粒的液體，適用于石油化學(xué)工業(yè)、煉油廠、造紙廠、紙漿業(yè)和制糖業(yè)。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，該產(chǎn)品技術(shù)為瑞士蘇爾壽泵公司技術(shù)。,圖2

24、 CZ型標(biāo)準(zhǔn)化工泵,AY系列離心油泵可用在石油精制、石油化工和化學(xué)工業(yè)及其他地方，輸送不含固體顆粒的石油、液化石油氣及其他相類似的介質(zhì)。AY系列離心油泵是在老產(chǎn)品Y型系列油泵基礎(chǔ)上改造設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，初期由沈陽(yáng)水泵股份有限公司設(shè)計(jì)制造，具體結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。,圖3 單級(jí)、兩級(jí)AY系列離心油泵,圖4 多級(jí)AY系列離心油泵,IH型化工離心泵單級(jí)單吸耐腐蝕離心泵，供輸送不含固體顆粒、具有腐蝕性、私度類似水的液體，介質(zhì)溫度為-20~150℃，

25、適用用石油、化工、冶金、電力、造紙、食品、制藥和合成纖維領(lǐng)域。該產(chǎn)品為沈陽(yáng)水泵研究所組織全國(guó)聯(lián)合設(shè)計(jì)產(chǎn)品。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。,圖5 IH型化工離心泵,2、國(guó)內(nèi)外泵的進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì),以提高效率和運(yùn)行可靠性為目的，不斷改進(jìn)老產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。重視泵的水力學(xué)、汽蝕腐蝕磨損及機(jī)械設(shè)計(jì)，特別是轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。14~15年前，S u l z e r公司C F D計(jì)算流體力學(xué)方法只用于單個(gè)泵元件的性能分析，而現(xiàn)在則代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模型試驗(yàn)和流量測(cè)量作

26、為泵的設(shè)計(jì)、分析及操作性能研究的手段。該公司利用CFD方法開(kāi)發(fā)了新一代的流程泵OHH（DN~400，流量~2250m3/h,揚(yáng)程~300m,溫度-40~460℃，功率~1000kw）以及適應(yīng)低流量2~40m3/h）高揚(yáng)程（30~300m）的OHHL泵。上述兩種泵均是單級(jí)懸臂泵，完全符合API610及682的要求。K S B公司開(kāi)發(fā)了R S Y系列泵，進(jìn)口直徑可達(dá)350mm，介質(zhì)溫度350℃，無(wú)須外部冷卻系統(tǒng)。Sundyne泵為適用高

27、溫用途，采用特殊的扭矩環(huán)，可使泵在沒(méi)有任何冷卻的情況下輸送溫度高達(dá)450℃的油類，省略了冷卻和密封系統(tǒng)，增加了可靠性并易于維護(hù)。,3、泵站電腦自動(dòng)化控制,進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展，泵站的自動(dòng)化將逐步普及，泵站管理、運(yùn)行點(diǎn)的調(diào)控、故障的分析處理、過(guò)載、過(guò)流、過(guò)熱的保護(hù)等將由計(jì)算機(jī)代替人來(lái)完成。調(diào)頻變速可使泵始終處于最優(yōu)工況運(yùn)行，保證泵站最佳的運(yùn)行效益。此外，計(jì)算機(jī)在泵的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和測(cè)試試驗(yàn)中的普遍采用，對(duì)縮短設(shè)計(jì)、生產(chǎn)時(shí)間

28、，提高泵產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平具有極大的推動(dòng)作用。,4、泵的節(jié)能以及密封技術(shù)的發(fā)展,輸油泵的密封現(xiàn)狀輸油泵所輸送的介質(zhì)條件比較苛刻，一旦密封失敗，危害也非常大。因此對(duì)泵體的密封性能要求較高。近年來(lái)，泵的密封形式也有了新的發(fā)展，其常見(jiàn)的密封形式主要有：墊片密封、螺紋密封、填料密封、機(jī)械密封、油封密封等。墊片密封是泵常用的密封方法，墊片的選用主要根據(jù)泵輸送的介質(zhì)、溫度、壓力和腐蝕性等因素來(lái)確定、主要用于靜密封。螺紋密封在泵用密封有2種形式

29、，即螺紋聯(lián)接墊片密封和螺紋加填充劑密封，都用于小直徑螺紋連接的密封場(chǎng)合。使用較少。,,填料密封是將富有壓縮性和回彈性的填料放入填料函內(nèi)，依靠壓蓋的軸向壓緊力轉(zhuǎn)化為徑向密封力，從而起到密封作用。由于其結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，更換方便、價(jià)格低廉、適應(yīng)轉(zhuǎn)速、壓力、介質(zhì)寬泛，油泵中不常用，新型的填料密封正在興起。機(jī)械密封是最常見(jiàn)的一種泵用密封技術(shù)、適合轉(zhuǎn)速較高，各種不同介質(zhì)的泵密封，密封效果良好，使用壽命長(zhǎng)。油封密封是一種自緊式唇狀密封，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

30、尺寸小，成本低廉，維護(hù)方便，阻轉(zhuǎn)矩較小，既能防止介質(zhì)泄漏，也能防止外部塵土和其它有害物質(zhì)侵入，而且對(duì)磨損有一定的補(bǔ)償能力，但不耐高壓，因此一般情況下油封密封應(yīng)用在低壓場(chǎng)合的輸油泵上。,國(guó)外泵密封進(jìn)展,國(guó)外應(yīng)用變量驅(qū)動(dòng)技術(shù)。通過(guò)重新設(shè)計(jì)葉輪，改造選擇不當(dāng)或操作條件變化的泵，以使泵適應(yīng)新的工況。減少輕烴類產(chǎn)品外泄，保護(hù)環(huán)境。FLOWSERVE公司發(fā)明了一種專利結(jié)構(gòu)的QBQLZ密封，用于介質(zhì)密度為0.4~0.6的輕烴。實(shí)際是一種非接觸的油膜密

31、封.,無(wú)泄漏磁力泵及泵的多用途化,在有些石油輸送中輸送有腐蝕、有毒或稀有貴重液體時(shí)，不允許有泄漏，這對(duì)泵的軸上密封提出了更高的要求，即使采用價(jià)格昴貴的機(jī)械密封，也不可能做到無(wú)泄漏。能實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏輸送的磁力聯(lián)軸器傳動(dòng)泵，自1947年英國(guó)HMD泵公司研制成功以來(lái)，就獲得了較快的發(fā)展。目前市場(chǎng)上已出現(xiàn)功率達(dá)400千瓦的各種磁力泵產(chǎn)品。如英國(guó)HMD泵公司近年研制的兩級(jí)磁力離心泵，其Q=560m3，H=500米，輸送介質(zhì)溫度達(dá)205℃，功率達(dá)350

32、千瓦，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在也有生產(chǎn)，只是用于小排量低壓泵。,磁力泵的優(yōu)缺點(diǎn),①傳遞功率的磁材料體積大、價(jià)格貴、矯頑性低、耐溫性差?，F(xiàn)使用的鐵氧體、稀土釤鈷合金和釹鐵硼磁鐵及鋁鎳鉬磁鋼使用效果都不理想，因此，希望開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉、磁性能好、耐溫高、工藝性好的磁材料，以提高傳動(dòng)功率和適用條件。最近中國(guó)江蘇工業(yè)大學(xué)研究了一種在轉(zhuǎn)子槽中坎銅條，類似鼠籠式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的新型磁力聯(lián)軸器，能消除介質(zhì)溫度對(duì)其磁性能的影響，可用于輸送較高溫度介質(zhì)的泵中。,②密封隔套的磁

33、損失大、強(qiáng)度低。隔套所用材料有金屬和非金屬兩類。金屬隔套雖強(qiáng)度高，但套內(nèi)渦流損失大，一般正常損失為總傳動(dòng)功率的15%~ 18%，多采用高電阻材料的薄套，如鉻鎳鉬不銹鋼及哈氏合金等；金屬材料的第二個(gè)大問(wèn)題是耐腐蝕性差，價(jià)格高，因而小型泵多用非金屬材料。非金屬材料沒(méi)有渦流損失，磁傳遞效率高，耐腐蝕性好?，F(xiàn)行使用的有聚偏二氟乙烯等合成材料和陶瓷。由于非金屬材料強(qiáng)度低，以增加套厚來(lái)提高強(qiáng)度又會(huì)影響磁傳動(dòng)效率。,③軸承的壽命低。由于所采用的滑動(dòng)軸

34、承用輸送液體介質(zhì)潤(rùn)滑冷卻，因而容易磨損、發(fā)熱乃至燒壞。軸承材料有碳化硅對(duì)碳化硅、純碳襯套對(duì)不銹鋼、聚四氟乙烯襯套對(duì)不銹鋼等，其使用效果并不理想。,5、輸油泵調(diào)速的進(jìn)展,多年來(lái)，世界各國(guó)都極重視高速泵的研究開(kāi)發(fā)。提高泵轉(zhuǎn)速不僅能提高泵的流量、揚(yáng)程，而且可大大縮小泵體積、減輕泵重、節(jié)省原材料和能源的消耗（轉(zhuǎn)速提高一倍，體積縮小1/3，重量減輕50%~60%）。如前蘇聯(lián)口徑為2.6米的軸流泵，由于轉(zhuǎn)速高，其流量接近日本4.2米口徑泵的流量，單

35、級(jí)揚(yáng)程達(dá)26米。日本已計(jì)劃在21世紀(jì)將蓄能泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高，達(dá)到提高功率、流量、揚(yáng)程并節(jié)省泵站建設(shè)費(fèi)用的目的。,(1) 采用變頻器調(diào)速可使泵平穩(wěn)無(wú)級(jí)變速到需要轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，操作十分方便。(2)通過(guò)調(diào)頻使泵實(shí)行軟啟動(dòng)，可減小啟動(dòng)的機(jī)械沖擊和電網(wǎng)沖擊。(3)通過(guò)調(diào)頻變速調(diào)節(jié)泵的流量、揚(yáng)程，可使泵始終處于高效點(diǎn)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的效果。同時(shí)還有利于提高泵的單級(jí)揚(yáng)程和比轉(zhuǎn)速，避開(kāi)設(shè)計(jì)制造難度大的低比速離心泵死區(qū)。另外，還可擴(kuò)大一臺(tái)泵的使用范

36、圍，減少產(chǎn)品規(guī)格，利于生產(chǎn)和使用。(4)自吸泵可通過(guò)調(diào)頻提高自吸工況轉(zhuǎn)速來(lái)提高泵的自吸性能。(5)可同時(shí)考慮過(guò)載、過(guò)溫、過(guò)壓等保護(hù)功能。,變頻調(diào)速器應(yīng)用技術(shù)面臨的問(wèn)題,①價(jià)格高、體積大、適用功率范圍不寬。②增速后泵內(nèi)液體速度增大會(huì)加劇流道的磨損和汽蝕損壞。③與泵配套的高速電機(jī)則因體積縮小而減小了冷卻面積，冷卻效果變差。另外，泵葉輪和電機(jī)轉(zhuǎn)子與空氣摩擦產(chǎn)生的噪聲頻率也會(huì)因轉(zhuǎn)速的增高而成比例增大。這些都是有待今后來(lái)解決的重要技術(shù)課題。

37、,節(jié)能調(diào)頻器在輸油線路的應(yīng)用,輸油泵調(diào)速方式有變頻調(diào)速和液力偶合器、滑差離合器等種類，變頻調(diào)速技術(shù)在中小型電機(jī)上使用較多，而輸油常用的是高壓（6KV）大電機(jī)，變頻調(diào)速器的成本較高；目前使用較多的是液力偶合器。,滑差離合器曾在濮臨線首站的濮陽(yáng)站應(yīng)用，效果很好。這類動(dòng)態(tài)調(diào)速裝置成本低，操作簡(jiǎn)單，很受一線工人的歡迎。其不足之處：一是效率和變速比成反比，即高效區(qū)的調(diào)速范圍小；二是可控性能差。,變頻調(diào)速的應(yīng)用舉例東北輸油管理局1986年在鐵

38、大線改造中從德國(guó)引進(jìn)了三套1750kW的變頻調(diào)速器，分別安裝在沈陽(yáng)、大石橋、瓦房店三站，解決了全線的節(jié)流問(wèn)題。該裝置操作簡(jiǎn)便，節(jié)能效果好，在當(dāng)時(shí)輸量較滿的情況下，每天仍可節(jié)電2500度左右，三年多收回了30萬(wàn)美元一套的投資。而且調(diào)速技術(shù)的使用也使全線的技術(shù)水平和管理水平有了較大的提高。,為了克服泵管壓差,節(jié)能降耗,大慶油田葡北油庫(kù)2002年在3#、4#外輸泵上安裝了兩臺(tái)西門子ABB C600型變頻器。選用變頻裝置前, 葡北油庫(kù)有輸

39、油泵4臺(tái),工作泵壓為1·3MPa,匯管壓力為0·5MPa,工作頻率為50Hz,平均輸油量500m3/h,電流平均為330A,日耗電量3700kW·h,且人工頻繁開(kāi)關(guān)閥門,勞動(dòng)強(qiáng)度大,泵壓控制困難。3#、4#外輸泵變頻裝置開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)后,工作頻率為42Hz平均輸油量500m3/h,電流平均為230A,日耗電量2060kW·h。在采用變頻調(diào)節(jié)前,富余能量只通過(guò)閥門節(jié)流來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的水力、能量平衡,造成了能

40、源的嚴(yán)重浪費(fèi)。采用變頻調(diào)節(jié)后,通過(guò)變頻調(diào)速裝置的拖動(dòng),降低了電機(jī)的實(shí)際負(fù)載(所需實(shí)際負(fù)載就是機(jī)泵的運(yùn)行負(fù)荷),從而節(jié)約了能源,優(yōu)化了系統(tǒng)運(yùn)行效率,避免了“大馬拉小車”的狀況。從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看:采用變頻技術(shù)前,月耗電量約為11·5×104kW·h,年耗電費(fèi)約為55.2萬(wàn)元。采用變頻技術(shù)后,月耗電量約為63000kW·h,年耗電費(fèi)約為30·2萬(wàn)元,節(jié)電率為44%。變頻裝置投資約50萬(wàn)元,年節(jié)

41、省電費(fèi)為25萬(wàn)元,回收期約為2年。,6、國(guó)內(nèi)管線輸油泵的應(yīng)用舉例,庫(kù)鄯線的主要輸油設(shè)備給油泵和變頻調(diào)速輸油主泵分別是從日本和德國(guó)引進(jìn)的，具有配備檢測(cè)儀表完善、故障保護(hù)靈敏、維修周期長(zhǎng)（2萬(wàn)ｈ以上）、運(yùn)行效率高（泵效為85%～86%）等特點(diǎn)；輸油工藝流程上使用的電動(dòng)閥門是從意大利引進(jìn)的；35kV、6kV電氣開(kāi)關(guān)及其監(jiān)控系統(tǒng)是德國(guó)1994年以后投放市場(chǎng)的產(chǎn)品（第三代智能化SF6絕緣全封閉真空開(kāi)關(guān)）；自動(dòng)化系統(tǒng)是從加拿大引進(jìn)的代表油氣管道

42、和供配電系統(tǒng)最新自控水平的開(kāi)放型監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)，美國(guó)著名的全美管道和科洛尼爾成品油管道都經(jīng)過(guò)改造使用了這套系統(tǒng)；光纜通信系統(tǒng)也引進(jìn)了芬蘭諾基亞公司的先進(jìn)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)設(shè)備（光端機(jī)系統(tǒng)）。,鐵秦線原先用的輸油主泵為DKS750/650水平中開(kāi)三級(jí)離心泵，額定流量750m3/h，額定揚(yáng)程550m，泵效75％ （實(shí)際運(yùn)行泵效率69% ），該泵有3m吸入能力，不需要喂油泵。 后來(lái)引入DZS高效輸油泵，實(shí)際運(yùn)行測(cè)試效率達(dá)到84.

43、14%，比原來(lái)的DKS泵效率69%提高13～15% .,大慶至撫順輸油管道輸油主泵采用新試制的國(guó)產(chǎn)400KD-250×2水平中開(kāi)雙級(jí)離心泵，每站三臺(tái)，兩開(kāi)一備，該泵需要0.2MPa正壓進(jìn)泵，所以設(shè)兩臺(tái)喂油泵，一開(kāi)一備。 運(yùn)行效果良好。,7、海上輸油泵進(jìn)展,海上現(xiàn)在主要采用多項(xiàng)油氣混輸泵雙螺桿多相泵螺旋軸流多相泵反轉(zhuǎn)軸多相泵直線驅(qū)動(dòng)活塞泵,多相泵概述,多相流混輸泵是一種專門用于輸送原油產(chǎn)出物的設(shè)備, 與分離方法相比, 它

44、不需要增加分離裝置, 可使原油產(chǎn)出物直接輸送到加工基地,特別適用于原油混合物的遠(yuǎn)距離輸送,在海上石油的開(kāi)發(fā)中, 可節(jié)約大量的資金。伴隨著對(duì)多相流動(dòng)規(guī)律的研究和認(rèn)識(shí),國(guó)外已開(kāi)發(fā)出用于海上原油混送的多相流混輸泵, 這種產(chǎn)品可以連續(xù)輸送含氣率從0 (指100 %液體) 到1 (指100 % 氣體) 的介質(zhì),非常適于惡劣的海上油田開(kāi)采條件, 其突出的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約能源和節(jié)約資金。我國(guó)在多相流混輸泵產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方面還處于空白, 多相流混輸泵主要依賴于

45、進(jìn)口, 消耗著大量的外匯, 因此, 研究和開(kāi)發(fā)多相流混輸泵對(duì)我國(guó)海底石油開(kāi)發(fā)有著十分重要的意義。目前常用多相泵如下：,雙螺桿多相泵,螺桿泵屬于容積式泵。雙螺桿泵具有強(qiáng)制輸氣(液) 的特點(diǎn),因而無(wú)論含氣率如何變化,都可以強(qiáng)制性地將油氣從入口經(jīng)過(guò)壓縮腔壓縮再推到排出口,性能不會(huì)因?yàn)楹瑲饴实奶岣叨蠓陆?所以它可以輸送含氣率較高的混合物。其在設(shè)計(jì)上利用氣體的壓縮性成功地降低回流損失,提高了泵的容積效率。這種泵在輸送多相流時(shí)采用了氣體壓

46、力漸進(jìn)升高的方式,進(jìn)口處壓力升高緩慢,而出口處壓力升高較快,因而進(jìn)口處回流損失較小,而回流則用于減少輸送介質(zhì)的含氣率,增大出口壓力。雙螺桿泵的兩根轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)互不接觸,能輸送含固體砂粒的氣液混合物。其應(yīng)用也是最廣泛的,但也存在輸送流量較小,對(duì)泥沙敏感,螺桿外緣與缸體磨損后壓力迅速降低,致使該型泵工作可靠性低、維修量大、壽命低、運(yùn)行成本高等問(wèn)題。,,,,螺旋軸流多相泵,螺旋軸流泵是借鑒了輸送純液體的泵和純氣體的壓縮機(jī)的原理而創(chuàng)造出來(lái)的,他

47、可以輸送液體、氣體、氣液混合物。其基本作業(yè)原理是使多相流體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中獲得動(dòng)能,并通過(guò)導(dǎo)葉的擴(kuò)壓作用實(shí)現(xiàn)動(dòng)能向壓力能的轉(zhuǎn)換,同時(shí)調(diào)整多相流體流動(dòng)狀態(tài),為下一壓縮單元的正常工作提供保證。通過(guò)流道的優(yōu)化設(shè)計(jì)有效地減緩了多相介質(zhì)利用葉片對(duì)油氣混合物產(chǎn)生升力而進(jìn)行的加壓,其螺旋型的葉輪和整流器又強(qiáng)迫輸送介質(zhì)沿軸向運(yùn)動(dòng),有效地防止氣液兩相介質(zhì)在流道內(nèi)分離,從而保證均勻流動(dòng)的要求。由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn),進(jìn)入葉輪中的介質(zhì)被加速,加速的介質(zhì)經(jīng)

48、過(guò)整流器時(shí),速度降低,其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能,從而使輸送介質(zhì)每經(jīng)過(guò)一個(gè)單元級(jí),便增加一部分能量。在葉片式多相泵中,壓力的不斷增加是通過(guò)能量傳遞和轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)的。,反轉(zhuǎn)軸多相泵,反轉(zhuǎn)軸多相泵由挪威殼牌石油公司、NAM 石油公司和福蘭墨工程公司三家共同開(kāi)發(fā)。它由兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng),一臺(tái)驅(qū)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子,另一臺(tái)驅(qū)動(dòng)外轉(zhuǎn)子,內(nèi)外轉(zhuǎn)子按相反方向旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輸送排量大,一般可滿足“濕氣”增壓的要求。此外,這種泵每單位長(zhǎng)度的增壓能力為常規(guī)多級(jí)裝置的兩倍

49、以上。目前,排量為6 400 m3/ d 的樣泵已通過(guò)了油田試驗(yàn),并且已在NAM 石油公司所屬的Delier 油田安裝運(yùn)行。32 000 m3/ d 排量的多相泵正在福蘭墨工廠進(jìn)行試驗(yàn)。,直線驅(qū)動(dòng)活塞泵,直線驅(qū)動(dòng)活塞泵是MEPS (多相電驅(qū)動(dòng)增壓泵站)混輸項(xiàng)目研制開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品[3 ] 。MEPS 項(xiàng)目是福蘭墨工程公司與美孚石油公司合作的一項(xiàng)混輸項(xiàng)目。該多相泵采用成熟的往復(fù)活塞泵原理,結(jié)合新的直線電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)而成。控制系統(tǒng)可確保達(dá)到

50、所要求的活塞速度并控制活塞的滑動(dòng)沖程長(zhǎng)度。這種多相泵通過(guò)改變活塞直徑和馬達(dá)額定值,便可實(shí)現(xiàn)很寬范圍的壓力和排量。這種泵/ 馬達(dá)組合設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)為:能輸送各種流態(tài)和0～100 %含氣體積率的流體;泵/ 馬達(dá)組合設(shè)計(jì)的總效率達(dá)90 %以上;只有一個(gè)低速運(yùn)動(dòng)部件;機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、耐用。這種多相泵的樣泵于1993 年10 月運(yùn)往得克薩斯州米德蘭Salt Creek 陸上油田安裝,并于1994 年2 月正式投入試驗(yàn) 。,國(guó)外海上多項(xiàng)輸油泵進(jìn)展

51、,井底多相泵英國(guó)偉亞泵公司是開(kāi)發(fā)海底多相螺桿泵的主要參與者。1992 年,該公司為其多相泵開(kāi)發(fā)出新的硅鎢部件并開(kāi)始為新一輪試驗(yàn)重造其樣泵。但是,一年后該公司宣布,如果它的經(jīng)營(yíng)者和資助者不再提供資助的話,它將放棄經(jīng)過(guò)10 年努力的多相泵工程并集中力量開(kāi)發(fā)井下泵。偉亞泵公司決定不再獨(dú)自繼續(xù)該工程的原因是,認(rèn)為多相泵的未來(lái)市場(chǎng)不大,不愿單獨(dú)承擔(dān)投資開(kāi)發(fā)的金融風(fēng)險(xiǎn)。 從此,英國(guó)偉亞泵公司與德士古英國(guó)有限公司,開(kāi)始了一項(xiàng)液動(dòng)井底多相泵

52、的開(kāi)發(fā)工程。開(kāi)發(fā)工程分兩個(gè)階段進(jìn)行。,,第一階段的開(kāi)發(fā)工作是,設(shè)計(jì)、制造井底多相泵樣機(jī)并在偉亞Allwoa 研究實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)設(shè)施上用氮?dú)夂退幕旌衔镞M(jìn)行試驗(yàn)。第一階段的開(kāi)發(fā)工作已完成。試驗(yàn)時(shí),多相泵采用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。試驗(yàn)表明,井底多相泵性能好,可輸送含氣率達(dá)60 %以上的混合物。第二階段的開(kāi)發(fā)工作是,在德士古公司設(shè)在美國(guó)得克薩斯州漢布爾的多相流試驗(yàn)回路上對(duì)一臺(tái)透平驅(qū)動(dòng)的樣機(jī)泵進(jìn)行試驗(yàn)。 英國(guó)偉亞泵公司開(kāi)發(fā)的液力驅(qū)動(dòng)井底多相泵為一種

53、多級(jí)軸流透平驅(qū)動(dòng)的多級(jí)離心泵,如圖1 所示。透平的動(dòng)力液由地面泵提供,可以是處理后的海水、采出水或采出油,其選擇取決于哪種應(yīng)用最方便。增壓后的動(dòng)力液經(jīng)一個(gè)單獨(dú)的通道被泵送至井底,動(dòng)力液通過(guò)透平后與采出物混合返回地面。在透平和多相泵內(nèi),如果泵是一個(gè)穩(wěn)定的液壓靜力軸向軸承排列,那么,動(dòng)力液被輸給泵的級(jí)間軸承和泵末端的平衡鼓。透平和泵未端平衡鼓的設(shè)計(jì)可確保旋轉(zhuǎn)部件處于軸向液壓衡,圖1 　液力驅(qū)動(dòng)井底多相泵,井底多相泵的應(yīng)用,美國(guó)阿莫克東方石油

54、公司在開(kāi)發(fā)中國(guó)海上流花油田中首次采用了井底多相泵。,國(guó)外油氣混輸泵技術(shù)開(kāi)發(fā)與運(yùn)用,螺旋軸流泵是法國(guó)石油研究院(LFP) 、挪威國(guó)家石油公司(Stator 1) 及法國(guó)道達(dá)爾(Total) 石油公司三方聯(lián)合投資的“海神( (Poseidon) ”多相混輸技術(shù)研究項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)的一種混輸泵,許多文獻(xiàn)稱之為“海神泵”?！昂Ｉ癖谩睂儆谌~片泵,它由若干級(jí)壓縮單元組成,每個(gè)壓縮單元包括一個(gè)葉輪和一個(gè)整流器,當(dāng)輸送介質(zhì)進(jìn)入葉輪后,由于葉輪的旋轉(zhuǎn),介質(zhì)被

55、加速獲得動(dòng)能,而當(dāng)加速的介質(zhì)通過(guò)整流器時(shí),速度減小,動(dòng)能被轉(zhuǎn)化為壓能,介質(zhì)每通過(guò)一個(gè)單元級(jí),便增加一部分能量。與容積式泵的根本區(qū)別在于其壓力的增加不是由單元級(jí)體積的變化所引起,而是由能量的傳遞和轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)的。,意大利新比隆公司在埃尼集團(tuán)的資助下生產(chǎn)了一種膜片式混輸泵。它是一種往復(fù)式泵,由常規(guī)軸向活塞泵改進(jìn)而來(lái),有兩個(gè)泵腔?；钊煤万?qū)動(dòng)電機(jī)均沉沒(méi)在液體中,一個(gè)彈性膜片將液壓油與多相流體隔開(kāi),控制系統(tǒng)控制液壓油從一個(gè)腔排入另一個(gè)腔。,1994

56、 年在北歐挪威的Draugen 平臺(tái),采用螺旋軸流式油氣多相泵,安裝在距中心平臺(tái)10 km ,水深270m 的油井中,海底油氣多相泵的應(yīng)用,使該油田的油水總產(chǎn)量從1 900 m3/ d , 上升到3 100 m3/ d , 提高了60 % 。,國(guó)內(nèi)多相泵進(jìn)展,我國(guó)目前正在研究和推廣多相流技術(shù) 利用多相泵和多相混輸,可以擴(kuò)大集輸半徑,使邊際油田納入已建的集輸系統(tǒng),充分利用現(xiàn)有已建設(shè)施來(lái)減少投資和操作費(fèi)用,使邊際小油田開(kāi)發(fā)變得經(jīng)濟(jì)有效。目前

57、多相泵在陸地應(yīng)用已逐步推廣,但還未應(yīng)用于灘海油田建設(shè)中。隨著計(jì)量技術(shù)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的分離計(jì)量裝置將會(huì)逐漸被不分離計(jì)量裝置所替代。目前,國(guó)外已有幾十套商業(yè)性產(chǎn)品應(yīng)用于海上油田,而我國(guó)在此方面目前正處于研制和試驗(yàn)階段。,多相流技術(shù),多相泵的研制趨于成熟,應(yīng)用范圍逐步推廣。多相計(jì)量技術(shù)發(fā)展較快,已進(jìn)入商業(yè)性階段。石油大學(xué)編制的油氣混輸工藝計(jì)算軟件通過(guò)將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行的兩相流管道相比較,誤差小于20%。在油、氣、水三相混輸及相態(tài)劃分和轉(zhuǎn)相

58、點(diǎn)的研究上也取得了一定進(jìn)展。,五.天然氣集輸,天然氣集輸天然氣是埋藏在地下的一種可燃?xì)怏w，是以多種低碳飽和烴為主的氣體混合物，其主要成份為甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、戊烷及微量的重碳?xì)浠衔锖蜕倭康钠渌鼩怏w，如氮?dú)?、二氧化碳、一氧化碳、氦氣、硫化氫、水汽等?天然氣從生產(chǎn)來(lái)源上一般分為氣層氣和油田伴生氣兩類。氣層氣是從氣田開(kāi)采出來(lái)的天然氣，其中甲烷含量占總體積的90%以上；油田伴生氣則是指從油田中和石油一起開(kāi)采的可燃?xì)怏w，亦稱

59、石油氣。石油氣的成份和氣田氣差不多，但重碳?xì)浠衔锏暮縿t較氣田氣高，甲烷含量一般占總體積的80%-90%。一般來(lái)說(shuō)天然氣中甲烷含量大于90%的稱為干氣或貧氣。甲烷含量低于90%，而乙烷、丙烷等烷烴的含量在10%以上的稱為濕氣或富氣。,（一）天然氣地面集輸工藝,來(lái)自氣井的天然氣在集氣站進(jìn)行加熱、降壓、分離、計(jì)量后進(jìn)入天然氣處理廠，脫除水、硫化氫、二氧化碳，然后進(jìn)入壓氣站，除塵、增壓、冷卻，再輸入輸氣管道。在沿線輸送過(guò)程中，壓力逐漸下降，

60、經(jīng)中間壓氣站增壓，輸至終點(diǎn)調(diào)壓計(jì)量站和儲(chǔ)氣庫(kù)，再輸往配氣管網(wǎng)。氣田井口壓力降低時(shí)，則需建礦場(chǎng)壓氣站增壓站。輸氣管道系統(tǒng)流程圖如下圖所示。,輸氣管道系統(tǒng)流程圖,（二）天然氣集輸工藝主要設(shè)備,氣嘴壓縮機(jī)組,一）氣嘴,氣嘴是氣井地面流程的重要部件，用于調(diào)節(jié)控制氣井的產(chǎn)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，有多種情況要求限制氣井的產(chǎn)量，如防止底水錐進(jìn)、地層出砂以及控制井口壓力，以滿足地面設(shè)備的耐壓要求或防止生成水化物等。高壓氣體在氣嘴中的流動(dòng)處于“臨界流”狀態(tài)，

61、此時(shí)，氣嘴下游壓力變化對(duì)氣井產(chǎn)量沒(méi)有影響。,氣嘴的形狀,常用的氣嘴呈圓柱孔狀，孔徑根據(jù)配產(chǎn)的需要而定，勝利油田一般在3mm左右。除了氣嘴之外，還有針型閥，四川氣田多用針形閥，其優(yōu)點(diǎn)是便于調(diào)節(jié)，不像氣嘴那樣需要停井、拆卸、更換等操作；其缺點(diǎn)是不耐磨，非常容易被刺壞，因此，四川氣田的一些高壓高產(chǎn)井也開(kāi)始改用直孔狀氣嘴。 氣嘴的形狀還有文丘里噴管狀。要達(dá)到臨界流狀態(tài)，氣嘴后的壓力應(yīng)在氣嘴前壓力的60%以下，而使用文丘里噴嘴，則在85%以下即

62、可，從而減小了氣嘴的能耗，延長(zhǎng)了臨界流的范圍，適用于低壓氣井。,氣嘴類型,1、耐磨氣嘴陶瓷氣嘴的外套仍是鋼材，內(nèi)芯是陶瓷。陶瓷與鋼件之間過(guò)盈配合，結(jié)合緊密。在氣嘴的出口端有一個(gè)臺(tái)階，裝配面還涂抹了膠粘劑，這樣形成三保險(xiǎn)，防止陶瓷內(nèi)襯在高壓作用下移動(dòng)、脫離。 陶瓷氣嘴耐磨性很好，大大延長(zhǎng)了氣嘴壽命，提高了氣井的安全系數(shù)，使一些嚴(yán)重出砂井恢復(fù)了生產(chǎn)，使用壽命可達(dá)兩年以上，值得在出砂氣田推廣應(yīng)用。,2、井下活動(dòng)氣嘴 氣嘴大多安裝在井口，

63、進(jìn)加熱爐之前。1988年，四川石油管理局發(fā)明了井下活動(dòng)氣嘴，即把氣嘴安裝在井下油管內(nèi)。 井下活動(dòng)氣嘴是指將通常安裝在井口地面的氣嘴改為安裝到井下油管內(nèi)，利用了地?zé)?，省掉了井口地面加熱爐，節(jié)約燃?xì)?，降低了生產(chǎn)建設(shè)成本。但是井下氣嘴的更換比較麻煩，故在出砂、出水較多的氣井盡量不使用井下氣嘴，而且地?zé)岬募訜嵝Ч邢?，不適合寒冷地區(qū)。,二）壓縮機(jī)組,機(jī)械增壓法所使用的設(shè)備是天然氣壓縮機(jī)。壓縮機(jī)在原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)，將天然氣 引入壓縮機(jī)，在壓縮

64、機(jī)轉(zhuǎn)子或活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)一定的機(jī)械能轉(zhuǎn)換和熱力變換過(guò)程，使天然氣的壓能增加，從而達(dá)到增壓目的。氣體壓縮機(jī)的種類很多，如往復(fù)式、離心式、螺桿式等等,1、國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)組現(xiàn)狀,伴隨著天然氣在工業(yè)和民用上的逐步推廣普及，我國(guó)進(jìn)入了輸氣管道的大發(fā)展時(shí)期，陜京線、西氣東輸、澀寧蘭、忠武線以及蘭銀線等輸氣管道相繼建成投運(yùn)，西氣東輸二線也已開(kāi)工建設(shè)。隨著天然氣管道建設(shè)的快速發(fā)展，天然氣管道系統(tǒng)增壓用壓縮機(jī)組達(dá)到了相當(dāng)多的數(shù)量，對(duì)壓縮機(jī)組的需

65、求量也日益增加。目前，國(guó)內(nèi)天然氣管道上在用的壓縮機(jī)組絕大多數(shù)為國(guó)外公司生產(chǎn)制造。國(guó)內(nèi)天然氣管道工程的很大一部分投資均花費(fèi)在購(gòu)買國(guó)外設(shè)備上，且運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用居高不下，在國(guó)家戰(zhàn)略能源輸送上受制于人。而國(guó)內(nèi)設(shè)備廠家由于技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)的不足，很難與國(guó)外廠家競(jìng)爭(zhēng)。自1982年7月，我國(guó)首次安裝試運(yùn)于天然氣集輸工程的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)—壓縮機(jī)組在四川興3井建成投產(chǎn)以來(lái)，天然氣氣田增壓工作得到了迅速發(fā)展，不僅在四川13個(gè)氣田建了增壓站，而且在中原、遼河、大慶、

66、勝利、長(zhǎng)慶、華北、大港等油田，增壓站也迅速增加。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到1999年底，全國(guó)共有氣田天然氣增壓機(jī)組260多套。,2、國(guó)內(nèi)外天然氣管道壓縮機(jī)組差距分析,壓縮機(jī)組為天然氣的輸送提供動(dòng)力，是輸氣管道的心臟，輸氣管道的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于壓縮機(jī)組的可靠性和性能。在天然氣輸送管道特別是新建管道上，主要使用的是離心式壓縮機(jī)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)主要是燃?xì)廨啓C(jī)和大功率變頻電動(dòng)機(jī)。下面的內(nèi)容，將分別對(duì)離心式壓縮機(jī)本體、燃?xì)廨?/p>

67、機(jī)、大功率變頻電動(dòng)機(jī)以及涉及到的成套設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行國(guó)內(nèi)外差距分析。,⑴離心式壓縮機(jī),離心式壓縮機(jī)的基本工作原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使葉輪出口的氣流達(dá)到很高流速，然后在擴(kuò)壓室內(nèi)將高速氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而使壓縮機(jī)出口的氣體達(dá)到較高的壓力。國(guó)外生產(chǎn)離心式壓縮機(jī)的廠家主要有羅爾斯-羅伊斯（RR）、索拉（Solar）、GE新比隆和曼透平（Man-turbo）等。RR公司的離心式壓縮機(jī)型號(hào)如表1所示。,由表可以看出，R R公司可以生產(chǎn)最大功率

68、從5.6-37.3MW一系列的離心式壓縮機(jī)，最大功率在15MW以下的壓縮機(jī)，其轉(zhuǎn)速范圍在9 000-13 800r/min，最大功率在25MW以上的壓縮機(jī)，其轉(zhuǎn)速范圍大約在3 600-9 500r/min，最大設(shè)計(jì)進(jìn)氣流量在11 300-106 700m3/h之間。西氣東輸用的RR壓縮機(jī)型號(hào)為RF2BB—36和RF3BB—36，分別為2級(jí)和3級(jí)。索拉公司(Solar)的全稱是美國(guó)索拉透平國(guó)際公司，為卡特彼勒全資子公司，索拉制造的離心式天