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什么是多相泵?
作者:肯富来    发布于:2019-08-07 15:43:10    文字:【】【】【
摘要:多相混输泵技术虽然开发问世已经20多年,因为涉及海下构造自然条件复杂多变,难度太大,至今依然被认为是一门年青的技术。

  海上(近海、深海)油田的石油天然气勘探开发催生了油气多相混输技术的诞生和发展。这是由于油气分开各自单独铺设管线?投资耗费过于巨大。采用多相混输技术后, 油气输送可以共用一条管线,从而大幅减少管线和设备的建设投资费用,还可以减少投运后的管线运行和监控费用。由于涉及远距离输送,所以这项多相混输技术的开发经济意义重大。多相泵是输送油气多相流的关键设备。多相流输送过程中,多相泵的工作条件十分恶劣苛刻,输送的介质是原油、海水、天然气的混合流?其中还含有固体的沙粒,所以这是一种名符其实、真正意义的“气液固”三相流泵。

多相泵的发展概况

  多相混输泵技术虽然开发问世已经20多年,因为涉及海下构造自然条件复杂多变,难度太大,至今依然被认为是一门年青的技术。多相泵在现场运行中即使在海下油井口适中的含气率下(含气率不超过90)仍可能在一天中会几次遇到持续较长时间(例如不超过2小时)100的气相,即在干转下运行,这时泵内部动静零件之间会因干摩擦引起高温升而咬合破坏,造成停机,多相泵进出口机械密封时刻直接经受不均质(油气)多相流的温差变化(热冲击),导致密封端面暂时泄漏甚至密封故障失效。这些似是无法解决的技术难题迫使各大石油公司一直把突破油气混合流输送技术列入公司的发展战略。

多相泵的种类

  现在可以成功地投人工业生产的主流泵型主要是两种:一种是属于同转动力式泵的螺旋轴流式多相泵,另一种是属于容积式泵的双螺杆多相泵。这两种基本类型截然不同的多相泵,各有优势和弊端,应用时需要审时度势具体分析。

  螺旋轴流多相泵的排出流量,比双螺杆多相泵大得多,结构紧凑;能够在高含沙量下运行,对所含固体沙粒不敏感,多相流中含固体沙粒量(即含沙率)可以超过5%;含气率范围可达10%~90%,不及双螺杆多相泵大(可达97%);介质的黏度范围不如双螺杆多相泵宽,介质黏度太大会使泵效率急剧下降,甚至无法运转。目前世界上排量最大的螺旋轴流多相泵流量可达3300m’/h,单机功率最高达6000kW。

  双螺杆多相泵因双螺杆泵的固有特点,使其具有一些无可比拟的独特优势:

  ①具有强制输出气液的特性,无论含气率如何变化,都可以强制排出,介质含气率可达97%;②能够输送黏度很大的油气混合流,介质的动力黏度范围可以从2~2000cP;③由于主、从螺杆不是依靠互相啮合来驱动,而是各自依靠外置的同步齿轮来驱动,主、从螺杆之间,螺杆与定子之间互不接触,所以能够耐“干转”,即短时间输送100%一的气体;④双螺杆多相泵具有较高的容积效率。

  双螺杆多相泵的缺点是:①介质含沙率不如螺旋轴流多相泵大,不能超过5%;②目前见到的双螺杆多相泵的最大流量,远不如螺旋轴流多相泵大,据美国富斯公司实测到的双螺杆多相泵的最大流量只有600m3/h(90000桶/日)。

  2008年,由英国壳牌石油公司、法国道达尔公司、英国石油公司(BP)、巴西石油公司联合研制的一台螺旋轴流多相泵样机试验中,达到15000kPa(150bar),相当于清水1500m水柱。在进口含气率为50%时,这个扬程值是一个突破,表示该泵如采用2台在海下泵站中通过串联后就可以在海下2000~3000m水深处采油。这是现在见到全世界螺旋轴流多相泵达到的最大扬程(压差)。

  德国鲍诺曼(Bornemann)泵公司一台最新设计的双螺杆多相泵,试验得到的扬程(压差)达172001cPa(172bar)。这是双螺杆多相泵研发中一个前所未有的重要里程碑,表示双螺杆多相泵现在能够达到的采油海下深度已经超过螺旋轴流多相泵。

  装在海下多相泵站内的一台多相泵机组(包括泵本身、海下高压电动机、高压电气操控系统等)的重量约达20t,可见这种海下技术难度很大。在海下这种“双用途泵站”内,多相泵既可以串联(抽3000m海深),也可以并联。如果多相泵(指螺旋轴流多相泵)的排量很大,则一台泵可以通过并联,为几个油井服务。现在见到的最多可达一台多相泵,供四个油井抽送油气混合流。

脚注信息
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