高压柱塞泵排液阀密封失效原因分析

田新民 李 颖 赵广佳

作者通联：中国石油长庆油田分公司第三采油厂 银川市石油城第三采油厂生产运行科 750006

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一、引言

在油田开发生产过程中，随着地下油层中的原油不断被抽吸到地面，导致地层能量的不断下降，为了增加地层能量，保持油井产量和提高采收率，现在普遍采用向油层注入一定压力的高压水，补充因原油被开采后，油层压力的下降，导致油井产量下降的问题。现在多采用大排量高扬程的柱塞泵进行注水。由于注水压力的提高，实际生产中，造成柱塞泵的排液阀和进液阀寿命降低，尤其是排液阀。在回注油田开采时，由于回注污水温度高、水质差，造成柱塞泵的进排液阀与注清洁的新鲜水相比寿命明显降低。柱塞泵进排液阀损坏后，泵排量下降。更换进排液阀时，工作量大，劳动强度高，周期长，影响正常生产。

二、柱塞式注水泵泵头结构

长庆油田第三采油厂有柱塞式注水泵150余台（3175Pa型），泵头上所装的进排液阀是立式结构。实际使用中，注水压力在15MPa注污水时，排液阀平均寿命只有700h，注高压高温污水时，排液阀使用寿命更短，而同样结构的进液阀使用寿命却较长，排液阀的寿命一般只有进液阀寿命的1/3。表1是柱塞泵阀组更换时间的国家标准（GB/T 9234-1997）。

表1 柱塞泵阀组更换时间的国家标准

从表1可以看出，虽然现场使用的排液阀达到国标规定使用寿命，但是损坏的排液阀，一般都很难修复，主要原因是排液阀上阀体密封面被高压液体冲刷后，密封面上材料大量缺失，不能再重新加工密封面。图1是使用700h的排液阀损坏情况，图2是使用2000h的进液阀损坏情况。

图1

三、排液阀密封失效原因分析

图2

排液阀的损坏，主要是排液阀上阀体一开启，高压液体流过上阀体与阀座形成的流道时，上阀体的锥形密封面使高压液改变了流动方向，对液体形成一定阻力。由于结构的限制，上阀体锥形密封面形成的阻力，导致高压液体对锥形密封面进行冲刷。上阀体密封面被高压水严重冲刷后，密封面材料脱落，沿着水流方向形成许多有规则的沟槽，导致密封面漏水而失效。在注污水时，由于油田用污水具有一定腐蚀性，加剧了排液阀的损坏。而对于进液阀，由于受到低压水的冲刷，密封面材料脱落少，不形成沟槽，使其寿命比排液阀长。因此，高压液体对排液阀上阀体密封面的冲刷作用，是导致其损坏的主要原因。

四、排液阀密封失效解决方案

图3是经过改进后的排液阀结构，在排液阀上阀体密封面下面增加了一个密封凸缘。排液阀上阀体开启时，先要上升一段距离h，高压液体才能从密封凸缘与阀座形成的流道通过，用密封凸缘的下部改变高压液体的运动方向，高压液体不能直接冲刷上阀体密封面，从而解决了排液阀上阀体密封面被高压液体冲刷造成的损坏，寿命大大提高。

图3

在靖安集输大队一号注水泵上安装了三组改进后的排液阀进行试验，泵压15MPa下，使用三个月后，检查新结构的排液阀上阀体，阀体密封面没有损坏，密封效果良好。