柱塞式注水泵技术改进与应用分析

胡建新，徐建起，张伟

（1.中国石油华北油田分公司采油二厂物资装备中心， 河北 霸州 065700）

（2.中国石油辽河油田公司油气集输公司， 辽宁 盘锦 124010）

（3.中国石油集团渤海石油装备制造有限公司石油机械厂， 河北 任丘 062552）

随着石油开发技术水平的不断提升，柱塞式水泵的技术参数发生了明显变化，以便充分适应不同场景下的使用要求。出于增强柱塞式注水泵使用性能的考量，除了进行日常维护管理工作外，还需要从多维度出发，做好技术改进工作，强化其运行的稳定性，延长相关组件模块的使用寿命，在保证正常生产的同时，减少设备费用投入，管控成本的支出，构建现代高效的生产机制。

1 柱塞式注水泵概述

柱塞式注水泵主要由驱动装置、柱塞、传动装置、泵体、排除阀等组成，在其运行的过程中，将机械能转化为压力，并通过传动装置直接作用于液面，借助于液面压力的差值，实现液体的吸入及排出。与其他注水泵相比，柱塞式注水泵的使用场景更为广泛，能够满足不同场景下的使用需求。近些年来，随着技术能力的不断提升，柱塞式注水泵在压力、排量等方面有明显进步，实现了由中低压、小排量向高压、大排量的转变，整体运行质效得到提升[1]。以某油田为例，在实际生产环节，为保证石油开采活动的顺利进行，其在油田内设置75座注水泵站，实现日供水120000m3，考虑到供水量需求较大，压力等级较高，该油田在生产过程中，使用柱塞式注水泵，借助于技术能力，实现高压、大排量生产体系的构建，加之柱塞式注水通常只需一人进行操作，使用的人工较少，使用成本费用较低，对于石油生产企业的健康发展可产生积极作用。从实际效果看，柱塞式注水泵的使用，大幅度提升了作业效能，减少了生产能耗，是一种有效的油田生产模式。正是基于这种技术优势，柱塞式注水泵被广泛应用于石油开采领域，逐渐成为主流的压力控制设备。

2 柱塞式注水泵主要问题

从实际情况看，柱塞式注水泵尽管在技术参数方面有了较大提升，压力、流量基本可满足使用需求，但仍存在易损件寿命短等问题。基于这种实际，技术人员在开展技术改进与应用活动前，需要对目前柱塞式注水泵存在的主要问题进行梳理，形成系统全面的认知，进而为后续技术活动的开展提供参考。

从相关研究机构公布的数据看，柱塞式注水泵在使用中，出现泵阀故障以及柱塞损伤的机率较高。具体为，柱塞式注水泵运行过程中，因各种故障及损坏的影响，造成设备使用寿命较短。以某油田柱塞式注水泵为例，在柱塞式注水泵使用过程中，根据《往复式注水泵技术规范》的相关规定，确定排出压力控制在20MPa以下，在这种情况下，结合相关组件模块的设计参数，柱塞式注水泵柱塞的额定使用寿命应为1300h，填料的额定使用寿命应为1400h，泵阀平稳运行额定使用寿命1600h[2]。但实际情况是，该油田柱塞式注水泵各组件模块的实际寿命大幅度缩短，柱塞的实际使用寿命为650～850h，填料的实际使用寿命为400～500h，泵阀平稳运行实际使用寿命为340～400h。造成柱塞式注水泵主要模块组件使用寿命缩短，设备运行质效下降的原因是多方面的。柱塞式注水泵部分结构无法满足回注污水的处理要求，由于石油开采的特殊性，导致柱塞式注水泵的填料被生产废水所包围，废水中含有大量的腐蚀性物质，加之缺乏相应的隔离处理，使得柱塞式注水泵填料磨损较严重，当废水中含有较大颗粒的物质时，柱塞式注水泵填料无法对相关组件进行密封，造成阀体或者阀芯漏水，进而引发柱塞式注水泵泵阀故障的发生[3]。除了回污处理不够科学之外，柱塞式注水泵在柱塞以及泵阀选材方面存在着一定的误区。从相关研究团队提供的试验数据看，柱塞式注水泵的基材以钢为主，并喷涂相应的材料，旨在保障柱塞式注水泵结构强度的同时，最大程度地延长组件模块的使用寿命，延缓锈蚀速度。但从实际情况看，大多数柱塞式注水泵未进行科学的选材，导致柱塞以及泵阀在使用过程中，受到废水的侵蚀，结构强度与密封性持续下降，最终造成设备故障，无法满足实际的使用需求。

3 柱塞式注水泵技术改进与应用

柱塞式注水泵的改进与应用有必要从多角度出发，积极转变技术思路，创新改进手段，通过相关技术手段的应用，做好柱塞式注水泵的改进工作，通过这种方式，增强其实际工作质效，充分满足使用需求。

3.1 柱塞式注水泵填料密封结构的改进

为不断提升柱塞式注水泵的密封性，改进填料使用环节中存在的问题，技术人员在实际改进过程中，可以从柱塞密封隔离以及填料材料改进两个维度出发，系统做好柱塞式注水泵技术改进工作。具体为，技术人员在改进环节，以科学性、实用性为导向，在柱塞式注水泵内的密封函体结构内，增加密封介质，出于保证柱塞式注水泵运行高效性的考量，技术人员还有必要在密封介质上部加设润滑油罐，并通过取压管道对柱塞式注水泵介质腔以及输送介质进行连接，确保两者之间的压力平衡，通过这种方式，有效提升柱塞式注水泵密封腔与柱塞之间的润滑属性，减少二者之间的摩擦，在保障柱塞式注水泵运行效率的同时，减少易损件的磨损，延长其使用寿命，为后续的设备检修、管理以及维护奠定坚实基础[4]。填料材料改进中，技术人员可使用SD5以及芳纶纤维矩形盘根，通过这种材料性质的改进，能够有效增强柱塞式注水泵填料、阻流隔环以及补偿弹簧之间的自我调整能力以及自我补偿能力，以此不断提升柱塞式注水泵填料的密封性。

3.2 柱塞式注水泵喷涂材料与连接方式的改进

柱塞式注水泵喷涂材料与连接方式的改进涉及多个层面的内容，为保证改进与应用效果，技术人员在实际改进环节，需要结合以往有益经验，依托现有技术手段，积极创新喷涂材料改进与柱塞自动调心方案，达到延长柱塞式注水泵使用寿命，减少设备故障的目的。在实际改进环节，技术人员需要从结构强度以及耐腐蚀两方面，进行相应的喷涂材料选型工作。如根据柱塞式注水泵的使用场景及服务对象，喷涂材料的变形量应当超过8%，硬度应超过1000HV，通过有针对性的涂料选型，使整个柱塞式注水泵的耐腐蚀度以及抗腐蚀性大大提升，从而大幅度增强柱塞式注水泵的使用寿命以及运行效率[5]。在完成柱塞喷涂材料的改进后，技术人员还可通过柱塞自动调心技术，将柱塞与连接组件之间的连接结构进行改进，形成复式卡环连接，通过这种方式，使得连接杆与柱塞之间保持一定程度的偏心，使得柱塞在运动过程中始终保持直线运动，从而减少柱塞与其他组件之间的摩擦，从而达到延长柱塞使用寿命，保证其运行质效的目的，对于整个柱塞式注水泵的科学高效运转有着极大的益处。

4 结语

柱塞式注水泵技术在实际生产中发挥着关键作用，提升了油田开采的整体水平，实现石油资源的充足稳定供应。为进一步提升柱塞式注水泵的实用性，本文立足于实际，从多角度出发，扎实做好技术改进与应用工作。通过这种方式，不断强化柱塞式注水泵在石油开发中的作用，逐步实现技术手段的升级，构建现代、高效的油田生产机制。