新产品开发SYB?I型三缸液压往复式堵水调剖泵许建中曹和平林鹏进张志海(江汉机械研究所)有运动相位的重叠,使泵在工作时各缸相互补偿,保证了输出流量的恒定。采用两级液压控制自动换向机构,关键元件采用德国生产的专用液压缸筒、TDI系列密封件及GTK系列组合密封,使泵密封件工作寿命达2X107个周期。泵长冲程、低冲次的工作特性赋予了易损件寿命长的特点,加之泵的制造成本仅为7~ 8万元,从性能价格比上具有一定的竞争优势。
主题词三缸泵特点堵水调剖前言油田开采后期,为提高原油产量,堵水调剖及各种堵驱等三次采油工艺被大量采用,其实施工程的关键设备是高压注入泵,泵的性能决定了上述采油工艺的工程质量。目前采用的依然是传统机械式三缸单作用泵(曲柄连杆式或其它型号的机械泵)。
其不足之处就是体积大,易损件寿命短,尤其是当驱堵剂的粘度加后,地层在施工过程中的吸收能力不断降低,引起注入泵的工作压力升高。当工作压力达到一定值时,注入泵会进入压裂作业工况,既破坏了地层,又损失了驱堵剂,降低了采油新工艺的油效果。
德州石油机械厂经过对国内外各种高压注入泵的调研,在分析了大量相关资料的基础上,针对堵水调剖作业的特殊工艺,利用液压原理,研制出适用于堵水调剖及注聚作业的TDB双缸液压往复泵。笔者研制的SYB?I型三缸液压往复式堵水调剖泵吸取了TDB泵的优点,克服了其流量波动大、需要流量补偿等不足。它与TDB泵的*大区别是在理论上实现了恒流量、恒压变量特性。
工作原理及特性分析TDB泵米用双缸结构,为实现恒流量输出,原设计有一动态补偿装置进行流量补偿,但由于生产工艺及选用材料不过关,致使动态补偿装置的使用寿命只有几百小时,无法满足工业生产的要求,因此迫使该泵去掉动态补偿装置,以牺牲输出特性来达到长期使用的目的。TDB泵的排出流量曲线如所示。
图中阴影部分表示动态补偿装置的补偿特性曲线。从理论上讲该泵的设计流量Q =tQi为一水平直线,由于去掉了动态补偿装置,该泵的输出流量脉动较大。
针对上述不足,SYB?I型三缸液压往复式堵水调剖泵采用三个液压缸循环的工作原理,其液压及结构原理见。图中两相邻缸之间有运动相位许建中工程师,生于1950年,1988年于北京航空航天大学自动控制专业获硕士学位,长期从事液压理论的教学与科研工作。地(:2000? SYB?1泵排出流量曲线由和可见,三缸液压往复泵从理论上实现了排出液的恒流量特性。由此可以推出其吸入总管及排出总管内液体流动的加速度叠加值为零,工作液体在工作管线及套管中均匀流动,无水力惯性损失和冲击,从根本上解决了TDB双缸液压堵水调剖泵流量和压力波动大的问题。
?1泵的恒流量特性是指水力活塞在中间运动过程中始终保持恒速运动,而在两端的加速与减速运动时三个缸两两叠加后使流量Q在一个周期内为一常量。但对于调堵或注聚施工工程而言,*重要的是恒压变量特性。也就是说在施工过程中,当地层对注入的聚合物的吸收能力减小时,地面设备亦相应地减少注入量,使注入压力不超过地层的压裂压力。因此SYB?1泵选用A7V80L恒功率变量泵来驱动,使它具有恒压减流量特性,可在较低或极低冲次下工作。
?1泵在新疆油田试验时,恒压变量点一般选择在比地层破裂压力低1MPa左右,保持压力30~60min其作业效果*佳。在保压期间,液压往复泵利用A7V80L恒功率变量泵的特点,自动稳压变量,在较低或极低冲次下,将调堵剂缓慢地注入地层,收到驱油油效果。
结构特点?1型三缸液压往复式堵水调剖泵在继承TDB泵的优点的基础上,还具有如下特点。
(1)采用两级液压控制自动换向机构,其驱动力取自液压系统的主油路,不需要其它的机械电子元件驱动,因此工作可靠,寿命长,现场试验表明,该换向机构无故障工作时间超过3万h.关键元件液压缸筒选用德国本特勒钢管厂生产的专用液压缸筒;活塞杆密封件采用德国洪格尔公司生产的TDI系列密封件,活塞密封件选用同一公司生产的GTK系列组合密封,其工作寿命可达2X107个周期,相当于该泵正常工作5年半时间。
泵体采用整体铸造和整体加工工艺,使得液压油缸与泥浆缸套工作在同一轴线上,极大减小了轴向力,保证各密封件工作在*佳状态。
整机采用立式结构,将液压系统安装在上部,可减小动力液对系统的污染。
采用翻转支架结构,更换易损件变得更加方便和省力。
主要技术参数结束语SYB?1型液压往复式堵水调剖泵是在TDB液压堵水调剖泵研制工作的基础上,将原来的动态补偿器拓展成一个工作缸,三个缸相互驱动,且有运动相位的重叠,从根本上解决了曲柄连杆机构往复泵理论上不能解决的流量和压力波动大的问题;其长冲程、低冲次的工作特性又赋予易损件寿命长的特点,且对工作流体的剪切率低,非常适用于三次采油注水工艺的要求,加上泵的制造成本仅为7~8万元,从性能价格比上具有一定的竞争优势。