多相泵是输送油气多相流的关键设备。在多相流输送过程中,多相泵的工作条件非常恶劣和恶劣。运输介质是原油、海水、天然气的混流。购买的有固体沙粒,所以这是名副其实的真谛。“气-液-固” 三相流量泵。
尽管多相混合泵技术已经发展了20多年,但由于海底结构所涉及的自然条件复杂多变,难度大,因此仍被认为是一项年轻的技术。在现场操作中,多相泵即使在海上石油井口的中等含气量 (含气量不超过90) 100下,也可能每天遇到持续较长时间 (例如不超过2小时) 几次的气相,即它在干旋转下运行。此时,泵的内部动静部分会因干摩擦而引起高温升高和咬合损坏,从而导致停机,多相泵进出口的机械密封在任何时候都直接受到非均质 (油气) 多相流的温差变化 (热休克),导致密封端面暂时泄漏甚至密封失效。这些看似无解的技术难题,迫使各大石油公司不得不将油气混流输送技术的突破列入发展战略。
可成功投入工业生产的泵主要有两种类型: 1种是属于同转动力泵的螺旋轴向多相泵,另一种是属于容积泵的双螺杆多相泵。这两种不同的基本类型的多相泵各有优缺点,需要详细分析。
螺旋轴流多相泵的出料流量比双螺杆多相泵大得多,结构紧凑; 可以在高含砂条件下运行,对多相流中所含的固体砂不敏感,且多相流中所含固砂量 (即含砂量) 可超过5%; 含气范围可达10% ~ 90%,不及双螺杆多相泵大 (可达97%);介质的粘度范围不如双螺杆多相泵宽,如果介质的粘度太大,泵的效率会急剧下降,甚至无法运行。目前世界上排量最大的螺旋轴流多相泵,流量为3300 m/h,单机功率可达6000kW。
(1) 具有强制输出气液的特性,无论气体含量如何变化,都可以强制排放,介质的含气量可达97%; (2) 可输送高粘度的油气混流,介质的动力粘度可在2 ~ 2000cP之间; (3) 由于主从螺杆不是相互啮合驱动,但通过外部同步齿轮,主、从螺杆互不接触,因而能抵抗 “干转”,即在短时间内输送100% 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 介质含砂量不如螺旋轴流多相泵大,不能超过5%; ② 目前所见双螺杆多相泵的最大流量远小于螺旋轴向多相泵。根据美国Foss公司的测量,双螺杆多相泵的最大流量仅为600立方米/h(90000桶/天)。
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) 和巴西国家石油公司联合开发的螺旋轴流多相泵样机达到15000kPa(150bar),相当于1500米水柱的清水。当入口气体含量为50% 时,这个扬程值是一个突破,表明如果在海泵站中串联使用两个泵,泵可以在海底2000年 ~ 3000m的深度出油。这是现在世界上看到的螺旋轴流多相泵的最大扬程 (压差)。
德国鲍曼 (Bornemann) 泵公司新设计的双螺杆多相泵的升程 (压差) 为172001cPa(172bar)。这是双螺杆多相泵研发过程中前所未有的重要里程碑,表明双螺杆多相泵现在所能达到的海底产油深度已经超过了螺旋轴向多相泵。
安装在海底多相泵站的多相泵机组 (包括泵本身、海底高压电机、高压电气控制系统等) 的重量约为20t,这表明这种海底技术非常困难。在这个海底的 “两用泵站” 中,多相泵可以串联 (泵送3000米深) 或并联连接。如果多相泵 (指螺旋轴流多相泵)如果排量较大,则可以并联一个泵来服务几个油井。现在最多可以看到一个多相泵,用于四个油井泵送混合的油气流。
在化学系统中酸,碱等腐蚀性介质的设备和管道系统中,应选择所有由奥氏体不锈钢和PTFE制成的不锈钢针阀作为阀座密封圈。
冶金系统,电力系统,石化设备,城市供热系统中的高温介质管道系统或装置,可选择金属对金属密封针阀。
石油、天然气输送线路,需要清洗管道,并需埋入地下,选用全直径、全焊接结构针阀; 埋入地面,选用全直径焊接连接或法兰连接球阀。
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