[教育]油氣集輸工藝及設(shè)備進(jìn)展

1、油氣集輸工藝 及設(shè)備進(jìn)展王金剛 教授2010.10.27,一.油氣集輸背景,中國古代使用人力和馬車集油，14世紀(jì)初，陜西延長、永坪、宜君等地所產(chǎn)石油均存入延安的“延豐油庫”（見《元一統(tǒng)志》）。20世紀(jì)40年代初期，玉門油田將井噴原油引入小山溝，筑壩儲集，油田氣全部放空；原油再經(jīng)磚砌渠道，利用地形高差，流進(jìn)輸油總站（外輸站）。40年代中期以后，開始敷設(shè)出油管線，用蒸汽管伴熱，在選油站進(jìn)行油氣分離、油罐計(jì)量原油和儲存

2、，油田氣經(jīng)計(jì)量后，部分通過供氣管線，作為工業(yè)和民用燃料，部分就地放空。50年代以后，隨著新油田的不斷出現(xiàn)，集輸管網(wǎng)、油井產(chǎn)物計(jì)量、分離、接轉(zhuǎn)，原油脫水和原油儲存等工藝技術(shù)亦相應(yīng)發(fā)展。70年代，集輸工藝不斷完善，不加熱（常溫）集輸、油罐烴蒸氣回收、原油穩(wěn)定、油田氣處理和外輸油氣計(jì)量等技術(shù)都有所發(fā)展。,油氣集輸?shù)墓ぷ魅蝿?wù),將分散的油井產(chǎn)物、分別測得各單井的原油、天然氣和采出水的產(chǎn)量值后，匯集、處理成出礦原油、天然氣、液化石油氣及天然汽油

3、，經(jīng)儲存、計(jì)量后輸送給用戶的的油田生產(chǎn)過程。,油氣生產(chǎn)工藝系統(tǒng),（一）油氣集輸流程,油氣集輸流程：是油、氣在油田內(nèi)部流向的總說明，即從生產(chǎn)油井井口起到外輸、外運(yùn)的礦場站庫，油井產(chǎn)品經(jīng)過若干個工藝環(huán)節(jié)，最后成為合格油、氣產(chǎn)品全過程的總說明。,（二）油田集油流程舉例,1、雙管摻活性水流程,,2、三級布站單管油氣集輸流程,,3、單管環(huán)形集油流程,（1）高溫集油流程：單管加熱集油流程和摻稀降粘流程。,4、稠油集輸流程,（2）摻蒸汽集油流程,二

4、.國內(nèi)外油氣集輸技術(shù)差距,1.生產(chǎn)工藝方面：原油管道輸送方面的差距最大，自50年代以來，世界上發(fā)達(dá)國家的輸油管道基本上普及了密閉輸送工藝流程，而我國輸油工藝還普遍采用開式流程運(yùn)行和加熱輸送工藝，能耗大。天然氣和油田氣處理工藝相差不大。油田伴生氣的回收，則靠管道將聯(lián)合站進(jìn)行原油處理生產(chǎn)的伴生氣匯集起來，由壓縮機(jī)加壓，然后進(jìn)行輕烴回收。輕烴回收一般采取輔助淺冷和高壓膨脹制冷凝液分餾生產(chǎn)工藝。天然氣地面生產(chǎn)工藝比較簡單，流程是：天然氣經(jīng)井口采

5、氣樹后，首先進(jìn)加熱爐加熱、然后由氣嘴進(jìn)行配產(chǎn)和節(jié)流降壓、進(jìn)集氣站分離器分離出水、砂、油等雜質(zhì)，最后經(jīng)計(jì)量后外輸。,2.生產(chǎn)設(shè)備、管理和維護(hù)手段：差距更大。國外油田在生產(chǎn)上普遍采用了先進(jìn)的自動化數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)，對生產(chǎn)工藝過程的實(shí)時監(jiān)控已成為慣例，如輸油管道采用SCADA （數(shù)字采集與監(jiān)控系統(tǒng)）系統(tǒng)，站內(nèi)采用DCS（分布式控制系統(tǒng)）系統(tǒng)，跟生產(chǎn)輔助的電力、通訊系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了自動化。而我國特別是東部老油田在自動化方面還限于單件的自動化儀

6、表的使用，除了少數(shù)生產(chǎn)設(shè)施外，自動化基本上處于起步階段；加熱爐、輸油泵等生產(chǎn)設(shè)備陳舊落后，收發(fā)油計(jì)量誤差大，能耗也較大。 我們認(rèn)為，我國油氣集輸專業(yè)的技術(shù)水平與國外相比有相當(dāng)大的差距，總體管理技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家落后10～20年左右，而且差距有繼續(xù)拉大的趨勢,三.輸油工藝及進(jìn)展,1. 概述 長距離輸油管道通常是指距離長、管徑大、輸量高的原油管道，輸送壓力高而且平穩(wěn)。由輸油站和管路兩部分組成，輸油站分為首站、若干中間加壓站、若干中間加熱

7、站及末站；其任務(wù)是供給油流一定的壓力能和熱能，將原油安全、經(jīng)濟(jì)地輸送給用戶；管路上每隔一定距離設(shè)有為減少事故危害、便于搶修，可緊急關(guān)閉的若干截?cái)嚅y室以及陰極保護(hù)站。,原油輸送方式 輸送原油的粘度和凝固點(diǎn)比較低，可以采用不加熱直接輸送的方式；具有較高凝固點(diǎn)和粘度的原油，就需要經(jīng)過加熱后輸送，或者經(jīng)過改性，采用不加熱的常溫輸送方式。北美國家的輸油管道多是輸送低凝點(diǎn)、低粘度原油，所以多為不加熱輸送。對于凝點(diǎn)和粘度較高的原油均采用

8、加熱輸送（如美國全美管道和科林加管道）。隨著原油流變性的研究，原油添加化學(xué)降凝劑后常溫輸送技術(shù)也應(yīng)用于一些原油管道運(yùn)行管理中。由于實(shí)際生產(chǎn)需要和常溫輸送的工藝優(yōu)越性，促使此項(xiàng)技術(shù)日趨成熟。近20年來，我國有10多條原油管道試驗(yàn)研究了添加化學(xué)降凝劑輸送技術(shù)，取得的技術(shù)成果和經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。,1.1 高凝點(diǎn)、高粘原油的輸送,我國生產(chǎn)的原油多屬高含蠟、高凝固點(diǎn)、高粘度原油。對于凝固點(diǎn)、粘度較高的原油來說，輸送工藝可分為兩種類型：一是加

9、熱輸送，另一是常溫輸送。我們在加熱輸送高凝、高粘原油方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但加熱輸送有其弱點(diǎn)，一是低輸量受到熱力條件的制約，二是一旦發(fā)生事故停輸，必須立即搶修，及時恢復(fù)運(yùn)行，較長時間的停輸會釀成凝管事故。,1.2 密閉輸送工藝,長距離輸油管道是從開式輸送發(fā)展到密閉輸送方式的。目前常用的有兩種。“旁接油罐”運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)是有緩沖過程，允許調(diào)節(jié)的時間長，對自動化水平要求低。“從泵到泵”的密閉輸油工藝改變了中間站進(jìn)旁接罐的開式運(yùn)行方式，使全線

10、成為一個水力系統(tǒng)，可以充分利用上站壓力，節(jié)約能耗，可節(jié)約中間站儲油設(shè)備投資，而且也避免了旁接油罐的油氣蒸發(fā)損耗。密閉輸油工藝取決于設(shè)備的可靠性、自動化水平和水擊問題的解決。,1.3 優(yōu)化運(yùn)行技術(shù),優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)是國外多采取的運(yùn)行方式，在SCADA系統(tǒng)中基本上都裝有優(yōu)化運(yùn)行控制軟件，它可在不考慮調(diào)速的基礎(chǔ)上，對管道的運(yùn)行方案進(jìn)行優(yōu)化，使管道在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行，減小低輸量時的不匹配性，減少乃至消除節(jié)流損失。SCADA（數(shù)字采集與監(jiān)控系統(tǒng)）

11、,輸油泵機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行,對輸油泵機(jī)組本身進(jìn)行改造，可用拆級、車削葉輪、改變泵轉(zhuǎn)速、更新高效泵大小泵搭配，即選配合適的不同規(guī)格的輸油泵是合理確定輸油量，使輸量和泵額定輸量盡可能一致，減少節(jié)流損失，最大限度地提高泵的運(yùn)行效率,1.4 節(jié)能改造,改用先爐后泵流程改造輸油設(shè)備，提高運(yùn)行效率選用高效輸油設(shè)備輸油泵調(diào)速,1.5 SCADA系統(tǒng),SCADA（數(shù)字采集與監(jiān)控系統(tǒng)）系統(tǒng)由設(shè)在控制中心的主機(jī)、設(shè)在各站的遠(yuǎn)程控制終端（RTU）和高性

12、能的通信系統(tǒng)構(gòu)成了一個相當(dāng)于兩級的分布式控制系統(tǒng)。80年代以前，我國長輸管道基本上是常規(guī)儀表檢測，就地控制。80年代中期以來，在鐵大線、東黃復(fù)線上安裝了從美國Rexnord公司引進(jìn)的SCADA系統(tǒng)。此后，新建的長輸管道大多配備了我國或引進(jìn)的SCADA系統(tǒng)。對于今后建設(shè)的長輸管道，SCADA系統(tǒng)將成為必不可少的組成部分。,四.輸油設(shè)備進(jìn)展,加熱爐 輸油泵,(一)加熱爐,加熱爐是將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給被加熱介質(zhì)而使其溫度升高的一種

13、加熱設(shè)備。在油氣集輸系統(tǒng)中，它的作用是將原油、天然氣等加熱至工藝所要求的溫度，以便進(jìn)行加工和輸送。 油氣集輸生產(chǎn)最常用的加熱爐是燃油管式加熱爐，從爐型上多為方箱式。,現(xiàn)場運(yùn)行的加熱爐示意圖,管式加熱爐火焰直接加熱，具有單臺功率高、升溫速度快、加熱溫度高、耗鋼量小等優(yōu)點(diǎn)。管式爐四周是用耐火磚砌筑的爐墻和成排的爐管，爐管分兩部分，直接受爐膛火焰輻射加熱的為輻射管，受煙道氣對流加熱的對對流管。爐子的燃燒器是將燃油經(jīng)機(jī)械霧化或蒸汽霧化（與水蒸

14、汽混合），在高壓下通過油嘴噴出燃燒，空氣從風(fēng)門進(jìn)入。管式爐種類較多，目前油田應(yīng)用比較多的是臥式管式加熱爐，熱負(fù)荷規(guī)格有1000kW、2000kW、2500kW。燃料以原油為主，采用輕型快裝結(jié)構(gòu)，工廠預(yù)制，現(xiàn)場組裝。加熱爐熱效率為82％～85％。,管式加熱爐,爐,x箱式,管式加熱爐的主要技術(shù)指標(biāo)熱負(fù)荷爐管表面熱強(qiáng)度爐膛熱強(qiáng)度爐膛溫度（又稱火墻溫度）管內(nèi)流速及壓力降,箱式爐,管式加熱器示意圖,管式加熱爐優(yōu)缺點(diǎn),原油長輸管道上臥式圓

15、筒式加熱爐是常用的加熱爐，該種爐型技術(shù)成熟，運(yùn)行比較穩(wěn)定，維護(hù)、檢修簡單，造價低。缺點(diǎn)是熱效率相對熱媒加熱爐效率較低，存在不安全因素，爐管低溫腐蝕難以克服，爐管壽命短。,水套爐,水套爐是火筒式加熱爐，間接加熱，其工作原理是燃料在爐體下部的火筒煙管內(nèi)燃燒，熱量通過火筒煙管傳遞給中間傳熱介質(zhì)“水”，水再加熱內(nèi)有介質(zhì)流動的盤管。水套爐單臺功率小，主要用于小流量加熱，優(yōu)點(diǎn)是使用安全，不結(jié)焦。 爐體與爐管之間用密封填料密封，松緊程度由壓蓋法

16、蘭調(diào)節(jié)。爐體上焊有溫度計(jì)插孔及壓力表和安全閥接頭。通過水箱、漏斗和平衡管給爐內(nèi)加水。爐體放在用耐火材料砌成的爐墻上，頂上敷絕熱材料保溫。油氣集輸公司氣井上使用的加熱爐多為50KW的水套爐，以生產(chǎn)的天然氣為燃料。,水套爐結(jié)構(gòu)示意圖,熱媒加熱爐,熱媒加熱爐采用間接加熱方式，即燃油先加熱一種載熱介質(zhì)—導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油再加熱原油。由主爐體和換熱器以及連接管路組成，主爐體可以是臥式或立式圓筒式加熱爐，加熱熱媒，換熱器是熱媒與被加熱介質(zhì)換熱的裝置

17、。此種加熱爐避免了爐管低溫腐蝕，安全可靠。熱媒是一種閃點(diǎn)高、凝點(diǎn)低、熱容高、導(dǎo)熱強(qiáng)的礦物油或合成油，性質(zhì)穩(wěn)定。,室內(nèi)燃燒型熱媒爐結(jié)構(gòu)示意圖,熱媒爐示意圖,熱媒加熱爐特點(diǎn),能效果顯著 適用于密閉輸油流程 間接加熱系統(tǒng)更為安全自動化水平較高可避免對流爐管的低溫腐蝕,熱媒加熱爐應(yīng)用,熱媒加熱爐，國外40年代即開始研制，50年代開始大規(guī)模推廣應(yīng)用。我國在80年代開始用于原油長輸管道，目前中石油管道局、勝利油田、大港油田、遼河油田、塔里

18、木、吐哈等油田都已應(yīng)用。,熱管加熱爐,熱管是一個密閉的、具有一定真空度的管件，內(nèi)部裝有符合溫度變化范圍要求的工質(zhì)。熱管利用內(nèi)部工質(zhì)的相變傳熱，極大地提高了傳熱效果，其當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)是紫銅的數(shù)千倍，因此熱管被稱為“超導(dǎo)熱體”。,熱管加熱爐結(jié)構(gòu)示意圖,加熱爐發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,目前，我國在余熱節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用，以碳鋼—水熱管為主，如鍋爐的省煤器、空氣預(yù)熱器等，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但是碳鋼—水熱管在高溫下容易爆裂，限制了應(yīng)用范圍。 近年來，又

19、興起了無機(jī)復(fù)合熱管，它跟傳統(tǒng)的熱管（如鋼—水熱管）技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是：適用溫度范圍廣，使工作范圍擴(kuò)大到材料使用的溫度極限，可在350℃以上高溫環(huán)境下工作，不易產(chǎn)生爆管，結(jié)構(gòu)緊湊，流動阻力小，不易堵塞，其良好的均溫性能可有效地防止煙氣酸溫度腐蝕，良好的耐熱性能可有效地提高其使用壽命。,勝利油田濱南采油廠二首站4臺加熱爐、稠油末站2臺加熱爐全部燃用重油，采用蒸汽霧化燃燒方式，冬季也由外來蒸汽加熱和霧化原油。加熱爐排煙溫度為260℃左右，采用

20、無機(jī)導(dǎo)熱熱管回收余熱后，排煙溫度降低到170℃左右?；厥占訜釥t余熱產(chǎn)生的蒸汽滿足了燃油加熱和取暖需要，節(jié)約了能量，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 近年來，國內(nèi)還研究了利用熱管技術(shù)來改造傳統(tǒng)加熱爐的結(jié)構(gòu)，如遼河油田設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了熱管加熱爐，即運(yùn)用“火筒壁—熱管、盤管壁—熱管”的復(fù)式傳熱，強(qiáng)化了傳熱，提高了爐效，減小了爐體體積。以700Kw的regr 加熱爐為例，與同負(fù)荷的常規(guī)水套爐相比，熱效率提高10%，達(dá)到85%以上，節(jié)約鋼材40%，

21、降低造價21%，減少占地面積30%，節(jié)約投資2萬多元。,直接加熱爐大部分是七十年代建設(shè)的，在新建加熱爐時已被淘汰，這類加熱爐體積龐大，爐管易結(jié)焦，熱效率較低。效率低的主要原因是排煙溫度偏高，爐膛為負(fù)壓，漏風(fēng)多，體積大，爐體保溫性差，導(dǎo)致散熱損失很大。方箱式加熱爐不僅效率低，另一個突出缺點(diǎn)是安全性差，爐管（特別是處于底部的爐管）易發(fā)生腐蝕穿孔，爐內(nèi)高溫火焰接觸還容易造成油管高溫強(qiáng)度降低而破裂，造成原油泄漏而極易引起火災(zāi)、爆炸事故。 熱媒

22、加熱爐實(shí)現(xiàn)了燃燒和加熱分離，安全可靠，但是由于多了熱媒傳熱環(huán)節(jié)，不僅影響到傳動效率，熱媒的循環(huán)還需要消耗動力。 熱管加熱爐不僅具有極高的傳熱效率，而且也可以做到燃燒加熱段和冷卻供熱段分離，既具有熱媒爐的優(yōu)點(diǎn)，而且沒有熱媒循環(huán)的動力消耗，提高了系統(tǒng)的綜合效率，又保證了安全可靠，應(yīng)該是發(fā)展的方向。,（二）輸油泵,輸油用泵種類眾多，主要以離心泵為主，下面的幾種產(chǎn)品是用量最大、用途最廣泛的泵設(shè)備。,1、幾種泵舉例,ZA型石油化工流程泵適合輸

23、送清潔或含有固體顆粒、低溫或高溫、中性或有腐蝕性及氣液兩相流液體，尤其對于輸送各種溫度的液態(tài)石油化工產(chǎn)品，各種溫度和濃度的酸、堿、鹽溶液和其他有腐蝕性的液體尤為適用。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該產(chǎn)品技術(shù)為瑞士蘇爾壽泵公司技術(shù)。,圖1 ZA型石油化工泵,CZ型標(biāo)準(zhǔn)化工泵輸送低溫或高溫液體、中性或有腐蝕性液體、清潔或含有固體顆粒的液體，適用于石油化學(xué)工業(yè)、煉油廠、造紙廠、紙漿業(yè)和制糖業(yè)。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，該產(chǎn)品技術(shù)為瑞士蘇爾壽泵公司技術(shù)。,圖2

24、 CZ型標(biāo)準(zhǔn)化工泵,AY系列離心油泵可用在石油精制、石油化工和化學(xué)工業(yè)及其他地方，輸送不含固體顆粒的石油、液化石油氣及其他相類似的介質(zhì)。AY系列離心油泵是在老產(chǎn)品Y型系列油泵基礎(chǔ)上改造設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，初期由沈陽水泵股份有限公司設(shè)計(jì)制造，具體結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。,圖3 單級、兩級AY系列離心油泵,圖4 多級AY系列離心油泵,IH型化工離心泵單級單吸耐腐蝕離心泵，供輸送不含固體顆粒、具有腐蝕性、私度類似水的液體，介質(zhì)溫度為-20~150℃，

25、適用用石油、化工、冶金、電力、造紙、食品、制藥和合成纖維領(lǐng)域。該產(chǎn)品為沈陽水泵研究所組織全國聯(lián)合設(shè)計(jì)產(chǎn)品。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。,圖5 IH型化工離心泵,2、國內(nèi)外泵的進(jìn)展及發(fā)展趨勢,以提高效率和運(yùn)行可靠性為目的，不斷改進(jìn)老產(chǎn)品，開發(fā)新產(chǎn)品。重視泵的水力學(xué)、汽蝕腐蝕磨損及機(jī)械設(shè)計(jì)，特別是轉(zhuǎn)子動力學(xué)設(shè)計(jì)。14~15年前，S u l z e r公司C F D計(jì)算流體力學(xué)方法只用于單個泵元件的性能分析，而現(xiàn)在則代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模型試驗(yàn)和流量測量作

26、為泵的設(shè)計(jì)、分析及操作性能研究的手段。該公司利用CFD方法開發(fā)了新一代的流程泵OHH（DN~400，流量~2250m3/h,揚(yáng)程~300m,溫度-40~460℃，功率~1000kw）以及適應(yīng)低流量2~40m3/h）高揚(yáng)程（30~300m）的OHHL泵。上述兩種泵均是單級懸臂泵，完全符合API610及682的要求。K S B公司開發(fā)了R S Y系列泵，進(jìn)口直徑可達(dá)350mm，介質(zhì)溫度350℃，無須外部冷卻系統(tǒng)。Sundyne泵為適用高

27、溫用途，采用特殊的扭矩環(huán)，可使泵在沒有任何冷卻的情況下輸送溫度高達(dá)450℃的油類，省略了冷卻和密封系統(tǒng)，增加了可靠性并易于維護(hù)。,3、泵站電腦自動化控制,進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展，泵站的自動化將逐步普及，泵站管理、運(yùn)行點(diǎn)的調(diào)控、故障的分析處理、過載、過流、過熱的保護(hù)等將由計(jì)算機(jī)代替人來完成。調(diào)頻變速可使泵始終處于最優(yōu)工況運(yùn)行，保證泵站最佳的運(yùn)行效益。此外，計(jì)算機(jī)在泵的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和測試試驗(yàn)中的普遍采用，對縮短設(shè)計(jì)、生產(chǎn)時間

28、，提高泵產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平具有極大的推動作用。,4、泵的節(jié)能以及密封技術(shù)的發(fā)展,輸油泵的密封現(xiàn)狀輸油泵所輸送的介質(zhì)條件比較苛刻，一旦密封失敗，危害也非常大。因此對泵體的密封性能要求較高。近年來，泵的密封形式也有了新的發(fā)展，其常見的密封形式主要有：墊片密封、螺紋密封、填料密封、機(jī)械密封、油封密封等。墊片密封是泵常用的密封方法，墊片的選用主要根據(jù)泵輸送的介質(zhì)、溫度、壓力和腐蝕性等因素來確定、主要用于靜密封。螺紋密封在泵用密封有2種形式

29、，即螺紋聯(lián)接墊片密封和螺紋加填充劑密封，都用于小直徑螺紋連接的密封場合。使用較少。,,填料密封是將富有壓縮性和回彈性的填料放入填料函內(nèi)，依靠壓蓋的軸向壓緊力轉(zhuǎn)化為徑向密封力，從而起到密封作用。由于其結(jié)構(gòu)形式簡單，更換方便、價格低廉、適應(yīng)轉(zhuǎn)速、壓力、介質(zhì)寬泛，油泵中不常用，新型的填料密封正在興起。機(jī)械密封是最常見的一種泵用密封技術(shù)、適合轉(zhuǎn)速較高，各種不同介質(zhì)的泵密封，密封效果良好，使用壽命長。油封密封是一種自緊式唇狀密封，其結(jié)構(gòu)簡單，

30、尺寸小，成本低廉，維護(hù)方便，阻轉(zhuǎn)矩較小，既能防止介質(zhì)泄漏，也能防止外部塵土和其它有害物質(zhì)侵入，而且對磨損有一定的補(bǔ)償能力，但不耐高壓，因此一般情況下油封密封應(yīng)用在低壓場合的輸油泵上。,國外泵密封進(jìn)展,國外應(yīng)用變量驅(qū)動技術(shù)。通過重新設(shè)計(jì)葉輪，改造選擇不當(dāng)或操作條件變化的泵，以使泵適應(yīng)新的工況。減少輕烴類產(chǎn)品外泄，保護(hù)環(huán)境。FLOWSERVE公司發(fā)明了一種專利結(jié)構(gòu)的QBQLZ密封，用于介質(zhì)密度為0.4~0.6的輕烴。實(shí)際是一種非接觸的油膜密

31、封.,無泄漏磁力泵及泵的多用途化,在有些石油輸送中輸送有腐蝕、有毒或稀有貴重液體時，不允許有泄漏，這對泵的軸上密封提出了更高的要求，即使采用價格昴貴的機(jī)械密封，也不可能做到無泄漏。能實(shí)現(xiàn)無泄漏輸送的磁力聯(lián)軸器傳動泵，自1947年英國HMD泵公司研制成功以來，就獲得了較快的發(fā)展。目前市場上已出現(xiàn)功率達(dá)400千瓦的各種磁力泵產(chǎn)品。如英國HMD泵公司近年研制的兩級磁力離心泵，其Q=560m3，H=500米，輸送介質(zhì)溫度達(dá)205℃，功率達(dá)350

32、千瓦，國內(nèi)現(xiàn)在也有生產(chǎn)，只是用于小排量低壓泵。,磁力泵的優(yōu)缺點(diǎn),①傳遞功率的磁材料體積大、價格貴、矯頑性低、耐溫性差。現(xiàn)使用的鐵氧體、稀土釤鈷合金和釹鐵硼磁鐵及鋁鎳鉬磁鋼使用效果都不理想，因此，希望開發(fā)價格低廉、磁性能好、耐溫高、工藝性好的磁材料，以提高傳動功率和適用條件。最近中國江蘇工業(yè)大學(xué)研究了一種在轉(zhuǎn)子槽中坎銅條，類似鼠籠式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的新型磁力聯(lián)軸器，能消除介質(zhì)溫度對其磁性能的影響，可用于輸送較高溫度介質(zhì)的泵中。,②密封隔套的磁

33、損失大、強(qiáng)度低。隔套所用材料有金屬和非金屬兩類。金屬隔套雖強(qiáng)度高，但套內(nèi)渦流損失大，一般正常損失為總傳動功率的15%~ 18%，多采用高電阻材料的薄套，如鉻鎳鉬不銹鋼及哈氏合金等；金屬材料的第二個大問題是耐腐蝕性差，價格高，因而小型泵多用非金屬材料。非金屬材料沒有渦流損失，磁傳遞效率高，耐腐蝕性好?，F(xiàn)行使用的有聚偏二氟乙烯等合成材料和陶瓷。由于非金屬材料強(qiáng)度低，以增加套厚來提高強(qiáng)度又會影響磁傳動效率。,③軸承的壽命低。由于所采用的滑動軸

34、承用輸送液體介質(zhì)潤滑冷卻，因而容易磨損、發(fā)熱乃至燒壞。軸承材料有碳化硅對碳化硅、純碳襯套對不銹鋼、聚四氟乙烯襯套對不銹鋼等，其使用效果并不理想。,5、輸油泵調(diào)速的進(jìn)展,多年來，世界各國都極重視高速泵的研究開發(fā)。提高泵轉(zhuǎn)速不僅能提高泵的流量、揚(yáng)程，而且可大大縮小泵體積、減輕泵重、節(jié)省原材料和能源的消耗（轉(zhuǎn)速提高一倍，體積縮小1/3，重量減輕50%~60%）。如前蘇聯(lián)口徑為2.6米的軸流泵，由于轉(zhuǎn)速高，其流量接近日本4.2米口徑泵的流量，單

35、級揚(yáng)程達(dá)26米。日本已計(jì)劃在21世紀(jì)將蓄能泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高，達(dá)到提高功率、流量、揚(yáng)程并節(jié)省泵站建設(shè)費(fèi)用的目的。,(1) 采用變頻器調(diào)速可使泵平穩(wěn)無級變速到需要轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，操作十分方便。(2)通過調(diào)頻使泵實(shí)行軟啟動，可減小啟動的機(jī)械沖擊和電網(wǎng)沖擊。(3)通過調(diào)頻變速調(diào)節(jié)泵的流量、揚(yáng)程，可使泵始終處于高效點(diǎn)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的效果。同時還有利于提高泵的單級揚(yáng)程和比轉(zhuǎn)速，避開設(shè)計(jì)制造難度大的低比速離心泵死區(qū)。另外，還可擴(kuò)大一臺泵的使用范

36、圍，減少產(chǎn)品規(guī)格，利于生產(chǎn)和使用。(4)自吸泵可通過調(diào)頻提高自吸工況轉(zhuǎn)速來提高泵的自吸性能。(5)可同時考慮過載、過溫、過壓等保護(hù)功能。,變頻調(diào)速器應(yīng)用技術(shù)面臨的問題,①價格高、體積大、適用功率范圍不寬。②增速后泵內(nèi)液體速度增大會加劇流道的磨損和汽蝕損壞。③與泵配套的高速電機(jī)則因體積縮小而減小了冷卻面積，冷卻效果變差。另外，泵葉輪和電機(jī)轉(zhuǎn)子與空氣摩擦產(chǎn)生的噪聲頻率也會因轉(zhuǎn)速的增高而成比例增大。這些都是有待今后來解決的重要技術(shù)課題。

37、,節(jié)能調(diào)頻器在輸油線路的應(yīng)用,輸油泵調(diào)速方式有變頻調(diào)速和液力偶合器、滑差離合器等種類，變頻調(diào)速技術(shù)在中小型電機(jī)上使用較多，而輸油常用的是高壓（6KV）大電機(jī)，變頻調(diào)速器的成本較高；目前使用較多的是液力偶合器。,滑差離合器曾在濮臨線首站的濮陽站應(yīng)用，效果很好。這類動態(tài)調(diào)速裝置成本低，操作簡單，很受一線工人的歡迎。其不足之處：一是效率和變速比成反比，即高效區(qū)的調(diào)速范圍??；二是可控性能差。,變頻調(diào)速的應(yīng)用舉例東北輸油管理局1986年在鐵

38、大線改造中從德國引進(jìn)了三套1750kW的變頻調(diào)速器，分別安裝在沈陽、大石橋、瓦房店三站，解決了全線的節(jié)流問題。該裝置操作簡便，節(jié)能效果好，在當(dāng)時輸量較滿的情況下，每天仍可節(jié)電2500度左右，三年多收回了30萬美元一套的投資。而且調(diào)速技術(shù)的使用也使全線的技術(shù)水平和管理水平有了較大的提高。,為了克服泵管壓差,節(jié)能降耗,大慶油田葡北油庫2002年在3#、4#外輸泵上安裝了兩臺西門子ABB C600型變頻器。選用變頻裝置前, 葡北油庫有輸

39、油泵4臺,工作泵壓為1·3MPa,匯管壓力為0·5MPa,工作頻率為50Hz,平均輸油量500m3/h,電流平均為330A,日耗電量3700kW·h,且人工頻繁開關(guān)閥門,勞動強(qiáng)度大,泵壓控制困難。3#、4#外輸泵變頻裝置開始運(yùn)轉(zhuǎn)后,工作頻率為42Hz平均輸油量500m3/h,電流平均為230A,日耗電量2060kW·h。在采用變頻調(diào)節(jié)前,富余能量只通過閥門節(jié)流來調(diào)整系統(tǒng)的水力、能量平衡,造成了能

40、源的嚴(yán)重浪費(fèi)。采用變頻調(diào)節(jié)后,通過變頻調(diào)速裝置的拖動,降低了電機(jī)的實(shí)際負(fù)載(所需實(shí)際負(fù)載就是機(jī)泵的運(yùn)行負(fù)荷),從而節(jié)約了能源,優(yōu)化了系統(tǒng)運(yùn)行效率,避免了“大馬拉小車”的狀況。從經(jīng)濟(jì)效益來看:采用變頻技術(shù)前,月耗電量約為11·5×104kW·h,年耗電費(fèi)約為55.2萬元。采用變頻技術(shù)后,月耗電量約為63000kW·h,年耗電費(fèi)約為30·2萬元,節(jié)電率為44%。變頻裝置投資約50萬元,年節(jié)

41、省電費(fèi)為25萬元,回收期約為2年。,6、國內(nèi)管線輸油泵的應(yīng)用舉例,庫鄯線的主要輸油設(shè)備給油泵和變頻調(diào)速輸油主泵分別是從日本和德國引進(jìn)的，具有配備檢測儀表完善、故障保護(hù)靈敏、維修周期長（2萬ｈ以上）、運(yùn)行效率高（泵效為85%～86%）等特點(diǎn)；輸油工藝流程上使用的電動閥門是從意大利引進(jìn)的；35kV、6kV電氣開關(guān)及其監(jiān)控系統(tǒng)是德國1994年以后投放市場的產(chǎn)品（第三代智能化SF6絕緣全封閉真空開關(guān)）；自動化系統(tǒng)是從加拿大引進(jìn)的代表油氣管道

42、和供配電系統(tǒng)最新自控水平的開放型監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)，美國著名的全美管道和科洛尼爾成品油管道都經(jīng)過改造使用了這套系統(tǒng)；光纜通信系統(tǒng)也引進(jìn)了芬蘭諾基亞公司的先進(jìn)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)設(shè)備（光端機(jī)系統(tǒng)）。,鐵秦線原先用的輸油主泵為DKS750/650水平中開三級離心泵，額定流量750m3/h，額定揚(yáng)程550m，泵效75％ （實(shí)際運(yùn)行泵效率69% ），該泵有3m吸入能力，不需要喂油泵。 后來引入DZS高效輸油泵，實(shí)際運(yùn)行測試效率達(dá)到84.

43、14%，比原來的DKS泵效率69%提高13～15% .,大慶至撫順輸油管道輸油主泵采用新試制的國產(chǎn)400KD-250×2水平中開雙級離心泵，每站三臺，兩開一備，該泵需要0.2MPa正壓進(jìn)泵，所以設(shè)兩臺喂油泵，一開一備。 運(yùn)行效果良好。,7、海上輸油泵進(jìn)展,海上現(xiàn)在主要采用多項(xiàng)油氣混輸泵雙螺桿多相泵螺旋軸流多相泵反轉(zhuǎn)軸多相泵直線驅(qū)動活塞泵,多相泵概述,多相流混輸泵是一種專門用于輸送原油產(chǎn)出物的設(shè)備, 與分離方法相比, 它

44、不需要增加分離裝置, 可使原油產(chǎn)出物直接輸送到加工基地,特別適用于原油混合物的遠(yuǎn)距離輸送,在海上石油的開發(fā)中, 可節(jié)約大量的資金。伴隨著對多相流動規(guī)律的研究和認(rèn)識,國外已開發(fā)出用于海上原油混送的多相流混輸泵, 這種產(chǎn)品可以連續(xù)輸送含氣率從0 (指100 %液體) 到1 (指100 % 氣體) 的介質(zhì),非常適于惡劣的海上油田開采條件, 其突出的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約能源和節(jié)約資金。我國在多相流混輸泵產(chǎn)品的開發(fā)方面還處于空白, 多相流混輸泵主要依賴于

45、進(jìn)口, 消耗著大量的外匯, 因此, 研究和開發(fā)多相流混輸泵對我國海底石油開發(fā)有著十分重要的意義。目前常用多相泵如下：,雙螺桿多相泵,螺桿泵屬于容積式泵。雙螺桿泵具有強(qiáng)制輸氣(液) 的特點(diǎn),因而無論含氣率如何變化,都可以強(qiáng)制性地將油氣從入口經(jīng)過壓縮腔壓縮再推到排出口,性能不會因?yàn)楹瑲饴实奶岣叨蠓陆?所以它可以輸送含氣率較高的混合物。其在設(shè)計(jì)上利用氣體的壓縮性成功地降低回流損失,提高了泵的容積效率。這種泵在輸送多相流時采用了氣體壓

46、力漸進(jìn)升高的方式,進(jìn)口處壓力升高緩慢,而出口處壓力升高較快,因而進(jìn)口處回流損失較小,而回流則用于減少輸送介質(zhì)的含氣率,增大出口壓力。雙螺桿泵的兩根轉(zhuǎn)子嚙合時互不接觸,能輸送含固體砂粒的氣液混合物。其應(yīng)用也是最廣泛的,但也存在輸送流量較小,對泥沙敏感,螺桿外緣與缸體磨損后壓力迅速降低,致使該型泵工作可靠性低、維修量大、壽命低、運(yùn)行成本高等問題。,,,,螺旋軸流多相泵,螺旋軸流泵是借鑒了輸送純液體的泵和純氣體的壓縮機(jī)的原理而創(chuàng)造出來的,他

47、可以輸送液體、氣體、氣液混合物。其基本作業(yè)原理是使多相流體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中獲得動能,并通過導(dǎo)葉的擴(kuò)壓作用實(shí)現(xiàn)動能向壓力能的轉(zhuǎn)換,同時調(diào)整多相流體流動狀態(tài),為下一壓縮單元的正常工作提供保證。通過流道的優(yōu)化設(shè)計(jì)有效地減緩了多相介質(zhì)利用葉片對油氣混合物產(chǎn)生升力而進(jìn)行的加壓,其螺旋型的葉輪和整流器又強(qiáng)迫輸送介質(zhì)沿軸向運(yùn)動,有效地防止氣液兩相介質(zhì)在流道內(nèi)分離,從而保證均勻流動的要求。由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn),進(jìn)入葉輪中的介質(zhì)被加速,加速的介質(zhì)經(jīng)

48、過整流器時,速度降低,其動能轉(zhuǎn)化為壓力能,從而使輸送介質(zhì)每經(jīng)過一個單元級,便增加一部分能量。在葉片式多相泵中,壓力的不斷增加是通過能量傳遞和轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)的。,反轉(zhuǎn)軸多相泵,反轉(zhuǎn)軸多相泵由挪威殼牌石油公司、NAM 石油公司和福蘭墨工程公司三家共同開發(fā)。它由兩臺電機(jī)驅(qū)動,一臺驅(qū)動內(nèi)轉(zhuǎn)子,另一臺驅(qū)動外轉(zhuǎn)子,內(nèi)外轉(zhuǎn)子按相反方向旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,輸送排量大,一般可滿足“濕氣”增壓的要求。此外,這種泵每單位長度的增壓能力為常規(guī)多級裝置的兩倍

49、以上。目前,排量為6 400 m3/ d 的樣泵已通過了油田試驗(yàn),并且已在NAM 石油公司所屬的Delier 油田安裝運(yùn)行。32 000 m3/ d 排量的多相泵正在福蘭墨工廠進(jìn)行試驗(yàn)。,直線驅(qū)動活塞泵,直線驅(qū)動活塞泵是MEPS (多相電驅(qū)動增壓泵站)混輸項(xiàng)目研制開發(fā)的產(chǎn)品[3 ] 。MEPS 項(xiàng)目是福蘭墨工程公司與美孚石油公司合作的一項(xiàng)混輸項(xiàng)目。該多相泵采用成熟的往復(fù)活塞泵原理,結(jié)合新的直線電驅(qū)動系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)而成。控制系統(tǒng)可確保達(dá)到

50、所要求的活塞速度并控制活塞的滑動沖程長度。這種多相泵通過改變活塞直徑和馬達(dá)額定值,便可實(shí)現(xiàn)很寬范圍的壓力和排量。這種泵/ 馬達(dá)組合設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)為:能輸送各種流態(tài)和0～100 %含氣體積率的流體;泵/ 馬達(dá)組合設(shè)計(jì)的總效率達(dá)90 %以上;只有一個低速運(yùn)動部件;機(jī)械設(shè)計(jì)簡單、耐用。這種多相泵的樣泵于1993 年10 月運(yùn)往得克薩斯州米德蘭Salt Creek 陸上油田安裝,并于1994 年2 月正式投入試驗(yàn) 。,國外海上多項(xiàng)輸油泵進(jìn)展

51、,井底多相泵英國偉亞泵公司是開發(fā)海底多相螺桿泵的主要參與者。1992 年,該公司為其多相泵開發(fā)出新的硅鎢部件并開始為新一輪試驗(yàn)重造其樣泵。但是,一年后該公司宣布,如果它的經(jīng)營者和資助者不再提供資助的話,它將放棄經(jīng)過10 年努力的多相泵工程并集中力量開發(fā)井下泵。偉亞泵公司決定不再獨(dú)自繼續(xù)該工程的原因是,認(rèn)為多相泵的未來市場不大,不愿單獨(dú)承擔(dān)投資開發(fā)的金融風(fēng)險。 從此,英國偉亞泵公司與德士古英國有限公司,開始了一項(xiàng)液動井底多相泵

52、的開發(fā)工程。開發(fā)工程分兩個階段進(jìn)行。,,第一階段的開發(fā)工作是,設(shè)計(jì)、制造井底多相泵樣機(jī)并在偉亞Allwoa 研究實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)設(shè)施上用氮?dú)夂退幕旌衔镞M(jìn)行試驗(yàn)。第一階段的開發(fā)工作已完成。試驗(yàn)時,多相泵采用馬達(dá)驅(qū)動。試驗(yàn)表明,井底多相泵性能好,可輸送含氣率達(dá)60 %以上的混合物。第二階段的開發(fā)工作是,在德士古公司設(shè)在美國得克薩斯州漢布爾的多相流試驗(yàn)回路上對一臺透平驅(qū)動的樣機(jī)泵進(jìn)行試驗(yàn)。 英國偉亞泵公司開發(fā)的液力驅(qū)動井底多相泵為一種

53、多級軸流透平驅(qū)動的多級離心泵,如圖1 所示。透平的動力液由地面泵提供,可以是處理后的海水、采出水或采出油,其選擇取決于哪種應(yīng)用最方便。增壓后的動力液經(jīng)一個單獨(dú)的通道被泵送至井底,動力液通過透平后與采出物混合返回地面。在透平和多相泵內(nèi),如果泵是一個穩(wěn)定的液壓靜力軸向軸承排列,那么,動力液被輸給泵的級間軸承和泵末端的平衡鼓。透平和泵未端平衡鼓的設(shè)計(jì)可確保旋轉(zhuǎn)部件處于軸向液壓衡,圖1 　液力驅(qū)動井底多相泵,井底多相泵的應(yīng)用,美國阿莫克東方石油

54、公司在開發(fā)中國海上流花油田中首次采用了井底多相泵。,國外油氣混輸泵技術(shù)開發(fā)與運(yùn)用,螺旋軸流泵是法國石油研究院(LFP) 、挪威國家石油公司(Stator 1) 及法國道達(dá)爾(Total) 石油公司三方聯(lián)合投資的“海神( (Poseidon) ”多相混輸技術(shù)研究項(xiàng)目研究開發(fā)的一種混輸泵,許多文獻(xiàn)稱之為“海神泵”?！昂Ｉ癖谩睂儆谌~片泵,它由若干級壓縮單元組成,每個壓縮單元包括一個葉輪和一個整流器,當(dāng)輸送介質(zhì)進(jìn)入葉輪后,由于葉輪的旋轉(zhuǎn),介質(zhì)被

55、加速獲得動能,而當(dāng)加速的介質(zhì)通過整流器時,速度減小,動能被轉(zhuǎn)化為壓能,介質(zhì)每通過一個單元級,便增加一部分能量。與容積式泵的根本區(qū)別在于其壓力的增加不是由單元級體積的變化所引起,而是由能量的傳遞和轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)的。,意大利新比隆公司在埃尼集團(tuán)的資助下生產(chǎn)了一種膜片式混輸泵。它是一種往復(fù)式泵,由常規(guī)軸向活塞泵改進(jìn)而來,有兩個泵腔?；钊煤万?qū)動電機(jī)均沉沒在液體中,一個彈性膜片將液壓油與多相流體隔開,控制系統(tǒng)控制液壓油從一個腔排入另一個腔。,1994

56、 年在北歐挪威的Draugen 平臺,采用螺旋軸流式油氣多相泵,安裝在距中心平臺10 km ,水深270m 的油井中,海底油氣多相泵的應(yīng)用,使該油田的油水總產(chǎn)量從1 900 m3/ d , 上升到3 100 m3/ d , 提高了60 % 。,國內(nèi)多相泵進(jìn)展,我國目前正在研究和推廣多相流技術(shù) 利用多相泵和多相混輸,可以擴(kuò)大集輸半徑,使邊際油田納入已建的集輸系統(tǒng),充分利用現(xiàn)有已建設(shè)施來減少投資和操作費(fèi)用,使邊際小油田開發(fā)變得經(jīng)濟(jì)有效。目前

57、多相泵在陸地應(yīng)用已逐步推廣,但還未應(yīng)用于灘海油田建設(shè)中。隨著計(jì)量技術(shù)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的分離計(jì)量裝置將會逐漸被不分離計(jì)量裝置所替代。目前,國外已有幾十套商業(yè)性產(chǎn)品應(yīng)用于海上油田,而我國在此方面目前正處于研制和試驗(yàn)階段。,多相流技術(shù),多相泵的研制趨于成熟,應(yīng)用范圍逐步推廣。多相計(jì)量技術(shù)發(fā)展較快,已進(jìn)入商業(yè)性階段。石油大學(xué)編制的油氣混輸工藝計(jì)算軟件通過將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行的兩相流管道相比較,誤差小于20%。在油、氣、水三相混輸及相態(tài)劃分和轉(zhuǎn)相

58、點(diǎn)的研究上也取得了一定進(jìn)展。,五.天然氣集輸,天然氣集輸天然氣是埋藏在地下的一種可燃?xì)怏w，是以多種低碳飽和烴為主的氣體混合物，其主要成份為甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、戊烷及微量的重碳?xì)浠衔锖蜕倭康钠渌鼩怏w，如氮?dú)?、二氧化碳、一氧化碳、氦氣、硫化氫、水汽等?天然氣從生產(chǎn)來源上一般分為氣層氣和油田伴生氣兩類。氣層氣是從氣田開采出來的天然氣，其中甲烷含量占總體積的90%以上；油田伴生氣則是指從油田中和石油一起開采的可燃?xì)怏w，亦稱

59、石油氣。石油氣的成份和氣田氣差不多，但重碳?xì)浠衔锏暮縿t較氣田氣高，甲烷含量一般占總體積的80%-90%。一般來說天然氣中甲烷含量大于90%的稱為干氣或貧氣。甲烷含量低于90%，而乙烷、丙烷等烷烴的含量在10%以上的稱為濕氣或富氣。,（一）天然氣地面集輸工藝,來自氣井的天然氣在集氣站進(jìn)行加熱、降壓、分離、計(jì)量后進(jìn)入天然氣處理廠，脫除水、硫化氫、二氧化碳，然后進(jìn)入壓氣站，除塵、增壓、冷卻，再輸入輸氣管道。在沿線輸送過程中，壓力逐漸下降，

60、經(jīng)中間壓氣站增壓，輸至終點(diǎn)調(diào)壓計(jì)量站和儲氣庫，再輸往配氣管網(wǎng)。氣田井口壓力降低時，則需建礦場壓氣站增壓站。輸氣管道系統(tǒng)流程圖如下圖所示。,輸氣管道系統(tǒng)流程圖,（二）天然氣集輸工藝主要設(shè)備,氣嘴壓縮機(jī)組,一）氣嘴,氣嘴是氣井地面流程的重要部件，用于調(diào)節(jié)控制氣井的產(chǎn)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，有多種情況要求限制氣井的產(chǎn)量，如防止底水錐進(jìn)、地層出砂以及控制井口壓力，以滿足地面設(shè)備的耐壓要求或防止生成水化物等。高壓氣體在氣嘴中的流動處于“臨界流”狀態(tài)，

61、此時，氣嘴下游壓力變化對氣井產(chǎn)量沒有影響。,氣嘴的形狀,常用的氣嘴呈圓柱孔狀，孔徑根據(jù)配產(chǎn)的需要而定，勝利油田一般在3mm左右。除了氣嘴之外，還有針型閥，四川氣田多用針形閥，其優(yōu)點(diǎn)是便于調(diào)節(jié)，不像氣嘴那樣需要停井、拆卸、更換等操作；其缺點(diǎn)是不耐磨，非常容易被刺壞，因此，四川氣田的一些高壓高產(chǎn)井也開始改用直孔狀氣嘴。 氣嘴的形狀還有文丘里噴管狀。要達(dá)到臨界流狀態(tài)，氣嘴后的壓力應(yīng)在氣嘴前壓力的60%以下，而使用文丘里噴嘴，則在85%以下即

62、可，從而減小了氣嘴的能耗，延長了臨界流的范圍，適用于低壓氣井。,氣嘴類型,1、耐磨氣嘴陶瓷氣嘴的外套仍是鋼材，內(nèi)芯是陶瓷。陶瓷與鋼件之間過盈配合，結(jié)合緊密。在氣嘴的出口端有一個臺階，裝配面還涂抹了膠粘劑，這樣形成三保險，防止陶瓷內(nèi)襯在高壓作用下移動、脫離。 陶瓷氣嘴耐磨性很好，大大延長了氣嘴壽命，提高了氣井的安全系數(shù)，使一些嚴(yán)重出砂井恢復(fù)了生產(chǎn)，使用壽命可達(dá)兩年以上，值得在出砂氣田推廣應(yīng)用。,2、井下活動氣嘴 氣嘴大多安裝在井口，

63、進(jìn)加熱爐之前。1988年，四川石油管理局發(fā)明了井下活動氣嘴，即把氣嘴安裝在井下油管內(nèi)。 井下活動氣嘴是指將通常安裝在井口地面的氣嘴改為安裝到井下油管內(nèi)，利用了地?zé)?，省掉了井口地面加熱爐，節(jié)約燃?xì)?，降低了生產(chǎn)建設(shè)成本。但是井下氣嘴的更換比較麻煩，故在出砂、出水較多的氣井盡量不使用井下氣嘴，而且地?zé)岬募訜嵝Ч邢?，不適合寒冷地區(qū)。,二）壓縮機(jī)組,機(jī)械增壓法所使用的設(shè)備是天然氣壓縮機(jī)。壓縮機(jī)在原動機(jī)的驅(qū)動下運(yùn)轉(zhuǎn)，將天然氣 引入壓縮機(jī)，在壓縮

64、機(jī)轉(zhuǎn)子或活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)動過程中，通過一定的機(jī)械能轉(zhuǎn)換和熱力變換過程，使天然氣的壓能增加，從而達(dá)到增壓目的。氣體壓縮機(jī)的種類很多，如往復(fù)式、離心式、螺桿式等等,1、國內(nèi)壓縮機(jī)組現(xiàn)狀,伴隨著天然氣在工業(yè)和民用上的逐步推廣普及，我國進(jìn)入了輸氣管道的大發(fā)展時期，陜京線、西氣東輸、澀寧蘭、忠武線以及蘭銀線等輸氣管道相繼建成投運(yùn)，西氣東輸二線也已開工建設(shè)。隨著天然氣管道建設(shè)的快速發(fā)展，天然氣管道系統(tǒng)增壓用壓縮機(jī)組達(dá)到了相當(dāng)多的數(shù)量，對壓縮機(jī)組的需

65、求量也日益增加。目前，國內(nèi)天然氣管道上在用的壓縮機(jī)組絕大多數(shù)為國外公司生產(chǎn)制造。國內(nèi)天然氣管道工程的很大一部分投資均花費(fèi)在購買國外設(shè)備上，且運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用居高不下，在國家戰(zhàn)略能源輸送上受制于人。而國內(nèi)設(shè)備廠家由于技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)的不足，很難與國外廠家競爭。自1982年7月，我國首次安裝試運(yùn)于天然氣集輸工程的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)—壓縮機(jī)組在四川興3井建成投產(chǎn)以來，天然氣氣田增壓工作得到了迅速發(fā)展，不僅在四川13個氣田建了增壓站，而且在中原、遼河、大慶、

66、勝利、長慶、華北、大港等油田，增壓站也迅速增加。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到1999年底，全國共有氣田天然氣增壓機(jī)組260多套。,2、國內(nèi)外天然氣管道壓縮機(jī)組差距分析,壓縮機(jī)組為天然氣的輸送提供動力，是輸氣管道的心臟，輸氣管道的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于壓縮機(jī)組的可靠性和性能。在天然氣輸送管道特別是新建管道上，主要使用的是離心式壓縮機(jī)，用來驅(qū)動離心式壓縮機(jī)的原動機(jī)主要是燃?xì)廨啓C(jī)和大功率變頻電動機(jī)。下面的內(nèi)容，將分別對離心式壓縮機(jī)本體、燃?xì)廨?/p>

67、機(jī)、大功率變頻電動機(jī)以及涉及到的成套設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行國內(nèi)外差距分析。,⑴離心式壓縮機(jī),離心式壓縮機(jī)的基本工作原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使葉輪出口的氣流達(dá)到很高流速，然后在擴(kuò)壓室內(nèi)將高速氣體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而使壓縮機(jī)出口的氣體達(dá)到較高的壓力。國外生產(chǎn)離心式壓縮機(jī)的廠家主要有羅爾斯-羅伊斯（RR）、索拉（Solar）、GE新比隆和曼透平（Man-turbo）等。RR公司的離心式壓縮機(jī)型號如表1所示。,由表可以看出，R R公司可以生產(chǎn)最大功率

68、從5.6-37.3MW一系列的離心式壓縮機(jī)，最大功率在15MW以下的壓縮機(jī)，其轉(zhuǎn)速范圍在9 000-13 800r/min，最大功率在25MW以上的壓縮機(jī)，其轉(zhuǎn)速范圍大約在3 600-9 500r/min，最大設(shè)計(jì)進(jìn)氣流量在11 300-106 700m3/h之間。西氣東輸用的RR壓縮機(jī)型號為RF2BB—36和RF3BB—36，分別為2級和3級。索拉公司(Solar)的全稱是美國索拉透平國際公司，為卡特彼勒全資子公司，索拉制造的離心式天