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油氣輸送的一桿利器-螺桿泵

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在油氣行業中,每時每刻都有大量的油、氣和水需要被運輸、轉送到不同的儲罐或處理罐中。傳統離心泵的缺點在長時間的高強度使用下慢慢被暴露出來,這給油氣企業帶來不小的損失,而一旦停工,造成的損失則更大。螺桿泵可靠的泵送原理為這些問題提供了一個絕佳的解決方案。高效率、低成本、不掛砂、抗腐蝕、且流動溫和,不會出現脈沖流的這些特點,讓螺桿泵成為輸送油氣水的一桿利器。

這項科技非常有效率,并且提供了一個穩定、無脈沖流的流動。

操作者在生產油氣的過程中面臨許多挑戰,包括在任何時間內可操作的油井數目、砂量、流速、系統壓力等,這些都能夠導致工藝參數發生大幅度的變動。在穩定的無脈沖流中,具有低剪切抽汲作用的螺桿泵可以將運動狀態正在變化的烴類及其他流體準確的輸送走。這種泵的多功能性已經在采出水處理的卸油站得到顯著應用。

Utah州案例分析

Utah州Myton的一個大型石油生產商有一些生產水處理和離心泵處理設備上的工藝問題,并且他們在尋找解決方案。他們邀請了一個泵送技術咨詢公司去研究這些問題,后來技術人員發現了兩個主要的問題。第一個問題是,泵入口處形成氣蝕現象。過低且不斷變化的凈吸壓頭(NPSH)導致離心泵形成空穴,進而導致每個月都出現機械密封失效的問題。這些密封失效問題造成大量損失且導致Utah州石油生產商作業分支系統多次停工。

第二個問題是含油污水轉輸過程中的乳化現象。因為在水被抽調之前,含油污水需要在儲罐中靠重力沉降使油水分界,這個過程需要很長的滯留時間來完成,因此轉移過程就被進一步拖延了??紤]到乳化現象,含油污水必須在儲罐中待上2天時間。最后,一部分由于質量太小而無法因重力分離的殘余油滴需要進入機械分離器中進一步分離,然后這些水才能注入處理井中。

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螺桿泵相對溫和的抽汲不會加劇含油污水的油水乳化,進而使下游流程中的分離步驟更為簡單。

卡車卸載方案

在生產商的兩座卸載站的處理設施中安裝了四臺螺桿泵。這四臺泵可以從每個卡車上轉移130桶的采出水到儲罐中。而卸載每個卡車僅需要用14分鐘。通常情況下,卡車都要排隊等待卸載。自從兩年前裝上了兩個螺桿泵之后,他們已經累計轉輸了1200萬桶采出水,并且從沒停工過。

螺桿泵相對溫和的抽汲不會加劇含油污水的油水乳化,進而使下游流程中的分離步驟更為簡單。螺桿泵可在不同的入口壓力下運行,這也是其應用性的一大特點。離心泵需要在特定入口和出口壓頭條件下才能以最高效率工作。

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卸載泵往往置于與馬路同高度的位置,這樣泵的吸入壓頭會隨著流體的泵出而時刻改變,變化范圍從頭到尾有幾英尺。然而,螺桿泵不會因為這種吸入壓頭的變化而受到影響,并且能夠緩慢的輸送流體。螺桿泵也不會使流體發生乳化作用,所以使用者不必考慮因為儲罐中的重力分離作用而延長等待時間,這也就使流體能夠持續地進出儲罐。

對于卡車司機來說,在卸載最后35到40桶水的時候,他們通常通過操作卸載設備在泵的入口處制造真空條件。當泵仍然在運轉的時候,通過直接關閉車頂端的排泄閥來完成這個過程。而當卡車是空的時候,關閉泵和泵入口的閥門。然后松開泵旁邊的軟管,系統里的真空能將管中剩余的污水推回卡車。這能防止有毒污水泄漏污染。

制造真空這個一般做法可能會引起吸入壓力發生很大的變化,這個變化會使離心泵的效率進一步降低并且造成氣蝕現象而導致機械密封失效。但是如果螺桿泵的機械密封安裝在空心驅動軸上,就不會被任何氣蝕現象導致的震動所影響,而且在200轉/分鐘的轉速下可正常運行。

泵的設計

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泵的設計包括一個螺旋金屬轉子,該轉子在一個雙螺旋彈性定子中反向旋轉。當他們結合在一起的時候就能形成密封腔,密封腔能在轉子旋轉的時候從吸入端隨旋轉一直運轉到出口端。螺桿泵是一種固定排驅的泵,每一次旋轉都能排出固定體積的物料。

這種泵依靠高效率、可靠性和多功能性的特點能夠解決大范圍的應用問題。在處理干凈的烴流體、具有剪切敏感性的化學劑和具有粘性、腐蝕性、研磨性、且含固相顆粒的含油水泥漿以及石油沉淀渣的時候,螺桿泵是一個非常合適的選擇。

螺桿泵內的液體流動過程是一個與旋轉速度相關的函數。如果流體具有剪切敏感性、粘性或者腐蝕性,可以讓泵以一個較低的速度運行,這樣既能提高效率也能提高使用壽命。彈性定子允許壓裂砂和其他研磨性微粒隨液體滾動前進,這樣就能減小刮切和磨損。

螺桿泵使用齒輪結構的通用連接方式,能有效解決由于泵送流體的壓差造成的徑向載荷和軸向載荷的問題。這種均衡設計的環形齒輪和球齒輪,配合配流盤,使受力分散到一個較大的面積上,而不是在銷處或者接頭處。這大大減小了磨損,使泵的總體工作表現更好,在突發的失常工況下尤其有利。

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這種螺桿泵的另一個特征和優點就是它能夠實現物料穩定的無脈沖流的流動,這能穩定的輸送烴類和其他流體,使計量結果更加準確。并且它可以自動起動注油,不會導致氣鎖現象的發生,并且能平穩無震動運輸物料,也不會干擾旁邊其他設備的校準。螺桿泵在各種組份的物料中都適用,它可以操控高達73970桶/天的排量,并且能在522psig的壓差下運轉。

總結

螺桿泵整合了高科技、卓越的創新設計和專用的操作流程,為油氣工業經常出現的惡劣和不斷變化的工作環境條件提供了一個有效的解決方案。齒輪結構的通用連接方式有效的解決徑向載荷和軸向載荷的問題,使泵效最大化并且延長使用壽命。螺桿泵可靠的設計不會受到突變情況的影響,并且相比于其他泵,螺桿泵的總成本是最低的。

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