試論國內外油氣混輸泵技術的研究和發展（二）
2015-12-25
40502.幾個主要國家研究油氣混輸泵的情況
各國選擇的泵的類型如表1所示,各國對油氣混輸泵進行研究的主要內容、方向及目的見表2，混輸的優缺點見表3。一臺油氣混輸泵從性能上主要可用三個指標來衡量：一是壓力，二是油氣比適用范圍，三是效率。如果三個指標都高，性能就越好。表4列出目前研究的程度及存在的問題。
表1：各國選擇的油氣混輸泵的類型情況分析
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美國 |
英國 |
德國 |
日本 |
中國 |
俄羅斯 |
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螺旋泵 |
螺桿泵 |
螺桿泵 |
離心泵 |
螺桿泵 |
螺桿泵 |
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液環泵 |
軸流泵 |
旋渦泵 |
旋渦泵 |
液環泵 |
液環泵 |
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離心泵 |
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螺桿泵 |
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表2：對油氣混輸泵進行研究的內容及方向
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泵的類型 |
主要研究的內容、方向 |
目的 |
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螺桿泵 |
①單螺桿和雙螺桿 |
①提高混輸的油氣比 |
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②螺桿的形狀 |
②解決發熱和抗砂的能力 |
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③螺桿的受力、發熱和因發熱而引起的密封的問題 |
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液環泵 |
①結構改造，如采用動殼、多級 |
①提高壓力 |
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②泵結構參數優化 |
②提高效率 |
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③大直徑的密封問題 |
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離心泵 |
①結構改造，如采用串聯葉輪，導葉結構 |
關鍵是提高混輸的油氣比 |
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②改進葉輪的結構和形狀 |
表3：各類泵混輸的優缺點
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混輸的優缺點 |
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泵的類型 |
優點 |
缺點 |
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螺桿泵 |
壓力高（可達（5~20）*105Pa |
混輸壓力隨油氣比的增大而減少，油氣比范圍小，一般＜20；螺桿易折斷，發熱大，怕砂子 |
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效率高（20%~50%） |
加工精度高，需專用機床，價格高 |
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排量可較大 |
（國際15~20萬美元；國內20~30萬人民幣） |
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結構簡單 |
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軸流泵 |
油氣比適用范圍大（可達10~1000） |
壓力低（＜3*105Pa（普通）；（4~15）*105Pa（新型）） |
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不怕砂子（液環泵內部間隙相對較大 |
效率低（10%~40%） 排量小（120~600m3/h） |
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價格低（國內10~20萬人民幣 |
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軸流泵 |
排量特別大（1500m3/h）；結構簡單。 |
油氣比范圍小（＜10），隨著油氣比增大，泵性能惡化 |
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效率較高，采用多級，壓力可較高 |
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離心泵 |
壓力，排量均可高，結構簡單，制造方便 |
氣液比范圍很小 |
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成本低，效率較高，不怕砂 |
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旋渦泵 |
流量大，壓力較普通液環泵高 |
氣液比范圍小（＜10），效率低，結構復雜 |
表4：存在的問題
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泵的類型 |
研究的程度及存在的問題 |
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螺桿泵 |
①雙螺桿泵比單螺桿更能適應大油氣比，可達到含氣90%，少數國家如美國已可處理100%液體到100%的氣體。 |
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②泵的特性在理論上還不太清楚。 |
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③當含氣量增大，長期運轉工作，導致泵發熱的問題還沒有得到很好的解決。 |
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④油氣混輸泵技術開始成熟了，主要是指的螺桿泵，美國、德國有少量產品出口。各國做了很多的試驗研究工作。 |
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①采用新型結構的液環泵，壓力可提高到（10~15）*105Pa，但效率仍然較低，結構還有待進一步改進。 |
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液環泵 |
②價格比普通液環泵要高，但仍比螺桿泵要低很多。 |
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③泵特性基本清楚。 |
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這方面中國做了大量的試驗研究工作 |
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離心泵 |
一般離心泵混入一點空氣就不能正常工作，現通過結構改造，混入20%的氣體仍可工作，但這遠遠達不到油氣混輸的要求，如論從理論上還是結構上將有待進一步的研究和開發。 |
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這方面日本做了很多試驗研究工作。 |
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軸流泵 |
采用螺旋式軸流泵，可提高混輸的氣液比，英國做了一些試驗研究工作。 |
2.我國油氣混輸泵技術的發展概況
我國油氣混輸泵技術的發展大致可分為三個階段：其一，60年代~70年代為提出及初步試驗階段隨著大慶、勝利大油田的開發,油氣混輸泵技術被提到議事日程。院校以北京石油學院為主，他們首先從石油部得到信息，迅速立題，很快在實驗室搞試驗。后期與大慶油田合作搞工業試驗。油田以大慶油田、勝利油田為主。大慶油田設計院成立了攻關組，抓了幾個油氣混輸泵試驗點，并經常開展全油田技術交流。勝利油田采油處負責抓這項工作。到70年代中期至80年代初已達到700多臺螺桿泵混輸的規模。后因泵本身的技術不過關，加上油田氣量逐漸減少，油氣混輸研究進行較慢；其二，80年代為繼續研究階段在這一期間進行一定的工業性試驗,如勝利油田的孤島油田曾進口一臺德國鮑曼公司的螺桿混輸泵進行工業性試驗,試驗結果也很好。另外,有些油田也曾開發過井下油氣混輸泵和采用國產的技術尚未完全過關的油氣混輸泵進行工業性試驗；其三，90 年代初,隨海洋油田、新油田的開發,油氣混輸泵技術重新提出并受到重視。原石油天然氣總公司,《九五》規劃撥款1000多萬元,對油氣混輸泵技術進行全面研究和開發,并從二相流動等基礎性研究開始。原生產螺桿泵的天津泵業集團從國外引進全套油氣混輸泵技術,與德國鮑曼公司合資生產雙螺桿泵,今年內可望出產品。大慶油田向國外買了一臺油氣混輸泵,準備自己開發。1995年我院科研處與天津大港油田科技處也有共同開發液環混輸泵的意向。天津大港油田1997年買了天津泵業集團生產的螺桿混輸泵進行試驗,準備自己開發。國內與國外相比,在油氣混輸技術方面投入的人力、智力、經費等還存在很大的差距,相信這種情況會很快得到改變。