注水泵盘根更换装置的研制

注水泵盘根更换装置的研制

刘美红  ,许杰  ,何世浩

中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第三采油厂  河北 河间 062450

摘要：注水泵是油田日常生产中的常用设备，将经过过滤的水加压后通过注水井注入地层，从而实现注水驱油、注采平衡的目的。由于注水泵每天24小时都在运行，用于密封柱塞的盘根会发生磨损导致刺漏，需要及时进行更换，更换盘根是注水站员工日常维护注水泵时的主要工作量。由于缺乏专用工具，导致更换盘根操作费时费力。本文主要介绍了为解决更换盘根难的问题而研制出的一种盘根更换装置及其应用效果。

关键词：盘根；螺旋；取出；压紧

一、前言

目前大部分油井采用注水驱动开发，即在油田的开采过程中，为了维持地层压力，需要将伴随油气产出的水重新注入地层，以保护周围环境，实现注采平衡。注水泵是油田注水站的常用设备，由动力端、液力端和辅助设备组成，电机通过皮带带动泵的主轴高速旋转，使柱塞在缸内往复运动。由于液体在外力的作用下，连续不断挤开吸入阀进入缸内，在柱塞的往复作用下，使缸内液体受挤压，压力升高，液体推开排出阀输出管线，通过注水管线、注水井注入地层。

二、问题的提出

为防止注水泵运行时缸内液体外漏，柱塞由密封盘根包裹，由于注水泵在高压状态下每天连续运转，容易发生盘根磨损或刺漏，更换盘根是注水站员工在维护注水泵时的日常主要工作。每个盘根盒需要更换3-4条盘根，由于操作空间狭窄，戴手套操作不便，两名操作员工需要赤手使用铁锤、起子等工具需要用时25-30分钟才能完成更换操作，不仅费时费力，还存在安全隐患。长期使用铁锤等工具更换盘根，会对盘根盒造成一定的损伤，缩短了盘根盒的使用寿命，且增加了更换盘根盒所带来的成本增加和更换工作量。

三、研制思路及措施

通过仔细观察和分析，发现因用于密封柱塞的盘根材质具有一定的韧性、耐磨性和强度，松开盘根压盖使用起子或自制的金属钩子等工具扎入盘根后，因摩擦力较小，很难将盘根从盘根盒中取出来。如果能够增加工具与盘根之间的摩擦力，就能轻松将盘根取出。根据这一思路，从日常生活中用的红酒开瓶器得到启发，研制出了注水泵盘根更换装置。

注水泵盘根更换装置由盘根取出器和盘根压紧器组成。取出器由丁字形把手、钻杆、钻杆套筒和压环构成，把手由钢筋制成，垂直与钻杆套筒焊接为一体，套筒有内螺纹，钻杆前端为螺旋形，后端为螺杆，螺杆可拧入钻杆套筒，套筒下部焊有半圆形压环，可压在柱塞上。盘根压紧器由拱形主体、扶手、顶紧螺栓构成，拱形主体可套在柱塞上，扶手与拱形主体焊为一体，主体两侧各焊有一个带螺纹孔的螺杆座。

四、现场应用情况

更换装置制作成功后，在更换注水泵盘根时进行了应用试验。松开盘根压盖和衬套后，将钻杆拧入钻杆套筒，把半圆形压环压紧在柱塞上，将钻杆贴紧盘根，使用扳手拧动钻杆后部的螺杆，钻杆轻松钻入盘根，缓慢后撤取出器，盘根被带出盘根盒，再重复以上操作即可取出需更换的盘根。加盘根时，先将盘根套入柱塞，用衬套压住盘根，将压紧器的拱形主体套在柱塞上，扶紧扶手，用扳手拧紧顶紧螺栓，由于拱形主体的长度略小于衬套和压盖之间的距离，顶紧螺栓推动衬套前移，逐渐将盘根压紧在盘根盒内，最后拧紧盘根压盖完成更换操作。经过对取出和更换时间的统计，共计用时12分钟，应用试验取得了成功。

为了提高对工具的使用熟练程度，专门对注水站员工进行了操作培训。通过对一年来更换次数进行统计，共计更换注水泵盘根736柱，更换盘根2339条，操作人数减为一人，取出和更换操作平均用时在11分钟以内，大幅缩短了操作时间，提高了工作效率。

五、 结论

注水泵盘根更换装置结构简单，加工方便，构思奇妙，可长期使用。只需一人即可完成操作，操作时间也大幅降低，减轻了员工的劳动强度，提高了更换效率，避免了因使用铁锤等工具对盘根盒所带来的损坏，节约了成本。此外，由于更换操作是在狭窄的空间内完成，更换装置的成功应用还消除了安全隐患。由于油田注水泵数量众多，盘根更换装置通过改进尺寸可适用大部分的注水泵更换盘根操作，推广和应用范围广泛。

[1] 李宁会.油田设备管理.中国石化出版社.2012.3.1

[2] 张会森.油气田常用泵操作与维护.石油工业出版社.2014.5.1