郭 昊

（大庆油田公司华谊金鹰石油科技有限公司，黑龙江大庆 163311）

1 含油污水回收泵的演变及优劣分析

1.1 采用卧式离心泵做回收泵

油田最早采用的是卧式离心泵做含油污水回收泵，具体工艺为含油污水回收泵房地平面与污水池底基本持平，将卧式离心泵安装在泵房内作为含油污水回收泵，这样因含油污水池中的含油污水液面高于回收泵，从而使离心泵不需要自吸能力就能将含油污水吸入并输送出去。这种方法在油田开发早期得到了广泛的应用，但由于其本身的缺陷及油田三次采油的开展，弊端不断显现，具体表现在以下3个方面。

（1）由于回收泵房地平面需要与回收水池池底在同一平面，一方面不仅增加了基建投资，另一方面回收泵房防水也是一个问题。同时，随着油田三次采油步伐的加快，回收水池越建越大、越建越深，回收水泵房建设的难度则越来越大。并且由于北方四季环境温差大，导致夏天泵运转状况好，但随着冬天温度的降低，污水中的污油成分凝固，导致含油污水的流动性变差，泵吸液能力下降而影响含油污水回收。

（2）由于泵房建设投资规模大，故泵房建的规模相对较小。导致泵房内部空间狭小，同时因泵房地面较低，使用和维护起来不方便。

（3）随着油田三次采油步伐的加快，含油污水黏度不断提高，而离心泵自身的自吸能力差，很难将含油污水正常吸入。

1.2 用潜水泵做回收泵

随着卧式离心泵的不适用，油田开始采用潜水泵作为回收泵。其直接将潜水泵安装在含油污水池中，不需要单独建泵房。由于采用潜水泵做回收泵工艺简单，所以很快便在油田推广开来。

但随着潜水泵的不断推广，问题也随之而来：①由于潜水泵沉没在油池里，所以泵有故障后不能及时发现，同时，维修起来较困难；②因泵和电缆均在含油污水池里，存在安全隐患。近几年，油田也发生过多起潜水泵爆炸事情；③维修成本相对较高。

1.3 用立式离心泵或立式螺杆泵做回收泵

油田还试过将立式离心泵或立式螺杆泵安装在污油回收池顶的工艺，但受泵长度、稳定性等方面的影响，最终未成功。

1.4 用卧式单螺杆泵做回收泵

油田含油污水处理站、联合站等属于要害岗位且是重点防爆场所，从安全、环保、操作及维修角度考虑，含油污水回收泵应安装在地面最适合。

2008年，油田提出将含油污水回收泵安装在地面的工艺方法，采用单螺杆泵做污油污水回收泵：将泵房建在污油池旁，单螺杆泵安装在泵房内，管线直接从泵进口延伸到含油污水池里，泵房地面不需下沉。该方法于当年冬天在污水处理站试验，泵启动后数秒钟，含油污水从池里吸入到泵里并排出，泵运转平稳，压力和流量显示稳定，试验效果良好。随后开始在油田逐步推广，使用效果较为理想。泵排量也从最初的每小时几十立方米到现在的每小时200多立方米。其优点主要体现在以下4点：①泵房及工艺建设投资少；②现场操作、维护方便；③不存在安全、环保隐患；④不会因介质黏度的增大或环境温度变低而吸不上液。

2 不同设备的原理分析

（1）卧式离心泵。卧式离心泵属于叶轮式泵，依据离心力原理设计，靠高速旋转的叶轮带动介质转动并将介质输出,从而达到输送目的。离心泵结构简单、造价低、维修方便，在输送水等低黏度介质且无自吸要求时有很大优势，缺点是自吸能力差，尤其是对黏度较高的污油及含油污水，离心泵很难实现在地面通过管线直接将污油及含油污水吸入，所以在采用卧式离心泵做污油或含油污水回收泵时，须将泵中心高（吸入口中心高）降低到和液面一致。但这种工况施工费用高、地下空间紧凑、维修及现场操作不方便，且由于污油及含油污水黏度高，泵效较低，使用效果并不理想，尤其是在寒冷的冬季。

（2）卧式单螺杆泵。卧式单螺杆泵属于回转容积式泵，通过定子和转子形成的一个个密封腔容积的变化，实现将介质吸入，逐渐建立压力进而将介质输出。单螺杆泵具有很强的吸入能力，能够输送黏度高的介质。单螺杆泵安装在地面，通过管线可以直接将污油污水池中的含油污水吸入到泵中，然后经过泵的加压输送到目的地。单螺杆泵运行平稳，噪声低、操作简单，因为用定子多种弹性材料制成，所以能完成高黏度流体和含有硬质悬浮颗粒介质或含有纤维介质的输送，有一般泵种所不能胜任的特点。

所以，从原理上讲，卧式单螺杆泵应该是污油污水回收泵的最佳选择。但由于螺杆泵制造技术含量高，而不同厂家的产品质量又差别较大，如果产品质量差、相关性能达不到现场要求，也会导致介质无法吸入、泵振动、噪声大、易损坏等故障、现象，所以选择具有成熟技术和经验的专业厂家的螺杆泵产品，是现场实际应用能否成功的关键。

3 卧式单螺杆回收泵选型及维修关键

根据现场实际工况条件，选择合适的单螺杆泵，是实际应用能否取得成功的关键。下面，从泵转速、橡胶的选择、气蚀余量3个方面探讨维修及选取合适的单螺杆泵。

3.1 转速的选择

单螺杆泵因为输送较高黏度的介质及含有颗粒的液体，其转数的选择较为关键。根据现场实际应用及维修经验，可根据下列具体情况综合考虑。

表1和表2给出了所输送的具体介质及其磨损性的特性。请注意，介质的特性随其浓度和温度的变化而变化，当泵的规格越大时，转速应选低一些。

表1 根据介质的磨损性选择泵转速

表2 根据介质黏度选择泵转速

根据油田含油污水的特性及近几年的实践经验看，转速在200～360 r/min最佳。

3.2 衬套橡胶材料的选择

单螺杆泵衬套为橡胶制品，也是单螺杆泵的一个易损件，其性能好坏直接影响衬套的使用寿命及密封效果。一般正常情况下衬套的使用寿命为3～6个月，如果选用不当，衬套可能从钢管中脱落或橡胶掉块。所以要对橡胶的基本特性及橡胶对各种不同介质的适应性有所了解。

由于油田含油污水中存在一定量的化学药剂及杂质并具有一定的腐蚀性，但温度不高，根据上表并结合现场使用、维修经验，结合橡胶特性及实际应用效果，选用丁腈橡胶即可。但是在三元复合驱区块，因介质中含有表活剂等则宜选用乙丙橡胶作衬套。

3.3 汽蚀余量NPSH

为了使泵能正常运行而不发生汽蚀现象，装置的有效汽蚀余量NPSHa需比泵的必需汽蚀余量NPSHr大，即NPSHa＞NPSHr。这一点可以从下面的模型中推导出来（图1）。

表3 橡胶的基本特性

图 1 中，Pa，Pc，Pv分别表示 A—A液面压力，C—C截面压力和液体汽化压力，Vc表示C—C截面液体流速；ha-i，hi—c分别表示 A—A 到 I—I，I—I到 C—C 截面液流的水力损失；Zc表示C—C高出 I—I截面中心的位差，Za表示I—I截面高出AA液面的位差即泵的安装高度；γ和g分别表示液体重度和重力加速度。

图1 装置模型

当NPSHa=NPSHr时，Pc=Pv，C—C截面处产生汽蚀。所以，保证C—C截面处不发生汽蚀也即泵能正常工作的条件是PSHa＞NPSHr。

当前油田含油污水池深一般在3 m，加上近2 m的沿程损失，NPSHa一般在5 m左右，所以，只要泵的NPSHr小于5 m就基本上能满足使用。同时，可以通过降低泵的转速、安装高度、减少进口管路中的弯头等来改善泵的吸入性能。

4 卧式单螺杆回收泵的安装

根据现场实际应用及维修情况，螺杆泵在安装上有章可循，同样的现场工况，可能会因为不同的工艺安装方法而导致不同的结果。

（1）水平侧进。正常情况下，螺杆泵可以是进口向上、水平向左或向右。由于水平进比向上进降低了管线的高度、减少了弯头的数量，从而有效降低了沿程损失，所以在近几年的实际应用中，设计均为水平进的安装方式。

（2）加装补水管线。由于是负压起泵，所以在起泵时进口管线内基本上没有液体，只有空气介质，需将管线内空气排出后才能将液体介质吸入，这样泵存在一个干运转时间，这是单螺杆泵需尽量避免的。为此，现场安装时需从出口汇管向泵进口引一条回水管，管上安装小闸阀，起泵前，先将闸阀打开，给泵补液。这样一方面避免了泵的干运转，另一方面也增强了泵的吸入能力。

（3）泵与进口管线一一对应。每条进口管线只对应一台泵，避免进口管线互相连通，减少阀门及漏气点。

单螺杆泵在起动前应注意以下事项：①确保进出口阀门已全部打开；②确保池中的液面已没过进水管；③出口有能正常工作的压力表和流量计；④起泵后要注意观察压力表和流量计，如果起泵10～15 s后压力表和流量计无变化应立即停泵，检查原因。

5 结论

近几年，单螺杆泵在油田含油污水回收中逐渐替代了液下泵和离心泵，取得了较好的应用效果。通过以上分析，单螺杆泵在含油污水回收中具有广阔的应用前景。