海上油田外输泵端密封改造

梁明旭

摘要：某海上油田的外输泵的泵端的密封方式投产初期采用填料密封，较好的处理前期含沙、含泥浆过多的原油，相比较其他含沙较多的油田投产期间大量更换机械密封的例子，证明填料密封确实其优势的地方。但随着油田产量的提高，外输量的加大，填料密封稳定性差，持久性不够的缺点便慢慢被放大了，维护工作量越来越大，设备保障率一直处于较低水平，于是油田充分利用现有条件，在尽量少的改动泵体结构的情况下，不返厂，不更改泵主体结构，不停产，与密封厂家紧密沟通，在现场把密封方式改为机械密封。

关键词：填料密封 机械密封 轴套 泄露

某海上油田外输泵一用一备，两端开始采用的泥状填料密封。轴端密封采用两级密封形式，第一级为螺旋密封，第二级为泥状填料密封。第一级螺旋密封在泵运转时对泵进行轴端密封，第二级泥状填料密封是为了保证第一级正常磨损而产生的泄漏介质进行密封。此种密封形式密封可靠，且较机械密封安装维护更加简便。转子轴封处采用由美国进口的泥状高分子填缝料密封。泥状填缝料密封作用是通过专用工具将新型合成材料高压注入到密封腔中，当泵高速旋转时，合成材料以纤维状形成无数个迷宫并缠绕在轴套上，最终达到介质的压力完全衰竭而达到限定泄漏的密封效果。当泵运行中填缝料因漏损而导致介质泄漏时，可利用专用工具实现填缝料的不停机添加，减轻泄漏。

1、问题分析

实际使用证明，这种密封对钻完井期间和生产初期原油含沙等其他杂质较多的情况下，表现出较强的适应性。特别是原油中的砂粒会对机械密封的动静环产生很大的磨损，机械密封更换频繁，加上机械密封价格昂贵，使用成本很高。

填料在线加装操作较简单，原油（含泥浆时）漏量限定：20～10滴／分钟。原油（含泥浆时）漏量限定调整方法：当泄漏量明显偏大时，将泥状填缝料注入枪（内需装上泥状填缝料）连接在填料密封函的注入口上，进行手压式压力注入。根据填料密封漏量，注入枪表压值在5～10公斤之间。新装填料注入压偏低；已注入过泥状填缝料的填料密封偏高。当压力表注入压开始下降时，注入的泥状填缝料开始在转动的轴套作用下调整成型，形成有序、迷宫状限流圈。第一次压入填料泥后，表压不再下降，观察漏量。5分钟后，可进行第二次加注，待表压不再下降，观察漏量。每打一次加注间隔5分钟，直至达到限漏要求。关闭注入隔离阀。卸下注入枪。观察15分钟后，结束填料密封限漏调节工作。

事实证明，填料密封能较好的适应前期含沙、含泥浆过多的原油，有时候虽然会泄漏加大或者冒蒸汽，没必要停泵，经过适当的在线加注和调整，也比较容易好转；另外很重要一点，就是填料成本较低，相比机械密封动辄上万的规格，填料密封维护、更换成本都很低。但盘根、四氟衬垫之类的密封磨损较快，特别在原油含杂质较多的时候，这类密封件出现磨损之后，泥状填料就是越泄多，泥状填料泄漏后，密封效果就差，原油泄漏量就会加大；盘根磨损之后，就经常需要补充加注填料，以弥补损失的部分，而且这时候原油泄漏量时大时小，经常要处理泄漏出来的原油，机撬卫生条件往往也较恶劣；当盘根磨损得到一定程度以后，泥状填料的损失就会变得无法控制，这时候就必须停机，解体填料函，更换相关的密封件。

但随着产量的提高，外输量越来越大，经常需要同时开启两台外输泵同时外输，填料密封稳定性差，持久性不够的缺点便慢慢被放大了，在泵全负荷运行的状况下，填料密封变得更加敏感，经常有一台泵需要停下来更换填料，对油田的生产已经造成的压力。决定对其进行改造。

2、解决措施

仔细分析图纸，发现（图一）中的“A”面适合安装机械密封。现场拆除整个填料函，测量泵体上原填料函紧固螺栓的发布尺寸，如下图：

联系多家密封件厂家，终于找到一家的产品尺寸比较接近的。但其机封轴套的内径却为95H6，如（图二），而测量图一中的原轴套尺外径为90，两者相差较大，根本没办法使用。原轴套和轴的配合则为：∅76H7/h6。

最后采取的办法是在陆地加工一个外径95h6、内径76H7的轴套，替代图一中的原轴套，实现了与机封轴套内壁的配合，两者之间通过（见右图）中的“1”项，厚度为

3mm的O型密封圈进行有效密封。

安装注意事项：安装密封部位的轴（或轴套）的外径尺寸公差为h6，表面粗糙度Ra值不大于3.2μm；安装机械密封的轴套的径向跳动公差≤0.3mm；安装机械密封的设备转子轴向窜量≤0.3mm；安装时必须将轴、密封腔体（泵盖）、机械密封本身清洗干净，防止杂质进入密封安装部位；把整套集装式机封套上轴并将其推到位，通过压盖上两个孔，采用对角线交叉拧紧方式，用螺栓（螺柱）将整套密封与密封腔体（泵盖）联接拧紧，然后拧紧螺栓；以上步骤完成后，取下联结螺钉和定位块并手动盘车，注意观察转矩的变化，以及有无擦碰和声音异常等，以确定是否重新安装和调整；打开冲洗管路阀门，密封腔内通入密封介质，全部排除密封腔的空气，使密封腔中全部充满介质，并观察密封有无泄漏情况。

3、结论

此次改造，彻底解决了原填料密封所带来的维护工作量大，性能不稳的问题，为油田的稳产做出了坚实的保障。

这次外输泵密封的使用及改造经历，为日后新油田投产在钻完井期间、生产初期、正常稳产期间外输泵密封方式的选择提供了参考；而且密封的现场改造充分发挥了现场人员的积极主动性，大大节约了成本，避免因泵组的拆装对生产的影响。

此次改造，彻底解决了原填料密封所带来的维护工作量大，性能不稳的问题，为油田的稳产做出了坚实的保障。

这次外输泵密封的使用及改造经历，为日后新油田投产在钻完井期间、生产初期、正常稳产期间外输泵密封方式的选择提供了参考；而且密封的现场改造充分发挥了现场人员的积极主动性，大大节约了成本，避免因泵组的拆装对生产的影响。各项技术措施改造原理简单、易于推广，为其它油田使用同类设备提供了很好的借鉴。

参考文献：

《简明机械设计手册》 唐金松 上海科学技术出版社，2009

《密封技术及应用》 吴笛 化学工业出版社，2019