[发明专利]一种密态输送液态CO2的往复式柱塞泵

说明书

本发明公开了一种密态输送液态CO2的往复式柱塞泵，包括动力端和液力端，动力端包括机身、曲轴，液力端包括泵体、柱塞，动力端的曲轴经连杆连接有十字头，十字头连接有联接杆，联接杆与液力端的柱塞相连接；机身内部设有供联接杆穿过的函体，函体的内壁和联接杆的外壁之间填充有第一密封组件和第二密封组件，第一密封组件和第二密封组件间隔设置，两者之间形成有平衡腔，平衡腔经管路与泵体的进液口相连接，管路上设有介质与润滑油的转换器，联接杆参与形成平衡腔的外壁上设有用于柱塞液力平衡的平衡面。本发明将液力平衡腔设置在动力端，在满足使用时液态CO2不气化的前提下使动力端结构得到简化且便于拆装维修。

技术领域

本发明涉及一种往复式柱塞泵，特别是一种密态输送液态CO2的往复式柱塞泵。

背景技术

油田在三次采油中广泛应用CO2吞吐驱油工艺来保产增产。CO2作为油田三次采油工艺中不可缺少的特殊介质之一，把地面上的CO2注入到地下为该工艺的重中之中，同时也可提高对环境的保护，二者有不可分离之意。液态CO2输送工艺一般都采用往复式柱塞泵，由于CO2输送过程中温度与压力是根据CO2饱蒸数据的要求而定，需要把液态CO2在完全不气化状态下输送才能保证往复式柱塞泵能正常运行。

目前三次采油工艺中的CO2复合驱油存在的主要问题是CO2普遍会在往复泵注入过程中气化的问题，由于CO2敏感于压力与温度关系，如果在注入过程中，泵进口压力与温度在饱䒱数据的临界点以上那就很容易气化，一旦气化往复泵就无法作功。通过十几年三次采油工艺采用CO2吞吐驱油技术，实践证明了CO2驱油工艺的推广是很有价值和意义的，大量的CO2资源需要注入地下，就目前的注入工艺状况要完成大量CO2注入地下起到快速驱油增产是难以实现的，根据CO2的特征如果能通过压缩体积后再注入地下来实现CO2注入吞吐驱油工艺，则效果非常令人期待，把1立方体积的液态CO2注入到地下可迅速膨胀到600立方体积，但因为液态CO2气化后体积变化大，注入过程中很难做到液态CO2不气化。

广大油田用户提出急需一种密态输送CO2的往复泵设备。密态注入就是把液态CO2增压至8-20MPa后通过往复泵再增压，这样把CO2压缩后进行密态输送注入地下来达到注入速度快，减少大量的注入设备和缩短注入时间，通过快速注入来瞬间补充提高地下的压力从而提高采收率。为此研究开发CO2在密态状况下输送的工艺技术设备是具有历史意义的。由于液态CO2在输送中会产生各种各样的气化原因，一旦气化输送设备就会无效运行。所有密态输送CO2介质的设备必须具备抗气化功能，常规增压输送介质水、油等液体的泵且进口带5-20MPa压力的，均会选用达到液力平衡的往复式柱塞泵来使出口压力与进口压力的压差达到平衡，从而满足往复式柱塞泵在运行中各动力端的运动件能在平衡条件下工作，确保运动件在间隙中能进入润滑油以不至于使动力端出现发热烧损等故障。

倘若采用常规的液力平衡往复式柱塞泵对液态CO2进行输送，由于输送介质的特殊性，介质会在运动摩擦过程中发热，引起气化，因为常规往复泵的平衡腔设置在液力端且与泵体进液口相连，进入平衡腔的液力平衡源是输送介质，输送介质往复串锁般地高流射在函体平衡腔与泵体排出腔中，此处在高流速、高摩擦作用下产生大量的热能会使液态CO2加速气化，采用传统的液力平衡柱塞泵是很难使液态CO2在不气化的条件下进行密态输送。

目前市面上虽然也有将液力平衡腔设置在动力端的往复泵，但由于动力端本身的结构就已经非常紧凑，即动力端本身需要润滑油对其各运动部件进行润滑，油路和油腔无疑占据了动力端较多的空间，液力平衡腔加装难度大，会使得整个动力端结构偏复杂化，后续维修和更换零部件难度和成本大，如本申请人先前申请的专利申请号为202010808716.X“液力平衡往复泵”，该专利申请中泵的液力平衡点在十字头上，具体是在十字头联接杆的末端，形状为锥形，液力平衡腔的加装本身就会提高动力端结构的复杂程度，同样提高了动力端维保的频率及难度，例如，当构成平衡腔的零部件需要更换时，需要沿动力端所在方向依次将曲轴所连接的连杆、十字头、十字头联接杆等部件拆下，较为费时费力。

发明内容