柱塞式注水泵注前水处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及石油开发行业使用的注水泵的输送辅助装置，特别是柱塞式注水泵注前水处理装置。

背景技术：

2.注水泵是油田注水系统的重要设备，一般使用的是高压柱塞泵。其工作原理是：在电动机的带动下，柱塞泵的柱塞作往复运动，当柱塞向后移动时，泵缸内容积扩大，压力降低，排出阀关闭，吸入阀打开，泵吸入液体。当柱塞向前移动时，缸内容积缩小，压力增加，吸入阀关闭，排出阀打开，泵排出液体。注水泵依靠柱塞在缸体中往复运动，使工作腔内的容积发生变化来实现吸入液体、排出液体。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、工作效率高和流量调节方便等优点，高压柱塞注水泵一般应用于低渗油藏，适用于地层压力较高、注水量较小的地区。

3.由于高压柱塞注水泵输送的液体中含有气体、腐蚀物质、机械杂质等，输送过程中的输送压力大且压力不稳定性，严重影响工况和泵效，易对泵阀、柱塞等液力端的零部件造成沟槽状的腐蚀或蜂窝状的点蚀，从而造成零部件的损坏、维修工作量的增加以及停泵维修对注水时率和注水量造成影响，并增加了工人的劳动强度和生产成本，降低了柱塞泵的运行时率和工作效率。

4.为了解决上述问题，现场工作人员做了大量工作，比如下述专利技术：

5.一种柱塞泵自动排气阀,申请号201420425266.6。本实用新型包括壳体、球阀机构、浮板，壳体四周及底板上设有进气孔，壳体为倒漏斗型，上端设有公扣螺纹和排气通道；球阀机构安装在壳体内腔，包括尼龙阀尔球、连接杆，尼龙阀尔球安装在连接杆上端，连接杆下端穿过壳体底板与浮板相连接。工作过程中，当稳定器总成内气体增多时水位随之下降，浮板随水位下降而下降，带动尼龙阀尔球下落，当尼龙阀尔球下降到设定位置时，出气通道打开，排出气体。

6.但该装置仍存在下述缺陷：无法观察工作腔内压力；只能用来排气，抗冲击力差，无法满足压力冲击的环境条件，存在较大的安全隐患；无法起到对泵进口液体压力稳定的作用；没有充入惰性气体的功能，无法起到防止液体曝氧的作用；没有挡污板和排渣阀门，无法实现分离和排出机械杂质。尼龙球及浮板与连接杆处容易脱落或断裂,导致漏气或液体刺漏。

7.一种柱塞泵自动放气装置，申请号201621358890.4。本实用新型具有三通结构的壳体；与壳体的上端部连接的压帽；与压帽活动连接的调节杆，且调节杆的下端部伸入到壳体的内腔中；与调节杆的下端部连接的弹簧；与弹簧的下端部连接的浮球；与压帽进行连接的排气管，且排气管的下端部伸入到壳体的内腔中；与压帽的下端面连接的耳板；与耳板的下端部进行连接的连接杆，且连接杆的左端部与浮球进行连接；与连接杆的上端部表面进行连接的封堵盘，且封堵盘与排气管下端部的位置相对应，封堵盘的直径大于或等于排气管的内径。通过将连接杆的上端部与封堵盘进行连接，以及通过将连接杆的左右端部分别

与浮球、耳板进行连接，再加上弹簧给浮球施加的弹力，来调节浮球由于本体中液面的高度变化而在本体内的位置，从而就可以带动封堵盘上下移动，进而使封堵盘封住或脱离排气管下端部的管口，实现排气管能自动排气。

8.但该装置仍存在下述缺陷：无法观察工作腔内压力；只能用来排气，抗冲击力差，无法满足压力冲击的环境条件，存在较大的安全隐患；无法起到对泵进口液体压力稳定的作用；没有充入惰性气体的功能，无法起到防止液体曝氧的作用；没有挡污板和排渣阀门，无法实现分离和排出机械杂质；工作之前需要进行压力调试工作原理比较复杂；无法分离并排出输送液体中的气体；制作工艺复杂，容易出现故障；铰接轴容易卡死,导致排气装置失灵，导致漏气或液体刺漏；弹簧容易断裂或失效,导致排气装置失灵，导致漏气或液体刺漏。

9.一种柱塞泵进口自动放气装置，申请号201921830591.x。本实用新型包括三通管、压盖、排气阀和浮动堵塞器，其中，三通管包括排气端和两个安装端，两个安装端用于安装在柱塞泵的进口管道中。压盖固定在排气端，压盖上设置有与三通管的内部相通的第一通孔。排气阀的一端固定在第一通孔中，排气阀具有与第一通孔相通的第二通孔，排气阀的侧壁上设置有排气孔，排气孔的两端分别与第二通孔和三通管的内部相通。浮动堵塞器包括浮动体和堵塞体，浮动体，用于浮动在三通管中的液体上。堵塞体滑动安装在第二通孔中，当柱塞泵进口自动放气装置处于非排气状态时，堵塞体封堵排气孔，当柱塞泵进口自动放气装置处于排气状态时，堵塞体未封堵排气孔。

10.但该装置仍存在下述缺陷：无法观察工作腔内压力；只能用来排气，抗冲击力差，无法满足压力冲击的环境条件，存在较大的安全隐患；无法起到对泵进口液体压力稳定的作用；没有充入惰性气体的功能，无法起到防止液体曝氧的作用；没有挡污板和排渣阀门，无法实现分离和排出机械杂质；当液位较低时，堵塞体容易脱出,导致排气装置失灵，导致漏气和液体刺漏；密封圈对圆柱形堵塞体的阻力较大,导致堵塞体不灵敏，导致排气装置失灵，导致气体无法及时排除，造成柱塞泵汽蚀。

技术实现要素：

11.本实用新型的目的是制造柱塞式注水泵注前水处理装置，克服现有技术的缺陷，通过该装置改善水质，保证输送液体的稳定性，提高泵效，延长注水泵中的柱塞和泵阀等各部件的使用寿命。避免注入水对注水泵液力端的冲击所造成的腐蚀现象，减少柱塞和泵阀等零部件的更换和维修次数、提高注水泵的运行时率，降低生产成本。

12.为达上述目的，本实用新型的解决技术方案是：

13.柱塞式注水泵注前水处理装置包括罐体，压力表和排污阀门分别安装在罐顶和罐底中，其中：

14.进液管线和排液管线设置在罐体的下部两侧并在罐体内形成缓冲腔，在所述缓冲腔中固定挡污板；

15.所述缓冲腔的上部设有支撑台，在所述支撑台上方的罐体中装有浮箱；

16.自动排气阀设置在罐顶中，自动排气阀中设有密封锥体和密封腔，密封锥体能够在密封腔中随着浮箱的移动而上下移动，密封腔通过出气管线与外界连通。

17.所述浮箱是一个中心设有导液积气管且导液积气管外部封闭的筒状箱体，浮箱的

外壁与罐体的内壁之间为间隙配合。

18.所述浮箱上下两端的外部箱体设有弧形倒角；所述进液管线与注水泵的来液管线连接，排液管线与注水泵的进液输入端连接。

19.所述挡污板是一个高度和宽度均小于缓冲腔的高度和直径的板体，所述挡污板的下端与罐底焊接并且在挡污板下部正对进液管线和排液管线的两侧焊接支撑杆，所述的支撑杆斜向焊接在挡污板与罐底之间。

20.所述自动排气阀还设有阀体和端盖，阀体固定在罐顶的顶部内壁中，端盖通过螺纹与阀体连接，密封腔设在阀体中且由圆柱形腔和锥形腔组成，所述的锥形腔位于圆柱形腔的顶部。

21.所述密封腔的顶部通过出气管线与外界连通且在出气管线中还装有排气控制阀；罐体的上部还装有人工充排气控制阀。

22.所述密封锥体的上部是圆柱体与锥形体的组合体，密封锥体的下部是与所述圆柱体螺纹连接或者是与所述圆柱体整体加工在一起的导向杆，导向杆能够在端盖的中心孔中上下移动；密封锥体上部的锥形体与密封腔中的锥形腔相配合。

23.所述密封锥体上部的锥形体外壁还装有密封圈；所述密封锥体的总长度大于密封腔的总高度。

24.所述自动排气阀偏置在罐顶中并且位于导液积气管外面的浮箱上方。

25.所述人工充排气控制阀在罐体中的装设高度大于坐落在支撑台上面的浮箱的高度；罐底下面设有支座。

26.本实用新型的显著使用效果如下：

27.本实用新型中设置了自动排气阀和缓冲腔，可以根据注水泵中柱塞的工作情况有效地排出罐体中的气体，避免对注入液体的影响，提高泵效。同时本装置中的人工充排气控制阀门除了可以人工充入气体和排出气体外，还可以充入二氧化碳防止液体曝氧，改善水质。本装置的罐体内能够始终保持适量的气体，浮箱能够随着气体而上下浮动，减少注入液体对柱塞泵液力端的冲击力，对泵阀起到缓冲和稳定的作用。

28.本实用新型中的挡污板能够分离液体中的气体和机械杂质，有效地避免了柱塞泵在运转过程中汽蚀现象的发生，提高了泵效，避免了机械杂质对泵阀的损害。挡污板的两侧焊接了支撑板，对挡污板做加强支撑，能够长期承受注入液体的冲击力，液体中的杂质受到挡污板的阻挡沉积在装置底部，利用排污阀门可以排出，减少了液体中的杂质机械，延长了泵阀的使用寿命。

29.自动排气阀的密封锥体采用了锥形体和圆柱体的组合结构，启闭灵活，阻力较小，避免卡阻。密封锥体中采用了密封圈加锥形体的双重密封结构，密封效果好，很好地避免了自动排气阀失灵导致的漏气和液体刺漏。

30.本装置在注水泵运行过程中能够自动除去注入液体中的气体及杂质，改善水质，保证输送液体及柱塞泵液力端工作的稳定性，延长了注水泵柱塞和泵阀等各部件的使用寿命，提高了泵效。有效地防止了因注入液体的冲击对注水泵液力端产生的腐蚀现象，避免了柱塞泵在运行中产生汽蚀现象，减少柱塞和泵阀等零部件的更换和维修次数、显著降低了生产成本，具有显著的使用效果和经济效益。

附图说明

31.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

32.图1是本实用新型的结构示意图。

33.图2是图1中自动排气阀的结构示意图。

具体实施方式

34.附图仅为参考与说明之用，并非用以限制本实用新型的保护范围。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

35.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

37.参见图1和图2，柱塞式注水泵注前水处理装置包括罐体10，压力表5和排污阀门17分别安装在罐顶6和罐底15中，其中：

38.进液管线1和排液管线2设置在罐体10的下部两侧并在罐体10内形成缓冲腔，在所述缓冲腔中固定挡污板13；

39.所述缓冲腔的上部设有支撑台11，在所述支撑台11上方的罐体10中装有浮箱8；

40.自动排气阀4设置在罐顶6中，自动排气阀4中设有密封锥体20和密封腔23，密封锥体20能够在密封腔23中随着浮箱8的移动而上下移动，密封腔23通过出气管线与外界连通。

41.本实用新型是专门为注水泵，尤其是油田注水泵设置的注水前的水处理装置，借鉴了油气分离器的部分结构，在罐顶6和罐底15分别设置了压力表5和排污阀门17，能够观察罐体10内的压力，而且通过排污阀门17还能够方便地进行排污作业。浮箱8下方的罐体10中设置的支撑台11，在液位较低时，起到支撑浮箱8的作用。自动排气阀4与浮箱8密切配合，实现本装置内气体的自动排出并保持适量的气体，对注入水起到缓冲和稳定流体压力的作用。相对于进液管线1和排液管线2来讲，罐体10的容积足够大，对于进到罐体10内的注入水12形成了缓冲腔，在该缓冲腔中，由于挡污板13的作用，注入水12中的杂质、泥砂颗粒沉降在罐底15上面并能够通过排污阀门17排出，缓冲腔又能够抵抗注入水12的冲击力，改变了目前为注水泵设置的自动排气装置和自动放气装置只能用来排气，抗冲击力差，无法满足压力冲击的环境条件并且存在较大安全隐患等缺陷。同时本实用新型还对注水泵的泵进口液体压力起到稳定作用，改善了水质，有效避免因液体冲击造成注水泵液力端部件的腐蚀

现象，减少柱塞和泵阀等零部件的更换次数，延长柱塞泵柱塞和泵阀等各部件的使用寿命，降低生产成本。

42.在上述实施例一的基础上，本实用新型还有以下实施例：

43.所述浮箱8是一个中心设有导液积气管9且导液积气管9外部封闭的筒状箱体，浮箱8的外壁与罐体10的内壁之间为间隙配合，可使浮箱8随着罐体10内液体的增加和减少而上下浮动。

44.所述浮箱8上下两端的外部箱体设有弧形倒角，可使浮箱8随着罐体10内液体的增加和减少而顺利地上下浮动，避免浮箱8的卡阻现象；所述进液管线1与注水泵的来液管线连接，排液管线2与注水泵的进液输入端连接。本装置连接在注水泵的来液管线与注水泵之间，做为注前的水处理装置。

45.所述挡污板13是一个高度和宽度均小于缓冲腔的高度和直径的板体，所述挡污板13的下端与罐底15焊接并且在挡污板13下部正对进液管线1和排液管线2的两侧焊接支撑杆14，所述的支撑杆14斜向焊接在挡污板13与罐底15之间。挡污板13的板体高度和宽度分别小于缓冲腔的高度和直径，可抵挡注入水12的冲击力又能使注入水12从罐体10中通过，在挡污板13两侧焊接支撑杆14，进一步增强挡污板13的稳固性。

46.所述自动排气阀4还设有阀体18和端盖22，阀体18固定在罐顶6的顶部内壁中，端盖22通过螺纹与阀体18连接，密封腔23设在阀体18中且由圆柱形腔和锥形腔组成，所述的锥形腔位于圆柱形腔的顶部。

47.所述密封腔23的顶部通过出气管线与外界连通且在出气管线中还装有排气控制阀3，排气控制阀3可在自动排气阀4失灵时使用；罐体10的上部还装有人工充排气控制阀7。本实用新型设置了人工充排气控制阀7，通过该阀能够充入惰性气体，起到防止液体曝氧的作用。本装置在初次使用时，可以先打开人工充气排气阀门7，充入二氧化碳气体，由于二氧化碳气体比氧气和空气密度大，能够始终留存在下方，保持与液体的接触，避免氧气和空气与液体的接触，避免液体曝氧，保护注水水质。使用一段时间后，约2个月，可以再次充入二氧化碳气体，始终起到保护作用。

48.所述密封锥体20的上部是圆柱体与锥形体的组合体，密封锥体20的下部是与所述圆柱体螺纹连接或者是与所述圆柱体整体加工在一起的导向杆21，导向杆21能够在端盖22的中心孔中上下移动；密封锥体20上部的锥形体与密封腔23中的锥形腔相配合。

49.所述密封锥体20上部的锥形体外壁还装有密封圈19；所述密封锥体20的总长度大于密封腔23的总高度。当密封锥体20密封了密封腔23以后，导向杆21还露在端盖22的外面，保证浮箱8对自动排气阀4的有效关闭。

50.所述自动排气阀4偏置在罐顶6中并且位于导液积气管9外面的浮箱8上方。当罐体10内的注入水12的液面增高，浮箱8随之上浮可使箱体顶着密封锥体20上移密封密封腔23，使自动排气阀4停止排气；当罐体10内的注入水12的液面降低，浮箱8随之下移，密封锥体20也随之下移离开了密封腔23，可使自动排气阀4自动排气，让罐体10内的气体始终保持在一个适当的且稳定的压力范围内，保证使用安全。

51.所述人工充排气控制阀7在罐体10中的装设高度大于坐落在支撑台11上面的浮箱8的高度，人工充气排气阀7可在自动排气阀4由于气体压缩卡住时，人工打开排出多余的气体，释放自动排气阀4中的密封锥体23，使自动排气阀4工作自如。另外还能利用人工充气排

气阀7充入保护性气体，如二氧化碳气，人工充排气控制阀7位于浮箱8的上方，方便人工充排气操作；罐底15下面设有支座16，对整套装置起到支撑作用，一方面方便排污操作，另一方面可延缓和防止罐底15的锈蚀，延长使用寿命。支座16能够是金属支座，也能够是混凝土支座。

52.所述进液管线1与注水泵的来液管线连接，排液管线2与注水泵的进液输入端连接，自动排气阀4固定在罐顶6的内腔顶部并且偏置在浮箱8中导液积气管9的外侧。注入水中的气体随着注入水进入进液管线1，在挡污板13的作用下进行气液及固态杂质的分离。当液体推动浮箱8向上移动时，浮箱8推动自动排气阀4中的导向杆21和密封锥体20向上移动，密封圈19与密封腔23形成密封，使气体无法排出，同时浮箱8上方的气体压缩。当本装置内的气体增多时，气体推动浮箱8向下移动，密封锥体20和导向杆21向下移动，使密封圈19与密封腔23之间出现间隙，自动排出气体，使本装置内始终保持适量的气体，对注入水起到缓冲和稳定流体压力的作用。

53.上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本实用新型不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本实用新型的精神和启示下做出修改。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的创造精神和创造理念之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因此，保护范围不仅限于上文的说明。技术特征：

1.柱塞式注水泵注前水处理装置，包括罐体，压力表和排污阀门分别安装在罐顶和罐底中，其特征是：进液管线和排液管线设置在罐体的下部两侧并在罐体内形成缓冲腔，在所述缓冲腔中固定挡污板；所述缓冲腔的上部设有支撑台，在所述支撑台上方的罐体中装有浮箱；自动排气阀设置在罐顶中，自动排气阀中设有密封锥体和密封腔，密封锥体能够在密封腔中随着浮箱的移动而上下移动，密封腔通过出气管线与外界连通。2.如权利要求1所述的柱塞式注水泵注前水处理装置，其特征是，所述浮箱是一个中心设有导液积气管且导液积气管外部封闭的筒状箱体，浮箱的外壁与罐体的内壁之间为间隙配合。3.如权利要求1或2所述的柱塞式注水泵注前水处理装置，其特征是，所述浮箱上下两端的外部箱体设有弧形倒角；所述进液管线与注水泵的来液管线连接，排液管线与注水泵的进液输入端连接。4.如权利要求1所述的柱塞式注水泵注前水处理装置，其特征是，所述挡污板是一个高度和宽度均小于缓冲腔的高度和直径的板体，所述挡污板的下端与罐底焊接并且在挡污板下部正对进液管线和排液管线的两侧焊接支撑杆，所述的支撑杆斜向焊接在挡污板与罐底之间。5.如权利要求1所述的柱塞式注水泵注前水处理装置，其特征是，所述自动排气阀还设有阀体和端盖，阀体固定在罐顶的顶部内壁中，端盖通过螺纹与阀体连接，密封腔设在阀体中且由圆柱形腔和锥形腔组成，所述的锥形腔位于圆柱形腔的顶部。6.如权利要求1或5所述的柱塞式注水泵注前水处理装置，其特征是，所述密封腔的顶部通过出气管线与外界连通且在出气管线中还装有排气控制阀；罐体的上部还装有人工充排气控制阀。7.如权利要求5所述的柱塞式注水泵注前水处理装置，其特征是，所述密封锥体的上部是圆柱体与锥形体的组合体，密封锥体的下部是与所述圆柱体螺纹连接或者是与所述圆柱体整体加工在一起的导向杆，导向杆能够在端盖的中心孔中上下移动；密封锥体上部的锥形体与密封腔中的锥形腔相配合。8.如权利要求7所述的柱塞式注水泵注前水处理装置，其特征是，所述密封锥体上部的锥形体外壁还装有密封圈；所述密封锥体的总长度大于密封腔的总高度。9.如权利要求8所述的柱塞式注水泵注前水处理装置，其特征是，所述自动排气阀偏置在罐顶中并且位于导液积气管外面的浮箱上方。10.如权利要求6所述的柱塞式注水泵注前水处理装置，其特征是，所述人工充排气控制阀在罐体中的装设高度大于坐落在支撑台上面的浮箱的高度；罐底下面设有支座。

技术总结

本实用新型公开的是柱塞式注水泵注前水处理装置，本实用新型包括罐体，压力表和排污阀门分别安装在罐顶和罐底中，进液管线和排液管线设置在罐体的下部两侧并在罐体内形成缓冲腔，在所述缓冲腔中固定挡污板；所述缓冲腔的上部设有支撑台，在所述支撑台上方的罐体中装有浮箱；自动排气阀设置在罐顶中，自动排气阀中设有密封锥体和密封腔，密封锥体能够在密封腔中随着浮箱的移动而上下移动，密封腔通过出气管线与外界连通。本装置在注水泵运行过程中能够自动除去注入液体中的气体及杂质，改善水质，保证输送液体及柱塞泵液力端工作的稳定性，延长了注水泵柱塞和泵阀等各部件的使用寿命，提高了泵效，显著降低了生产成本，具有显著的使用效果。的使用效果。的使用效果。

技术研发人员：杨智勇 魏义飞 王东波 李倩 刘苹霞 刘长军 吕鹏

受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司

技术研发日：2021.04.07

技术公布日：2021/11/2