页岩气多级离心泵轴承失效分析及对策

田国强 田心宁

（中国石油西南油气田公司a.蜀南气矿；b.川中油气矿）

四川长宁区块页岩气开采示范基地自2013年正式建设以来，钻井压裂规模和页岩气产量都在快速增长， 随之产生的返排液量更是巨增，这给各个生产平台的转供水泵站造成了很大的工作压力。 目前，该区块页岩气201 井区和209 井区的钻井压裂转供水泵站已经安装了近170 台多级离心泵（DP 型和DG 型自平衡多级离心泵）。这些多级离心泵的主体材料为不耐腐蚀的铸造碳素钢，采用机械密封方式。 多级离心泵驱动端采用单列向心滚柱轴承， 不承受轴向力作用，当轴承运行温度低于95℃时，轴承不易损坏，更换频率较低； 非驱动端采用一对接触角为40°的单列向心滚动球轴承，背向安装，正常情况下能够承受较小的轴向残余力，采用润滑脂（黄油）润滑，轴承和润滑脂采取自然冷却方式降温。 然而在长期运行过程中，轴承摩擦产生的热量会在密封腔内集聚从而引起轴承温度持续升高，导致润滑脂因高温频繁失效。 另外，由于轴承温度持续升高，造成材料强度和硬度逐渐下降，导致轴承频繁烧毁。 为此，有必要对四川长宁区块页岩气多级离心泵轴承失效形式和原因进行分析并提出相应的对策。

1 多级离心泵技术特点

DP 型和DG 型自平衡多级离心泵最主要的技术特点是其前半段出水经旁路管进入末端，再从中体段排出，这样前半段的正叶轮组产生的推力与后半段的反叶轮组产生的推力大小相等、方向相反， 理论上这两个方向的推力可以抵消，多级离心泵轴向残余应力为零，轴承不承受轴向应力，解决了轴向力不平衡的问题，避免了叶轮和轴承的摩擦。……