油田采油計量站回水水表芯子新型防卡過濾裝置

龐洪濤 李元年 李新成 王安全 司煥生

摘 要：注水井在作業期間往站上打回水，以及在流程改造、補漏等工作過程中，雜物會不可避免地進入回水管道，極易造成回水水表芯子堵塞。這些雜物在經過水表芯子時，輕則造成水表卡，重則打壞葉輪，造成水表芯子報廢。而老式回水過濾器由于存在濾網易堵塞、清洗濾芯難度大的問題，大部分計量站已淘汰不用。針對這個問題，我們研制了計量站回水水表芯子新型過濾器。該新型過濾器由過濾器殼體和空心管狀過濾器濾芯兩大部分組成，安裝時采用橫向安裝，且過濾器殼體與過濾器濾芯采取法蘭連接，清洗時只需要卸掉法蘭螺絲，抽出濾芯就可以，避免了老式卡箍連接的過濾器拆卸困難、清洗濾網難度大的問題，另外，由于過濾器濾芯是空心管狀，既是過濾器，又能起到沉積儲存雜物的作用，因此具有濾網不易堵塞、清洗周期長的特點。

關鍵詞：回水;管線;水表芯子;過濾器

前言：由于注水井在作業過程中，往往需要往站上打回水，而井場排污坑中雜物較多，諸如小石塊、棉紗、草根等雜物，另外，在流程改造、補漏等工作中，焊渣也會不可避免地進入回水管道。這些雜物進入回水管道，極易造成回水水表芯子堵塞。另外，這些雜物在經過水表芯子時，由于水表芯子葉輪處縫隙較小，加之葉輪處于旋轉狀態，輕則造成水表卡，重則打壞葉輪，造成水表芯子報廢。以往安裝在回水管道上的過濾器的結構是：把鋼板打孔做成的濾網焊接到兩端加工有卡箍頭的殼體中間，通過卡箍與回水流程連接在一起。一旦有雜物，濾網極易被堵死，造成管線憋壓，由于老式過濾器是通過卡箍垂直安裝在回水流程上，當濾網堵塞需要清洗時，需要把絲堵卸掉利用總回水反沖洗，這樣，一方面由于老式過濾器是垂直安裝，沖洗效果不佳，另一方面，沖洗的污水排到地面，會造成污染。最徹底的方法就是把過濾器卸下來進行清洗，但回水流程的結構比較緊湊，即使卸掉卡箍，由于兩副卡箍之間還有2個鋼圈的厚度，造成拆卸極其困難。往往都是用氧氣把老式過濾器上方的卡箍頭割掉，清洗完濾網后再焊接上，這樣一方面增加了維修的工作量，另一方面，在氣割和焊接過程中，焊渣等雜物又會再次進入回水管道，清洗后的效果不明顯，因此很多計量站都把這種老式過濾器去掉或者把老式過濾器中間的濾網去掉，沒有安裝過濾裝置的回水管線和水表極易出現上述的水表卡、損毀、管線堵塞等問題。

針對老式過濾器存在的問題，為降低材料消耗，減少工作量，我們研制了計量站新型回水水表芯子過濾器。該新型過濾器由過濾器殼體和過濾器濾芯兩大部分組成。新型過濾器由于采用了橫向安裝且過濾器殼體與過濾器濾芯之間是法蘭連接，清洗過濾器時只需要卸下法蘭螺絲，抽出濾芯就可以了，避免了老式卡箍連接的過濾器清洗濾網難度大的問題。另外，由于過濾器濾芯是空心管狀，既是過濾器，又能起到沉積儲存雜物的作用，因此具有免清洗周期長，濾網不易堵塞的特點。

一、過濾器的結構：

新型過濾器由兩大部分組成：1、過濾器殼體2、過濾器空心管狀濾芯

1.1過濾器殼體：

一般站后回水水表總成下方管線均為3寸管，因此我們在一片3寸高壓法蘭片上首先焊接20CM高的3寸管，在其管口一端割3寸馬鞍口作為過濾器的殼體。

1.2過濾器空心管狀濾芯：

在另一片法蘭片上焊接盲板，在盲板上焊接2.5寸油管，油管長度必須等于3寸回水管線的內徑長度+一片法蘭片的厚度+3寸管馬鞍口最低點到法蘭片的高度。在油管一端割馬鞍口，其目的是為了使油管與回水流程的3寸管內壁完全吻合。2.5寸油管馬鞍口邊沿處焊接內盲板，目的是為了防止在取過濾器過程中雜物落入3寸回水流程內。在油管馬鞍口下方割直徑約4CM的圓作為進水側，其目的是為了保證足夠大的過流面積，不會造成回水管線憋壓。

在4CM圓的周圍和4CM圓孔的另一面用5mm的鉆頭打孔作為出水側，之所以選用5mm的鉆頭打孔，是因為水表芯子葉輪的間距經測量是7mm，這樣，即便有小的雜物通過過濾器，也不會造成水表卡。以打15個孔計算，其過流面積=15*π（d/2）^2 =15*π（5/2）^2 =294.38 mm22，相當與一個19.4mm孔徑的過流面積。一般注水井安裝的水嘴套在不安裝水嘴的情況下，其水嘴芯子的最大孔徑為10mm，且與老式過濾器相比較：老式過濾器的濾網是平面設計，新型過濾器的濾芯采用弧面設計，增加了與水流的接觸面，因此，新式過濾器較老式過濾器的過流面積要大。

綜上所述，只要打15個以上的過濾孔就不會對注水井回水管線產生節流壓力。這樣一方面不會因為注水井洗井、放壓時因排量大而造成管線憋壓，另一方面又能起到過濾作用， 攜帶雜物的回水首先流經大孔徑，在經小孔徑過濾后再流經水表。這樣，在作業或者流程改造過程中，隨回水流經過濾器的雜物，就會被過濾到空心濾芯內，過濾器濾芯需要清洗時，只需要拆卸掉法蘭片固定螺絲，抽出過濾器芯子倒出雜物后再安裝上就行了，操作簡單方便，且不會造成污染。

二、 過濾器的安裝：

2019年8月30日，首先在52#計量站進行了安裝實驗。現場裝配時，首先在3寸回水立管上割一個能插入過濾器濾芯的孔，然后把過濾器殼體焊接到回水流程立管上。然后通過法蘭螺絲固定，在裝配過程中要注意4CM圓孔方向處于來水一側， 新式過濾器安裝后，根據注水井的洗井及井口放溢流規定：注水井洗井時最高排量不能大于30方/小時，放溢流時排量不能大于15方/小時，我們按照30方/小時的排量做了沖洗地面管線試驗，通過現場試驗，水量在30方/小時時，新式過濾器的前后壓力基本上沒有變化，證明未出現由于加裝了過濾器而引起管線節流憋壓的情況。

三、運行情況及結論：

自安裝該過濾器以來，水表芯子沒發生過卡、毀損情況。經過六個月的運行，我們對過濾器進行了拆卸檢查，發現雜物都被阻隔在濾網內，且沉積在空心濾網內腔，證明該裝置切實有效地起到了過濾、沉積雜物的作用，從根本上解決了水表芯子卡、損壞的問題，同時，由于雜物沉積在油管內腔，具有沉積儲存雜物的作用，延長了清洗周期，解決了老式過濾器濾網易堵塞，造成管線憋壓的問題。達到了預期目的。

四、經濟效益分析：

4.1、直接經濟效益：

經了解一個采油區一年共更換回水水表芯子40個，而一個回水總成水表芯子（25MPA）價值269元，產生費用10760元。一個采油廠每年因更換回水水表芯子產生的費用約7萬元。

4.2、社會效益：

新型過濾器解決了水表卡、損毀的問題，節省了成本，延長了清洗周期，減輕了現場操作人員水表解卡、更換水表和清洗過濾器濾網的工作量，降低了勞動強度。同時，避免了老式過濾器沖洗濾網時易造成污染的問題，因此具有廣泛的經濟效益和社會效益。且該新型過濾器制作成本低，制作、安裝方便，便于在實際工作中推廣。

五、注意事項：

①在裝配過程中要注意4CM圓孔方向處于來水一側，不能裝反;

②安裝該裝置時須由專業維修人員焊接;