關(guān)于注水井流量計(jì)現(xiàn)場故障及排除的探討

朱振國 高梧淞 范永奇 朱亞紅

(1.河南油田第一采油廠，桐柏 474780；2.河南油田油氣技術(shù)處，南陽 473132； 3.河南油田技術(shù)監(jiān)測中心，南陽 473132)

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關(guān)于注水井流量計(jì)現(xiàn)場故障及排除的探討

朱振國1高梧淞1范永奇2朱亞紅3

(1.河南油田第一采油廠，桐柏 474780；2.河南油田油氣技術(shù)處，南陽 473132； 3.河南油田技術(shù)監(jiān)測中心，南陽 473132)

油田注水井在單井計(jì)量中存在著高壓、污水回注、井下返吐等現(xiàn)象，注水井流量計(jì)現(xiàn)場故障問題逐漸增多，通過對注水井流量計(jì)現(xiàn)場中出現(xiàn)的無流量顯示、流量波動(dòng)系數(shù)大、零點(diǎn)不穩(wěn)、測量值與實(shí)際值不符等現(xiàn)象的實(shí)踐分析，摸索出了行之有效的檢測和處理方法。

注水；磁電流量計(jì)；故障；判斷；排除

0 引言

油田開發(fā)注水是老油田重要的開采工藝，為確保注入水量的準(zhǔn)確性，注水井流量計(jì)的性能尤為重要。隨著油田開發(fā)后期，地層吸水性能變差，注水壓力逐步提升，部分區(qū)塊壓力已經(jīng)提升到了30MPa以上，直接影響到了原有注水井流量計(jì)使用的穩(wěn)定性。由于回注的污水中含有較多的油、泥沙、膠體、細(xì)菌、有機(jī)物、氣體，具有腐蝕性強(qiáng)，結(jié)垢快的特點(diǎn)。造成了注水井流量計(jì)工作環(huán)境日趨惡劣，各種隱性故障頻繁出現(xiàn)，為確保注水井流量計(jì)準(zhǔn)確、安全的使用，本文對現(xiàn)場中常見故障的判斷及消除方法進(jìn)行了探索。

1 注水井流量計(jì)工作原理及常見故障

注水井流量計(jì)經(jīng)歷了差壓式流量計(jì)、螺翼式流量計(jì)的發(fā)展，目前以磁電式流量計(jì)為主。磁電流量計(jì)是在殼體內(nèi)放置一個(gè)與被測介質(zhì)流向垂直的梯形柱體感應(yīng)發(fā)生體，其下游的磁鋼產(chǎn)生強(qiáng)磁場，磁力線穿過管道，當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)感應(yīng)發(fā)生體時(shí)，在下游兩側(cè)交替產(chǎn)生出兩列規(guī)則的旋渦，切割磁力線感應(yīng)出頻率相同的電動(dòng)勢，經(jīng)前置放大器放大，變成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出。在日常注水中，注水井流量計(jì)故障原因主要有無流量顯示、流量波動(dòng)系數(shù)大、零點(diǎn)不穩(wěn)、測量值不準(zhǔn)等現(xiàn)象組成。

2 無流量顯示故障及排除

注水井流量計(jì)無流量顯示，主要是電源供電電壓不足、傳感器故障、信號(hào)連接線故障、前置放大器損壞、主電路板損壞等原因引起，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢查、排除。

2.1 傳感器無輸出信號(hào)

檢查流程壓力，確認(rèn)進(jìn)口壓力高于出口壓力，采用聽、摸、檢查確認(rèn)流程中有流體流過，可通過互換法對傳感器進(jìn)行檢測。

將故障的注水井流量計(jì)表頭拆卸下，取一完好的表頭，安裝到表體上，將原有的表頭流量系數(shù)輸入到新表頭中，觀察是否有流量顯示。如果有流量顯示，則可判斷為表頭故障，對表頭進(jìn)行進(jìn)一步檢查。如果無流量顯示，需對傳感器進(jìn)行進(jìn)一步檢查。傳感器信號(hào)連接線為兩線制，分別檢查信號(hào)連接線對表殼殼體的絕緣性，檢查傳感器阻值是否同正常值一致。如果絕緣性或者阻值異常，可以判斷為傳感器故障，需要對傳感器部分進(jìn)行更換或者修理。

2.2 傳感器有流量信號(hào)

如果有流量顯示，則說明傳感器無故障，需要對原有表頭進(jìn)行檢測。檢查供電電源，注水井流量計(jì)采用供電電池，單節(jié)電池電壓在1.3V以上，電池盒電壓在5.2V以上時(shí)，可以認(rèn)為供電電源無問題，如果電壓低于5.2V時(shí)，應(yīng)對電池進(jìn)行更換。檢查信號(hào)電纜是否接觸良好，信號(hào)連接線是否存在破損、腐蝕現(xiàn)象。檢查電路板是否存在腐蝕、氧化、水垢等現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)以上現(xiàn)象時(shí)，需要對表頭進(jìn)行更換修理。

3 流量波動(dòng)系數(shù)大的故障及排除

注水井流量計(jì)的波動(dòng)系數(shù)受壓力變化影響，也受工藝和其他因素的干擾，流量波動(dòng)系數(shù)大會(huì)影響操作人員調(diào)水操作，影響到精確控制注入水量，可從以下幾個(gè)方面檢查、排除。

3.1 壓力變化引起的流量波動(dòng)

流量計(jì)安裝在泵出口，由于管道匯管頭部易造成氣泡聚集，易引起流量波動(dòng)。流量波動(dòng)同壓力波動(dòng)成正比，通過現(xiàn)場監(jiān)測，管道壓力在17～19MPa波動(dòng)，壓力波動(dòng)系數(shù)為11.1%時(shí)，流量計(jì)在1.64～1.87m3/h，流量波動(dòng)系數(shù)為13.1%。

因此，在發(fā)現(xiàn)注水井流量計(jì)波動(dòng)系數(shù)大時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查管道壓力的波動(dòng)系數(shù)，如果管道壓力波動(dòng)系數(shù)大，則可懷疑流量波動(dòng)是由管道壓力波動(dòng)引起的。

3.2 固體雜質(zhì)引起的流量波動(dòng)

流體中存在著較大的焊渣、膠狀物體等固體顆粒時(shí)，由于感應(yīng)發(fā)生體處于管道中間，造成較大顆粒物質(zhì)無法通過，卡堵在感應(yīng)發(fā)生體前，在高壓水的沖刷下，引起兩列旋渦不規(guī)則，從而引發(fā)流量波動(dòng)系數(shù)大。有部分磁性較強(qiáng)物質(zhì)，吸附在強(qiáng)磁鐵管道附件上，也會(huì)引起旋渦體不規(guī)則。在發(fā)現(xiàn)流量波動(dòng)大時(shí)，可拆卸下流量計(jì)本體上的磁鋼，用大流量沖刷流量計(jì)，消除管道內(nèi)的強(qiáng)磁顆粒物質(zhì)。如果此方法無法消除，可停井，拆卸下流量計(jì)，清除流量計(jì)上依附的固體雜質(zhì)。

在現(xiàn)場，固體雜物是造成流量計(jì)流量波動(dòng)大的主要原因，尤其是新井投產(chǎn)后，流量波動(dòng)大的注水井流量計(jì)基本為焊渣等固體顆粒堵塞引起。

3.3 傳感器性能下降引起的流量波動(dòng)

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于傳感器斷裂，傳感器護(hù)套(有聚乙烯護(hù)套或陶瓷護(hù)套)脫落、密封滲水、電極結(jié)垢、管道結(jié)垢均會(huì)造成流量波動(dòng)大。在拆卸流量計(jì)時(shí)，應(yīng)對流量計(jì)傳感器及護(hù)套進(jìn)行檢查，對流量計(jì)電極和管道內(nèi)結(jié)垢物質(zhì)進(jìn)行清理，檢查電極密封部位是否有滲漏水現(xiàn)象存在。

在安裝時(shí)，由于墊片等雜物凸入管道內(nèi)，造成流體改變，也會(huì)引起流量波動(dòng)系數(shù)變大，可在拆卸流量計(jì)后，進(jìn)行檢查、排除。

4 零點(diǎn)不穩(wěn)的故障及排除

在注水井停注時(shí)，注水井流量計(jì)存在著斷續(xù)流量顯示現(xiàn)象。造成操作人員疑惑，或注入水量的誤計(jì)量。

4.1 管擾動(dòng)引起

在作業(yè)停注井中，管道已經(jīng)排空的流量計(jì)上卻顯示有瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，在新井安裝卻未投用的流量計(jì)，甚至沒有安裝的新流量計(jì)也存在著這一現(xiàn)象。

當(dāng)管道發(fā)生震動(dòng)，引起管道內(nèi)空氣的波動(dòng)，從而引發(fā)旋渦體的產(chǎn)生，產(chǎn)生了流量信號(hào)的輸出。這是由于磁電流量計(jì)的工作原理，決定了磁電流量計(jì)存在空管擾動(dòng)現(xiàn)象。

當(dāng)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)流量計(jì)瞬時(shí)流量小于1m3/h流量時(shí)，可懷疑為空管擾動(dòng)。將注水井流量計(jì)小流量信號(hào)設(shè)置為4～10Hz，將注水井流量計(jì)管道內(nèi)注滿水，關(guān)閉上下游閥門，消除震動(dòng)，或?qū)⒘髁坑?jì)表體完全沉沒在靜止的水中，流量計(jì)瞬時(shí)流量和累計(jì)流量如果回零則可認(rèn)為是空管擾動(dòng)，和流量計(jì)質(zhì)量無關(guān)。

4.2 信號(hào)短路引起的零點(diǎn)不穩(wěn)

由于注水井流量計(jì)信號(hào)連接線破損，或電極內(nèi)部絕緣層破壞，造成短路。當(dāng)發(fā)現(xiàn)瞬時(shí)流量為較大流量時(shí)，甚至為上限流量時(shí)，可懷疑為信號(hào)短路引起。

可拆卸下表頭，在沒有外界信號(hào)輸入情況下，表頭應(yīng)無瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，如果仍然有，說明表頭電路或元器件存在故障。

當(dāng)表頭無瞬時(shí)流量和累計(jì)流量顯示時(shí)，可懷疑信號(hào)連接線短路造成輸出，檢查傳感器密封部位是否存在滲水痕跡，檢查傳感器的對殼絕緣性，檢查信號(hào)連接線是否存在破損現(xiàn)象。

5 測量值不準(zhǔn)與實(shí)際值不符的故障及排除

校準(zhǔn)完畢的注水井流量計(jì)會(huì)出現(xiàn)測量值與實(shí)際值不符的異常現(xiàn)象，若這種現(xiàn)象在校準(zhǔn)后仍然存在，可考慮與流量計(jì)故障有關(guān)。

5.1 供電電壓不足引起

由于供電電壓不足，無法驅(qū)動(dòng)流量計(jì)電路正常工作，測量值逐漸低于實(shí)際值，趨勢隨時(shí)間而變化，在大的瞬時(shí)流量時(shí)，測量值與實(shí)際值偏差更大。更換供電電池，可以有效的消除此問題。

5.2 傳感器折斷引起

在空管中打開閥門，迅猛的水頭易形成水錘，給管道中的阻礙物造成迅猛沖擊。由于信號(hào)發(fā)生體位于電極前端，正面水頭無法對電極構(gòu)成威脅。但當(dāng)井底返吐時(shí)，迅猛的水頭及攜帶的雜物從后部極易將電極打斷，造成流量計(jì)測量值同實(shí)際值不符。

在現(xiàn)場中，如發(fā)現(xiàn)測量值較小且嚴(yán)重偏離測量值，可懷疑傳感器電極被打斷?？纱蜷_(或減小)進(jìn)水閥門，增大(減小)注入水量，如流量瞬時(shí)值無明顯變化，可懷疑電極被打斷。

在操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)井口壓力高于進(jìn)口壓力時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉閥門，防止井底回吐。在流量投用時(shí)，應(yīng)先緩慢打開進(jìn)口閥門，待流量計(jì)段管道充滿水時(shí)，再緩慢開啟出口閥門。禁止先開出口閥門，后開進(jìn)口閥門的操作。

5.3 信號(hào)短路、斷路、阻值增大引起的測量不準(zhǔn)

由于注水井壓力逐步提高，使用時(shí)間較長的流量計(jì)傳感器密封部位會(huì)逐步失效，在高壓水霧的作用下，傳感器輸出線路絕緣層會(huì)逐漸被腐蝕、損壞，從而造成短路、斷路，阻值增大，引起測量信號(hào)失準(zhǔn)現(xiàn)象。

通過拆卸流量計(jì)，測量輸出信號(hào)線的絕緣性和阻值，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在，通過修理，恢復(fù)測量的準(zhǔn)確性。

6 結(jié)束語

通過不斷地摸索注水井流量計(jì)使用中存在的故障行為，采取針對方法，可以有效地提高注水井流量計(jì)的完好率，確保注水工作科學(xué)、準(zhǔn)確的進(jìn)行。

[1] 王為農(nóng).對校準(zhǔn)和校準(zhǔn)規(guī)范的探討.計(jì)量技術(shù)，2008(3)

[2] 朱振國,等.水平螺翼式流量計(jì)示值誤差大的調(diào)整方法.計(jì)量技術(shù)，2005(11)

[3] 朱振國,等.高壓水表誤差原因及解決方法.工業(yè)計(jì)量，2006(2)[4] 朱振國,等.油田開發(fā)用水計(jì)量器具量值溯源的探討.長江大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版：理工卷，2010(2)

[5] 魏濤,等.關(guān)于原油單井計(jì)量能力保持與發(fā)展的探討.計(jì)量技術(shù)，2011(4)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.4.23