油田高壓注水計量儀表常見故障及解決辦法

李婉君（大慶石油管理局有限公司技術監(jiān)督中心）

油田高壓注水計量儀表（以下簡稱高壓注水表）是油田開發(fā)生產(chǎn)過程中一種重要的計量設備，其計量數(shù)據(jù)作為制定油田注水開發(fā)方案的依據(jù)，高壓注水表的使用好壞和計量準確與否直接關系到油田注水開發(fā)效果。以某油田技術檢測中心技術檢測服務區(qū)域為例，據(jù)統(tǒng)計該區(qū)域年檢高壓注水表達3500 余臺，其周期檢驗合格僅為70%左右，高壓注水表主要表現(xiàn)為使用故障率高、計量儀表損耗率高、計量誤差大等問題［1］。而統(tǒng)常計量儀表檢測檢驗人員不負責解決計量儀表故障和失準的維修問題，在計量儀表周期檢測檢驗過程中發(fā)現(xiàn)計量儀表故障或誤差超差，往往被判定為不合格，造成在用計量儀表檢測檢驗不合格率高問題。通過開展高壓注水表常見故障問題原因分析，加強油田高壓注水表使用維護和檢修技術管理，積極開展高壓注水表檢修一體化優(yōu)質(zhì)技術服務，提升高壓注水表檢測檢驗合格率，確保高壓注水表的計量準確度和計量儀表的完好率，減少計量儀表損耗，降低油田開發(fā)成本，實現(xiàn)企業(yè)提質(zhì)增效，提升油田注水開發(fā)效果具有十分重要的現(xiàn)實意義［2-3］。為此，在調(diào)查研究的基礎上，對近年來開展高壓注水表檢修情況進行統(tǒng)計分析，并對高壓注水表的常見故障及解決辦法進行總結(jié)歸納和整理，以供同行作以探討。

1 油田高壓注水表的發(fā)展過程

油田高壓注水計量儀表從上世紀50 年代的孔板水銀U 型差壓計，到60 年代的高壓濕式水表，到70 年代、80 年代的CW 系列雙波紋管差壓計和膜片式差壓計，再到90 年代的新型干式高壓水表、高壓渦輪流量計、高壓渦街流量計，再到如今的新型磁電式智能流量計、高壓智能流量自控儀和高壓智能流量控制裝置的發(fā)展歷程。實踐證明，高壓渦輪流量計、高壓渦街流量計和新型干式高壓水表（電子熱水表）不適用于高壓柱塞泵流量計量［4］。隨著油田“四化”建設和智能化油田建設的推進，智能化高壓注水計量儀表已取代傳統(tǒng)的高壓計量儀表，也成為今后高壓計量儀表的發(fā)展趨勢。

2 高壓注水智能流量計的特點

高壓注水智能流量計充分吸收了渦輪流量計和螺翼式干式高壓水表的優(yōu)點，是用于油田含油污水高壓計量比較理想的儀表。儀表主要由殼體、支架、葉輪組件、發(fā)信體（磁敏元件）、數(shù)據(jù)采集板、信號放大電路板、顯示電路板（二次儀表）等部分組成。其工作原理是當液體流過變送器時，變送器內(nèi)葉輪借助液體動能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，葉輪上磁鋼（發(fā)信體）旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場觸發(fā)雙穩(wěn)元件（數(shù)據(jù)采集電路），產(chǎn)生大于1 V 的正脈沖，脈沖在半幅值時的脈寬是20 μs，此信號經(jīng)數(shù)據(jù)連接線傳輸給信號放大電路，經(jīng)信息放大后就地顯示流量或?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)信息經(jīng)數(shù)據(jù)輸出接遠傳給下位機。主要特點有以下幾個方面：

1） 元器件可換性好。表芯在DN50～100、DN150～200、DN250～500 三 種 范圍內(nèi) 可 以 互 換通用。

2）數(shù)據(jù)錄取準確方便。二次儀表顯示屏上顯示瞬時流量和累計流量，無需進行數(shù)值換算，能連續(xù)取準取全資料。

3） 計量準確度高。流量計計量準確度達到1級，完全能滿足油田高壓注水計量準確度要求。

4）結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。流量計零部件各部分可以拆卸，計量儀表故障維修操作方便。

5）使用壽命長，儀表質(zhì)量可靠。計量儀表采用3 V 鎘鎳蓄電池，一般情況下不需更換電池，采用鋅錳電池壽命為3 年。

6）發(fā)信體信號穩(wěn)定可靠。計量儀表采用固態(tài)磁敏傳感器，它靠葉輪旋轉(zhuǎn)磁場觸發(fā)本身固有磁場高速翻轉(zhuǎn)而得到信號，信號幅值與葉輪轉(zhuǎn)速無關，頻率和葉輪轉(zhuǎn)速同步。

7）智能化程度高?，F(xiàn)場檢測的計量數(shù)據(jù)可實時遠程，實現(xiàn)了高壓注水計量數(shù)據(jù)的自動抄收，減輕了工人工作量，保證了數(shù)據(jù)的可靠性和實時性。可對注水井及時了解注水情況，及時調(diào)整水井注水生產(chǎn)的運行參數(shù)。

8）具有遠程控制注水量控制功能。該智能高壓注水計量儀表具有遠程控制注水量控制功能，可及時控制調(diào)整各注水井注水量。

9）計量數(shù)據(jù)的共享功能。該系統(tǒng)網(wǎng)絡發(fā)布系統(tǒng)實現(xiàn)了注水計量數(shù)據(jù)的共享，可以遠程查看各注水井高壓注水計量信息。

3 常見故障及解決辦法

從維修情況來看，高壓注水表發(fā)生故障或器件損壞的特征，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）計量儀表不顯示。主要表現(xiàn)在無論在什么流量下，儀表均無顯示。產(chǎn)生問題的主要原因有電池電量不足；二次儀表密封失效進水造成電路短路故障；顯示板發(fā)生故障。

解決辦法：先檢查電池電量是否不足，若電量不足更換新電池。若排除電池電量不足，再檢查是否存在二次儀表密封失效進水造成電路短路故障；若發(fā)現(xiàn)是顯示板發(fā)生故障，更換儀表顯示板即可。

2）低流量下計量儀表不顯示。計量誤差大等嚴重質(zhì)量缺陷。產(chǎn)生問題的主要原因有信號放大電路有故障。

解決辦法：更換計量儀表信號放大電路板。

3） 計量儀表不計量。無論在有沒有流量下，瞬時流量計量儀表均顯示為“0”。產(chǎn)生問題的原因可能有：計量儀表數(shù)據(jù)連接線因腐蝕而發(fā)生斷線；發(fā)信體磁鋼因炸裂故障而不能正常磁信號。

解決辦法：先檢查計量儀表數(shù)據(jù)連接線連接是否完好，若完好沒有問題再檢查發(fā)信體磁鋼是否完好。若發(fā)現(xiàn)有問題，重新更換即可正常運行。

4）計量儀表誤差增大。主要表現(xiàn)在計量儀表檢定過程中計量誤差超出最大允許范圍?？赡墚a(chǎn)生的原因有：因計量水質(zhì)較差，水中含油量偏高，導致導流管堵塞或者是局部堵塞，影響計量儀表計量誤差增大；信號放大板故障；發(fā)信體發(fā)生故障等。

解決辦法：通過拆卸清洗；或者更換信號放大板；或者重新更換發(fā)信體即可。

5）計量數(shù)據(jù)輸出故障。主要表現(xiàn)在現(xiàn)場計量數(shù)據(jù)不能遠程。產(chǎn)生問題的原因可能有：計量儀表信號輸出接口故障；數(shù)據(jù)輸出遠程接線不暢通；數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡故障等。

解決辦法：先檢查一下數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡是否正常，再檢查數(shù)據(jù)輸出遠程接線是否保持暢通，再檢查計量儀表信號輸出接口是否存在故障，發(fā)現(xiàn)問題及時更新即可。

6）其它原因引起的水表計量誤差增大。產(chǎn)生原因：由于不連續(xù)使用而經(jīng)常開關閘門造成的超差，主要是水表葉輪由停止狀態(tài)開始轉(zhuǎn)動時有較大的惰性，只要連續(xù)使用就會消除誤差［5］。若水表中混有空氣，殘存的空氣滯存在調(diào)節(jié)板，使調(diào)節(jié)板對水的反擊作用明顯削弱，水表變快，當空氣排出水表后，此種超差也就消失。水表運輸過程中要注意避免劇烈撞擊，防止因撞擊后造成螺絲松動和變形，從而改變水表的計量準確度。

解決辦法：加強高壓注水表的日常使用管理，做好在用計量儀表的日常檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。另外，在計量儀表檢修過程中，計量檢定工作人員在開啟表蓋后，調(diào)修完畢應將擰緊的螺絲上緊，以免螺絲松動，引起水表計量超差。

4 實施效果

1）提高了儀表的檢驗合格率。某油田技術檢測服務區(qū)域共有3 個采油廠，在用高壓注水表3 500余臺。自2018 年開展計量儀表檢維修一體化優(yōu)質(zhì)服務活動以來，計量檢定人員通過拆卸清洗，更換發(fā)信體（磁鋼）、導流管和信號放大板等零部件，提高了儀表的檢驗合格率，高壓注水表合格率由原先的70%提高到95%，已累計完成各種高壓注水表維修達到280 余臺次，維修設備總價值達170 余萬元。

2）提高了油田在用高壓注水表的完好率。以某采油廠為例，開展計量儀表檢維修一體化優(yōu)質(zhì)服務后，現(xiàn)場在用高壓注水表完好率由原來90.8%提高到目前的100%。

3）提升注水管網(wǎng)系統(tǒng)效率。開展計量儀表檢維修一體化優(yōu)質(zhì)服務后，油田注水管網(wǎng)壓損降低了0.5 MPa，注水管網(wǎng)運行效率提升了1.6%，節(jié)能降耗效果明顯。

4）提升了油田注水開發(fā)效果。高壓注水表的準確可靠使注水開發(fā)方案做到更精細、更有針對性，不僅可以降低注水管網(wǎng)壓損，而且有利于提升油田注水開發(fā)效果。

5 結(jié)束語

智能高壓注水表是一種智能化油田建設和油田“四化”建設過程不可或缺的重要計量設備，它集微電子技術、計量技術、信息網(wǎng)絡技術于一體的高科技產(chǎn)品，但它也和其它產(chǎn)品一樣，也有一定的使用壽命。使用、維護好智能高壓注水表，提升計量儀表的完好率和計量檢修的合格率，確保計量儀表的計量準確度是延長其壽命的主要措施。為此，加強對智能高壓注水表的使用操作、管理、周期檢驗、維修和維護人員的計量知識培訓，提高專業(yè)化計量檢修人員的計量儀表檢修能力，以及計量儀表現(xiàn)場管理人員的操作、使用和維護水平均是十分必要的。同時，準確可靠的高壓注水計量儀表不僅可以降低注水管網(wǎng)壓損，提升管網(wǎng)系統(tǒng)運行效率，而且有利于提升油田注水開發(fā)效果。