产出剖面测井仪器清洗机的改进

高 明

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163513)

0 引 言

大庆油田测试技术服务分公司五大队的产出剖面测井仪器清洗机于2000年1月购进，采用加热管湿式加热方式[1]，使用至今。对产出剖面仪器的内流道、集流总成、机械总成冲洗干净是维修保养的前提。从2009年～2016年每年平均完成1 200多支次仪器的清洗，主要集中使用200 d，发生故障的天数约60 d左右，故障率达到30%。中间大规模维修过四次，2005年更换进水、排水胶管，2007年更换供电电缆，2008年更换加热系统(加热管)，2010年更换温控器，2012年更换温控器。目前存在主要故障是加热管腐蚀、烧坏、不绝缘占70%；漏水占15%；漏电、温控和温度传感器坏、空开和交流接触器坏各占5%，因此解决加热管腐蚀、烧坏、不绝缘故障是降低产出剖面清洗机故障率的关键。为了降低产出剖面测井仪器清洗机的故障率，规避风险，对产出剖面测井仪器清洗机进行改进。

1 原因分析和要因验证

1.1 原因分析

对产出剖面清洗机加热管腐蚀、烧坏、不绝缘的原因，从人、机、料、法、环五方面进行分析并绘制鱼刺图如图1，得到13条末端因素(红色)：①加热管绝缘层不够；②加热管电阻丝阻值不够；③加热管引线绝缘层破损；④加热管接线螺丝松动，接触不良；⑤操作不当，导致漏水；⑥未及时发现缺水干烧；⑦清洗机接地线损坏或没有接地；⑧温控失效；⑨Y型接线方法不对；⑩加热方式——湿式加热；水质酸碱度高；空气潮湿——通风不畅；空气潮湿——油水蒸汽。

图1 鱼刺分析图

采用相关法，将①～④归结为加热管质量不过关因素；⑤、⑥、⑨归结为操作不当；⑦、⑧归结为清洗机因素；、归结为空气潮湿。又因为⑩与相互作用的，、归结为加热方式为湿式加热与水质。所以最终分析5条因素：加热管质量不过关；操作不当；清洗机因素；加热方式为湿式加热与水质；空气潮湿，故障统计见表1。

表1 2017年清洗机发生加热管腐蚀、烧坏、不绝缘故障因素统计表

1.2 要因验证

1.2.1 加热管质量不过关

产出剖面清洗机使用不锈钢双U型2 000 W湿式加热管(图2)3个，如图2所示，电热管规格为垫片向下305 mm，总长355 mm左右，螺丝中心点相距55 mm(可适当调整)，管为直径12 mm无缝不锈钢管，总功率为6 000 W，单价30元。耐腐蚀的不锈钢无缝管内均匀地分布高温电阻丝，在空隙部分致密地填入导热性能和绝缘性能均良好的结晶氧化镁粉，具有良好的发热效率、温度均匀、耐高温、耐腐蚀及良好的安全性能。首先购买的U型2 000 W湿式加热管有产品合格证和使用说明书，其次安装前后使用兆欧表和万用检测，加热管绝缘电阻大于500 MΩ以上，加热电阻为24.2 Ω，因此加热管绝缘层良好，加热管电阻丝良好。接通加热管和交流接触器之间的电缆使用6 mm2的铜芯电缆，如图3所示，引线绝缘层良好，而且经常检查其绝缘层是否破损，一旦破损立即更换，接线时将铜芯做成M4大小的圆圈，圆圈上下垫M4大小的铜质垫片，上垫片上加M4大小铜质弹簧垫，然后安装M4大小的铜质螺丝，如图3所示，用套筒扳手紧固好。同时加热管安装好，进行渗漏加压试验，确保加热管与水箱臂之间的绝缘橡胶垫不渗不漏。所以关于加热管质量不过关和安装造成的加热管不绝缘、烧坏都可以通过严格检测和严格操作都可以排出，由表1可知，加热管质量不过关造成的故障仅有7.1%，因此加热管质量不过关不是要因。

图2 U型2 000 W湿式加热管

图3 双U型2 000 W加热管Y型接线方法

1.2.2 操作不当

因为小组成都是经验丰富的操作人员，都能按操作规程操作，在冲洗前都要对清洗机个阀门进行检查，确保各个阀门关闭后，仪器在清洗通安装时含水平衡孔朝下，安装好确保清洗机箱盖盖好。然后打开冲洗通道的阀门，最后启动泵，均按操作规程完成冲洗，不会造成漏水滴到加热管接线柱上造成短路。仪器冲洗人员一天两次检查水箱水位，节假日和生产淡季清洗机停用，所以不会造成水箱缺水干烧导致加热管烧毁。加热管每次安装都由有电工资质的专业电工按Y型接线法正确接入[2]。由表1可知，操作不当造成的故障仅有7.1%，因此操作不当不是要因。

1.2.3 清洗机因素

清洗机因素主要包括接地失效和温控失效。清洗机使用6 mm2铜芯电缆线接地，电阻小于4 MΩ，接地桩深入地下40 cm以下，符合要求。在多年的统计中，温控失效全部表现为温控器坏[3]，没有输出信号，加热管停止加热。同时，加热温度设置不超过90 ℃，远小于加热管上限温度300 ℃，因为按照操作规程，误操作的纪律为零。由表1可知，清洗机因素造成的故障仅有7.1%，因此清洗机因素不是要因。

1.2.4 加热方式为湿式加热与水质

尽管双U型加热管质量性能良好，但与其接触的水质成为使用寿命决定性因素，双U型加热管为湿式方式，加热管始终与水接触，采油五厂的水质本身盐碱性偏高，同时为了冲洗仪器干净，在清洗仪器时加入水基金属清洗剂，采用表面活性剂、助洗剂与去离水等按一定的比例复配而成的清洗剂。其以弱碱性为主，利用表面活性剂的乳化、渗透、分散与抗再沉积能力对油污脏污进行清洗，具有如下特点：1)不仅对动植油有很好的清洗能力，对矿物油也有很好的清洗作用；2)对金属基体没有任何化学影响，可清洗黑色金属与有色金属；3)由于活性物的渗透力很强，对一些结构体、盲孔、死角等都能清洗得很彻底。这样导致清洗水体为碱性。同时湿式加热没有安装镁棒，导致加热管表面结垢无法缓解，所以造成双U型加热管结垢腐蚀严重，图4为使用一周的加热管，不绝缘。由表1可知，加热方式为湿式加热与水质造成的故障占到64.4%，因此加热方式为湿式加热与水质是要因。

图4 使用一周的不绝缘双U型2 000 W加热管

1.2.5 空气潮湿

由于加热产生的油气水蒸汽和清洗间没有排风扇，清洗间的湿度经常大于60%，位于清洗机左下侧的加热管护罩不密封，如图5所示，造成加热管不绝缘，漏保空开跳闸，停止加热。由表1可知，空气潮湿造成的故障有14.3%，因此空气潮湿是要因。

图5 原清洗机

综上所述，加热方式为湿式加热与水质及空气潮湿是导致加热管腐蚀、烧坏、不绝缘的主要原因。

2 对策制定和实施

2.1 制定对策

通过要因验证，针对两条主要原因制定对策，见表2。

表2 对策表

2.2 对策实施

2.2.1 选择加热方式

目前常见的加热方式主要有两种，加热管和电磁加热[4]。加热管加热分为湿式和干式加热[5]，湿式加热是指加热管和加热介质(水)接触，而干式加热指加热管和被加热介质(水)不接触。即使加入镁棒，可以减缓加热管结垢[6]，但是镁棒2年时间就得更换，而且不能解决加热管腐蚀问题，因此不选择湿式加热。干式加热，在内胆与加热管之间填充传导介质(如结晶镁粉、云母)[7]，加热管不与水接触，很好解决了加热管结垢、腐蚀问题，而且结构简单，控制易实现，加热速率满足需求，成本在5 000元左右。电磁加热速率最快，可以解决结垢、腐蚀问题，但成本昂贵，在30 000元，同时电路设计实现困难。经过比较，选择干式加热方式。

2.2.2 技术指标

电加热功率：6 kW；水温：室温～100 ℃；蒸汽排风扇功率：2 kW。

2.2.3 对策实施

如图6所示，清洗机右下侧部分为干式加热部分，在水箱底部焊接不锈钢壳体(500 mm×600 mm×700 mm)，安装好3个2 000 W双U型加热管后，在壳体与加热管之间填充结晶镁粉，最后接线柱采用高温密封胶。在窗户安装2台1 kW排风扇，通过温湿度检测，清洗间湿度在30%～40%之间。

图6 改进后清洗机

2.3 效果检查

从2017年4月至今过还空产出剖面五参数年清洗2 000支次，集流电磁流量计140支次、40臂井径仪300支次，累计运行300 d，故障15 d，故障率下降到5%。5%的故障主要由操作不当和加热管接线破皮导致的。通过干式加热和安装排风扇，解决了湿式加热管腐蚀烧坏不绝缘的问题。

3 结 论

1)产出剖面清洗机故障主要是加热管腐蚀、烧坏、不绝缘，湿式加热与水质及空气潮湿是导致该故障的主要原因。

2)干式加热方式和安装排风扇有效解决了清洗机加热管腐蚀烧坏、不绝缘的问题，使清洗机故障率由30%降到5%。