油田采油计量站回水水表芯子新型防卡过滤装置

庞洪涛 李元年 李新成 王安全 司焕生

摘 要：注水井在作业期间往站上打回水，以及在流程改造、补漏等工作过程中，杂物会不可避免地进入回水管道，极易造成回水水表芯子堵塞。这些杂物在经过水表芯子时，轻则造成水表卡，重则打坏叶轮，造成水表芯子报废。而老式回水过滤器由于存在滤网易堵塞、清洗滤芯难度大的问题，大部分计量站已淘汰不用。针对这个问题，我们研制了计量站回水水表芯子新型过滤器。该新型过滤器由过滤器壳体和空心管状过滤器滤芯两大部分组成，安装时采用横向安装，且过滤器壳体与过滤器滤芯采取法兰连接，清洗时只需要卸掉法兰螺丝，抽出滤芯就可以，避免了老式卡箍连接的过滤器拆卸困难、清洗滤网难度大的问题，另外，由于过滤器滤芯是空心管状，既是过滤器，又能起到沉积储存杂物的作用，因此具有滤网不易堵塞、清洗周期长的特点。

关键词：回水;管线;水表芯子;过滤器

前言：由于注水井在作业过程中，往往需要往站上打回水，而井场排污坑中杂物较多，诸如小石块、棉纱、草根等杂物，另外，在流程改造、补漏等工作中，焊渣也会不可避免地进入回水管道。这些杂物进入回水管道，极易造成回水水表芯子堵塞。另外，这些杂物在经过水表芯子时，由于水表芯子叶轮处缝隙较小，加之叶轮处于旋转状态，轻则造成水表卡，重则打坏叶轮，造成水表芯子报废。以往安装在回水管道上的过滤器的结构是：把钢板打孔做成的滤网焊接到两端加工有卡箍头的壳体中间，通过卡箍与回水流程连接在一起。一旦有杂物，滤网极易被堵死，造成管线憋压，由于老式过滤器是通过卡箍垂直安装在回水流程上，当滤网堵塞需要清洗时，需要把丝堵卸掉利用总回水反冲洗，这样，一方面由于老式过滤器是垂直安装，冲洗效果不佳，另一方面，冲洗的污水排到地面，会造成污染。最彻底的方法就是把过滤器卸下来进行清洗，但回水流程的结构比较紧凑，即使卸掉卡箍，由于两副卡箍之间还有2个钢圈的厚度，造成拆卸极其困难。往往都是用氧气把老式过滤器上方的卡箍头割掉，清洗完滤网后再焊接上，这样一方面增加了维修的工作量，另一方面，在气割和焊接过程中，焊渣等杂物又会再次进入回水管道，清洗后的效果不明显，因此很多计量站都把这种老式过滤器去掉或者把老式过滤器中间的滤网去掉，没有安装过滤装置的回水管线和水表极易出现上述的水表卡、损毁、管线堵塞等问题。

针对老式过滤器存在的问题，为降低材料消耗，减少工作量，我们研制了计量站新型回水水表芯子过滤器。该新型过滤器由过滤器壳体和过滤器滤芯两大部分组成。新型过滤器由于采用了横向安装且过滤器壳体与过滤器滤芯之间是法兰连接，清洗过滤器时只需要卸下法兰螺丝，抽出滤芯就可以了，避免了老式卡箍连接的过滤器清洗滤网难度大的问题。另外，由于过滤器滤芯是空心管状，既是过滤器，又能起到沉积储存杂物的作用，因此具有免清洗周期长，滤网不易堵塞的特点。

一、过滤器的结构：

新型过滤器由两大部分组成：1、过滤器壳体2、过滤器空心管状滤芯

1.1过滤器壳体：

一般站后回水水表总成下方管线均为3寸管，因此我们在一片3寸高压法兰片上首先焊接20CM高的3寸管，在其管口一端割3寸马鞍口作为过滤器的壳体。

1.2过滤器空心管状滤芯：

在另一片法兰片上焊接盲板，在盲板上焊接2.5寸油管，油管长度必须等于3寸回水管线的内径长度+一片法兰片的厚度+3寸管马鞍口最低点到法兰片的高度。在油管一端割马鞍口，其目的是为了使油管与回水流程的3寸管内壁完全吻合。2.5寸油管马鞍口边沿处焊接内盲板，目的是为了防止在取过滤器过程中杂物落入3寸回水流程内。在油管马鞍口下方割直径约4CM的圆作为进水侧，其目的是为了保证足够大的过流面積，不会造成回水管线憋压。

在4CM圆的周围和4CM圆孔的另一面用5mm的钻头打孔作为出水侧，之所以选用5mm的钻头打孔，是因为水表芯子叶轮的间距经测量是7mm，这样，即便有小的杂物通过过滤器，也不会造成水表卡。以打15个孔计算，其过流面积=15*π（d/2）^2 =15*π（5/2）^2 =294.38 mm22，相当与一个19.4mm孔径的过流面积。一般注水井安装的水嘴套在不安装水嘴的情况下，其水嘴芯子的最大孔径为10mm，且与老式过滤器相比较：老式过滤器的滤网是平面设计，新型过滤器的滤芯采用弧面设计，增加了与水流的接触面，因此，新式过滤器较老式过滤器的过流面积要大。

综上所述，只要打15个以上的过滤孔就不会对注水井回水管线产生节流压力。这样一方面不会因为注水井洗井、放压时因排量大而造成管线憋压，另一方面又能起到过滤作用， 携带杂物的回水首先流经大孔径，在经小孔径过滤后再流经水表。这样，在作业或者流程改造过程中，随回水流经过滤器的杂物，就会被过滤到空心滤芯内，过滤器滤芯需要清洗时，只需要拆卸掉法兰片固定螺丝，抽出过滤器芯子倒出杂物后再安装上就行了，操作简单方便，且不会造成污染。

二、 过滤器的安装：

2019年8月30日，首先在52#计量站进行了安装实验。现场装配时，首先在3寸回水立管上割一个能插入过滤器滤芯的孔，然后把过滤器壳体焊接到回水流程立管上。然后通过法兰螺丝固定，在装配过程中要注意4CM圆孔方向处于来水一侧， 新式过滤器安装后，根据注水井的洗井及井口放溢流规定：注水井洗井时最高排量不能大于30方/小时，放溢流时排量不能大于15方/小时，我们按照30方/小时的排量做了冲洗地面管线试验，通过现场试验，水量在30方/小时时，新式过滤器的前后压力基本上没有变化，证明未出现由于加装了过滤器而引起管线节流憋压的情况。

三、运行情况及结论：

自安装该过滤器以来，水表芯子没发生过卡、毁损情况。经过六个月的运行，我们对过滤器进行了拆卸检查，发现杂物都被阻隔在滤网内，且沉积在空心滤网内腔，证明该装置切实有效地起到了过滤、沉积杂物的作用，从根本上解决了水表芯子卡、损坏的问题，同时，由于杂物沉积在油管内腔，具有沉积储存杂物的作用，延长了清洗周期，解决了老式过滤器滤网易堵塞，造成管线憋压的问题。达到了预期目的。

四、经济效益分析：

4.1、直接经济效益：

经了解一个采油区一年共更换回水水表芯子40个，而一个回水总成水表芯子（25MPA）价值269元，产生费用10760元。一个采油厂每年因更换回水水表芯子产生的费用约7万元。

4.2、社会效益：

新型过滤器解决了水表卡、损毁的问题，节省了成本，延长了清洗周期，减轻了现场操作人员水表解卡、更换水表和清洗过滤器滤网的工作量，降低了劳动强度。同时，避免了老式过滤器冲洗滤网时易造成污染的问题，因此具有广泛的经济效益和社会效益。且该新型过滤器制作成本低，制作、安装方便，便于在实际工作中推广。

五、注意事项：

①在装配过程中要注意4CM圆孔方向处于来水一侧，不能装反;

②安装该装置时须由专业维修人员焊接;