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关于注水井流量计现场故障及排除的探讨


文章日期:2017-06-18|阅读数:


油田注水井在单井计量中存在着高压、污水回注、井下返吐等现象,注水井流量计现场故障问题逐渐增多,通过对注水井流量计现场中出现的无流量显示、流量波动系数大、零点不稳、测量值与实际值不符等现象的实践分析,摸索出了行之有效的检测和处理方法。

0.引言

油田开发注水是老油田重要的开采工艺,为确保注入水量的准确性,注水井流量计的性能尤为重要。 随着油田开发后期,地层吸水性能变差,注水压力逐步提升,部分区块压力已经提升到了30MPa以上,直接影响到了原有注水井流量计使用的稳定性。 由于回注的污水中含有较多的油、泥沙、胶体、细菌、有机物、气体,具有腐蚀性强,结垢快的特点。造成了注水井流量计工作环境日趋恶劣,各种隐性故障频繁出现,为确保注水井流量计准确、安全的使用,本文对现场中常见故障的判断及消除方法进行了探索。

.注水井流量计工作原理及常见故障

注水井流量计经历了差压式流量计、螺翼式流量计的发展,目前以磁电式流量计为主。 磁电流量计是在壳体内放置一个与被测介质流向垂直的梯形柱体感应发生体,其下游的磁钢产生强磁场,磁力线穿过管道,当介质流经感应发生体时,在下游两侧交替产生出两列规则的旋涡,切割磁力线感应出频率相同的电动势,经前置放大器放大,变成标准电信号输出。 在日常注水中,注水井流量计故障原因主要有无流量显示、流量波动系数大、零点不稳、测量值不准等现象组成。

2.无流量显示故障及排除

注水井流量计无流量显示,主要是电源供电电压不足、传感器故障、信号连接线故障、前置放大器损坏、主电路板损坏等原因引起,可从以下几个方面进行检查、排除。

. 传感器无输出信号

检查流程压力,确认进口压力高于出口压力,采用听、摸、检查确认流程中有流体流过,可通过互换法对传感器进行检测。

将故障的注水井流量计表头拆卸下,取一完好的表头,安装到表体上,将原有的表头流量系数输入到新表头中,观察是否有流量显示。 如果有流量显示,则可判断为表头故障,对表头进行进一步检查。 如果无流量显示, 需对传感器进行进一步检查。 传感器信号连接线为两线制,分别检查信号连接线对表壳壳体的绝缘性,检查传感器阻值是否同正常值一致。 如果绝缘性或者阻值异常,可以判断为传感器故障,需要对传感器部分进行更换或者修理。

. 传感器有流量信号

如果有流量显示,则说明传感器无故障,需要对原有表头进行检测。 检查供电电源,注水井流量计采用供电电池,单节电池电压在1.3V 以上,电池盒电压在 5.2V 以上时,可以认为供电电源无问题,如果电压低于 5.2V 时,应对电池进行更换。 检查信号电缆是否接触良好, 信号连接线是否存在破损、腐蚀现象。 检查电路板是否存在腐蚀、氧化、水垢等现象。 如果发现以上现象时,需要对表头进行更换修理

3.流量波动系数大的故障及排除

注水井流量计的波动系数受压力变化影响,也受工艺和其他因素的干扰,流量波动系数大会影响操作人员调水操作,影响到控制注入水量,可从以下几个方面检查、排除。

. 压力变化引起的流量波动

流量计安装在泵出口,由于管道汇管头部易造成气泡聚集,易引起流量波动。 流量波动同压力波动成正比,通过现场监测,管道压力在 17 ~19MPa波动,压力波动系数为 11.1%时,流量计在 .~1.87m3 /h,流量波动系数为 13.1%。

因此,在发现注水井流量计波动系数大时,应及时检查管道压力的波动系数,如果管道压力波动系数大,则可怀疑流量波动是由管道压力波动引起的。

. 固体杂质引起的流量波动

流体中存在着较大的焊渣、胶状物体等固体颗粒时,由于感应发生体处于管道中间,造成较大颗粒物质无法通过,卡堵在感应发生体前,在高压水的冲刷下,引起两列旋涡不规则,从而引发流量波动系数大。 有部分磁性较强物质,吸附在强磁铁管道附件上,也会引起旋涡体不规则。 在发现流量波动大时,可拆卸下流量计本体上的磁钢,用大流量冲刷流量计,消除管道内的强磁颗粒物质。 如果此方法无法消除,可停井,拆卸下流量计,清除流量计上依附的固体杂质。

 

在现场,固体杂物是造成流量计流量波动大的主要原因,尤其是新井投产后,流量波动大的注水井流量计基本为焊渣等固体颗粒堵塞引起。

. 传感器性能下降引起的流量波动

在实践中发现,由于传感器断裂,传感器护套(有聚乙烯护套或陶瓷护套)脱落、密封渗水、电极结垢、管道结垢均会造成流量波动大。 在拆卸流量计时,应对流量计传感器及护套进行检查,对流量计电极和管道内结垢物质进行清理,检查电极密封部位是否有渗漏水现象存在

在安装时,由于垫片等杂物凸入管道内,造成流体改变,也会引起流量波动系数变大,可在拆卸流量计后,进行检查、排除。

4.零点不稳的故障及排除

在注水井停注时,注水井流量计存在着断续流量显示现象。 造成操作人员疑惑,或注入水量的误计量。

4. 管扰动引起

在作业停注井中,管道已经排空的流量计上却显示有瞬时流量和累计流量,在新井安装却未投用的流量计,甚至没有安装的新流量计也存在着这一现象。

当管道发生震动,引起管道内空气的波动,从而引发旋涡体的产生,产生了流量信号的输出。 这是由于磁电流量计的工作原理,决定了磁电流量计存在空管扰动现象。

当现场发现流量计瞬时流量小于 1m3 /h 流量时,可怀疑为空管扰动。 将注水井流量计小流量信号设置为~10Hz,将注水井流量计管道内注满水,关闭上下游阀门,消除震动,或将流量计表体完全沉没在静止的水中,流量计瞬时流量和累计流量如果回零则可认为是空管扰动,和流量计质量无关。

4. 信号短路引起的零点不稳

由于注水井流量计信号连接线破损,或电极内部绝缘层破坏,造成短路。 当发现瞬时流量为较大流量时, 甚至为上限流量时, 可怀疑为信号短路引起。

可拆卸下表头,在没有外界信号输入情况下,表头应无瞬时流量和累计流量,如果仍然有,说明表头电路或元器件存在故障。

当表头无瞬时流量和累计流量显示时,可怀疑信号连接线短路造成输出,检查传感器密封部位是否存在渗水痕迹,检查传感器的对壳绝缘性,检查信号连接线是否存在破损现象。

5.测量值不准与实际值不符的故障及排除

校准完毕的注水井流量计会出现测量值与实际值不符的异常现象,若这种现象在校准后仍然存在,可考虑与流量计故障有关。

5. 供电电压不足引起

由于供电电压不足,无法驱动流量计电路正常工作,测量值逐渐低于实际值,趋势随时间而变化,在大的瞬时流量时,测量值与实际值偏差更大。 更换供电电池,可以有效的消除此问题。

5. 传感器折断引起

在空管中打开阀门,迅猛的水头易形成水锤,给管道中的阻碍物造成迅猛冲击。 由于信号发生体位于电极前端,正面水头无法对电极构成威胁。 但当井底返吐时,迅猛的水头及携带的杂物从后部极易将电极打断,造成流量计测量值同实际值不符。

在现场中,如发现测量值较小且严重偏离测量值,可怀疑传感器电极被打断。 可打开( 或减小) 进水阀门,增大( 减小) 注入水量,如流量瞬时值无明显变化,可怀疑电极被打断。

在操作时,发现井口压力高于进口压力时,应及时关闭阀门,防止井底回吐。 在流量投用时,应先缓慢打开进口阀门,待流量计段管道充满水时,再缓慢开启出口阀门。 禁止先开出口阀门,后开进口阀门的操作。

5. 信号短路、断路、阻值增大引起的测量不准

由于注水井压力逐步提高,使用时间较长的流量计传感器密封部位会逐步失效,在高压水雾的作用下,传感器输出线路绝缘层会逐渐被腐蚀、损坏,从而造成短路、断路,阻值增大,引起测量信号失准现象。

通过拆卸流量计,测量输出信号线的绝缘性和阻值,可以及时发现问题所在,通过修理,恢复测量的准确性。

.结束语

通过不断地摸索注水井流量计使用中存在的故障行为,采取针对方法,可以有效地提高注水井流量计的完好率,确保注水工作科学、准确的进行。

 

 

 



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