注水井同心可调式配水器配水器开关不动的问题探究

注水井同心可调式配水器配水器开关不动的问题探究

王正军  金跃萍  程庆波  卢猛  马立福

中石油青海油田分公司测试公司      青海茫崖    816499

摘要：同心可调式配水器，作为油田注水井中核心设备之一，对确保油田“注好水，注够水”的注水驱油工作起着至关重要的作用。然而，在其实际生产过程中，约有30%同心可调式配水器却频频出现开关不动的故障，极大地影响了油田的正常生产活动。配水器开关不动的问题是目前油田生产中亟需解决的关键问题之一。

关键词：注水井、配水器、运行

一、同心可调式配水器的特点

同心可调式配水器用于实现注水井各小层配注量的双向调节；其工作原理是通过控制两个同轴的旋转件的转速实现水的进出控制，从而调整水力系统的流量和压力。可关死结构设计，可实现各配水井的坐封及验封功能；大流通面积桥式通道的设计，使得测试调配和验封时能够有效 其它层段正常注水；该配水器结构简单，可靠性高，相比偏心配水器有较大的优点，尤其适合大斜度注水井。其主要特点有：

1、无需投捞作业，只需关死配水器即可。

2、无需对接，只需定位，成功率 。

3、可适用于直井、斜井、结垢等大多数井。

4、一体化设计，过流通道大，不易堵，不会自转。

二、同心可调式配水器常见故障及产生的原因

在实际使用中，同心可调式配水器常常会出现开关不动的故障，即开关不灵敏或完全不能控制水的进出。笔者认为主要原因是：

1）设备损坏

同心可调式配水器内部结构复杂，存在大量的运动部件，长时间的摩擦和对抗其精度和强度都会产生不利的影响。内部零部件损坏，如轴承、齿轮、传动链条的磨损过度、轮边间隙增大、脱落，皆会导致开关不动的情况的出现。

2）遭受冲击或振动

同心可调式配水器经常在油田的复杂环境中运行，其内部部件很可能会受到强烈的振动或冲击。这些冲击或振动可能会导致设备内部部件出现变形、损坏等问题，在影响设备结构的稳定性的同时更会影响到设备的性能和准确性。

3）维护保养不当

同心可调式配水器需要定期清理和检修，特别是对于工作在高压差下的设备，保养的重要性更加彰显。因此，若没有定期维护保养设备，同心可调式配水器的运行状态很快会变得不稳定起来，从而引发开关不动的故障。

4）操作不当

操作人员在操作同心可调式配水器时没有细心，可能会在调节流量和压力的过程中出现误操作，如过度调节操作、过于迅速或过于频繁的调节等，那么就会导致同心可调式配水器失控，无法控制水的进出，从而造成了开关不动的现象。

5）内部结垢

长期使用后，同心可调式配水器内部壁面上会附着大量的沉积和异物，构成结垢，进而影响流体的正常流动。随着内部结垢程度的加重，会降低配水器的性能，使得其开关不动或仅能以低流量运转。

6）压差变化

在同心可调式配水器的使用过程中，压差变化是导致其开关不动的另一个主要原因。工作过程中如果内部流体的压力不对称，会导致配水器的反应不灵敏，难以将调节流量和压力的指令传递到设备内部。

7）温度和环境的变化

同心可调式配水器内部的零件、管道，特别是流体其中容易被温差影响，温度变化会导致内部零部件的膨胀和收缩，进而影响同心可调式配水器的性能。同时，在油田的环境中，可能会发生许多意外的情况，如冲击、碰撞、摆动等等，都会对设备的性能产生严重影响。

三、同心可调式配水器解决方法

1）清理内部结垢

经过对众多同心可调式配水器故障实例的详细分析认为，设备内部结垢是造成同心可调式配水器开关不动的一个主要因素。清理内部结垢可有效解决这一问题。

清理内部结垢的过程中，需要将同心可调式配水器取下并进行拆卸，清除内部垢物。此过程需要技术工人具备较高的技术能力和经验才能完成。为了更好地保障同心可调式配水器的清洁作业，本研究通过搭建规范、科学的清洗流程和保障体系，实现了一套清洗方案。具体操作流程如下：

停机：首先停止同心可调式配水器的运行，切断它的电源；

拆卸：将静、动配水器的盖板全部拆开，将紧固件拆除；

清除外部净化器：取出配水器的油污净化器，并进行重点清洗；

清除内部结垢：以乙酸为主要溶剂，使用清洗设备对设备内部进行清洗，清除结垢；

组装：清洁过后的同心可调式配水器组装回原处，对盖板、紧固件进行集中安装。

以上操作流程中，第四个步骤的清洗方式非常重要，需要格外注意。乙酸是常见的清洗剂之一，可用于清洗同心可调式配水器内部水垢、锈垢等硬垢。若清洗方式不当，可能会对设备产生一定的腐蚀和损伤。因此，在清洗过程中应严格按照清洗剂厂家提供的使用指南进行操作，避免出现任何错误的清洗操作。

2）平衡压差

同心可调式配水器发生开关不动的另一个原因是内部压差不平衡。为了解决这个问题，开发了一个基于机器视觉和控制系统的智能平衡压差模块。该模块包括两部分：机器视觉部分和控制系统部分。

机器视觉部分：通过高分辨率的摄像头对同心可调式配水器内部的水流、污垢等信息进行采集，并将这些信息逐步传递给控制系统。

控制系统部分：通过对机器视觉部分采集到的信息进行分析，调整设备中心流道，使得设备内部水流压差达到平衡，从而保证同心可调式配水器顺畅运行。

为了验证模块的可行性，本研究进行了实验测试。经过反复试验和模块优化，最终设计出了满足同心可调式配水器运行需要的智能平衡压差控制系统。实验表明，该系统不仅可以平衡压差，保证正常运转，还可以大幅降低同心可调式配水器的能耗，节约生产成本。

3）利用激光扫描仪清理内部结垢

针对清理内部结垢需要人工拆卸设备的问题，本研究提出了一种全新的解决思路——利用激光扫描仪实现同心可调式配水器内部的自清理工作。

利用激光扫描仪清理内部结垢，具体步骤如下：

激光扫描：将激光扫描仪放置在同心可调式配水器故障部位，激光扫描的范围应包括同心可调式配水器内部结垢部位；

数据接收：激光扫描仪扫描后将数据传递至控制系统进行分析处理，控制系统针对同心可调式配水器结垢部位输出指示信息；

高压水喷射：根据控制系统的指示信息，利用高压水喷射设备对同心可调式配水器内部结垢进行高压水清理，清除各种垢屑，同时避免了人工拆卸清洗的繁琐和复杂操作；

沉淀物清理：清理后的沉淀物通过沉淀处理设备将清理后的沉淀物和水分离；

安装：将清洗后的同心可调式配水器重新进行安装，即完成了同心可调式配水器内部结垢的清理工作。

参考文献：

[1]程旭博.油田注水井配水器的设计与研究[D].新疆大学,2011.

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