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注水过滤器滤芯主体质量可靠性试验与改进

摘要:结合采油现场实际,通过综合分析滤芯失效的表现形式,将滤芯材质、主体管壁厚度、过水孔密度作为影响滤芯主体现场使用寿命的三个可靠性主导影响因素,合理确定住极,科学设计试验方案;通过对过滤器滤芯主体的筛选试验,确定了经济合理、满足现场需要的滤芯主体采用新型滤芯主体实现了在保持注水流量的同时,提高了滤芯的承压强度,可靠性增强?新型滤芯主体在正常工作压力环境中.使用时间平均为3()天,是改进前的3倍一采用可拆洗式滤网结构,更换滤网方便快捷,减少了工人的劳动强度,可有效节约滤芯的成本投入.推广应用前景广阔。
 一个产品能否满足规定要求的特征,主要从两方面考核:一是产品的性能是否达到满足功能要求的各项技术指标:二是在丁作过程中能否继续满足功能要求 前者属产品技术性能问题;后者是产品的可靠性问题,它研究产品满足规定功能的可能性与T作时间的关系和不能满足规定功能的原因以及改进措施.因此可靠性是保证产品质量的主要内容。
当前,困际原油价格在高价位运行,油田生产企业一方面要采取有效的丁艺措施来维持高的开采效率.另一方面要适应建立和谐发展社会和节约型 业的需要,减少环境污染.降低生产成本 河南油田属我国东部老油田,2004年稀油老油田综合含水达到92.4% ,可采储量采出程度达到79.6% ,已进入开采后期.老油井全面进入水驱甚至三次采油阶段: 为了弥补高采 液量带来的地层能量损失,必须保证高效开采所需的大注入水量,同时要确保注入水不会因水质问题给地层造成二次污染.对注入水的水质有较高的技术要求。 此,在原油注水开发中,注水过滤器滤芯主体的现场可靠性直接影响着原油开采企业的牛产、经济和安全。油井采出液经过脱水处理后所产生的大量丁业污水,通过一定的技术措施同注到地层,其目的一方面是为了最大限度地利用水资源,同时也避免了T业污水外排造成环境损害。为满足地层注水压力和水质的要求.处理后的T业污水在采油计量站用增乐泵加压后经注水过滤器过滤,输送到注水井注入地层,以达到注水骆油的目的。
河南油田目前采用污水回注的方式进行注水开发. 回注污水中含有一定量的细粒径悬浮物和浮油.为保证注水质量.需要使用注水过滤器对回注污水进行过滤处理.通过过滤器内的滤芯将污水中的浮油杂质阻挡在滤芯外部的滤网上.使地层避免受到污染。
注水过滤器由圆柱型外壳、滤芯组成.其工作原理参见图1。过滤器外壳底端为出水口.与注水井井1:3连接:过滤器外
  
壳下部一侧带有进水孔,与经处理后的油井产 液污水计量站中的增压泵来水口相接。滤芯主要由滤芯主体,上、下压盖.拉杆和滤网4部分组成,作业时将滤网裹在滤芯主体上.然后通过压盖和拉杆固定滤芯主体通常是网状的管型材料.是滤芯的关键部件,对滤芯的使用寿命起着至关重要的作用图2为滤芯结构示意图。
  
注水过程中,污油和杂质不断被滤出堆积在滤芯主体外部的滤网上.堵塞过水孔,使滤芯主体内外压差不断增大,当压差达到一定程度时滤芯主体被压扁损坏 滤芯主体的频繁更换.不仅增加了采油成本对注水质量、地层环境也产生了不利的影响。河南油田双河油矿共有18口注水井安装了注水过滤器,2003年共更换注水过滤芯816个(次),滤芯成本投入达106万元。其中滤芯主体损坏507个,频率最高,占总数的62.3%(见表1),平均单井一年更换滤芯主体达28个,
由此可见.提高滤芯主体的质量可靠性是急需解决的生产技术难题
 
该油矿所使用的过滤器总长为滤芯主体外径为壁厚为其上均匀分布有直径为的过水孔3500个.工作环境压力在之间,滤芯主体材料为普通45钢。通过全面分析滤芯失效的表现形式,结合过滤器的工作原理可以得知,滤芯主体材质、管壁厚度、过水孔密度是影响滤芯主体质量可靠性的重要因素。因此,我们把滤芯主体的材质、管壁厚度、过水孔密度作为影响其可靠性的主要技术因素.设计出三个因素的不同位级及其配合,通过现场实验对其进行筛选,以揭示实验对象在设计、制造中的缺陷. 客观评价其可靠性,进而优选出经济合理、满足现场需要的滤芯主体。
实验设计及其实施
可靠性实验是为了提高或证实产品(包括系统、设备、零部件及材料)可靠性而进行试验的总称。寿命试验是可靠性试验的一个很重要的部分,是评价分析产品寿命特征量所进行的试验。针对上述问题.我们利用现有的下矿条件.在保证
滤芯过水量、注水压力达到配注要求的前提下,对设计的不同滤芯主体实施可靠性筛选试验.达到延长滤芯使用寿命的目的,针对上述的三个可靠性因素.依据采油队现有的技术力量以及现场1=矿情况.首先我们分别确定三个位极,进行试验设计。正交实验设计主要是应用数学中的“均衡分散,整齐可比”的正交性原理,合理地安排有关的试验方案。通过方案的实施.从多方面观察、研究各因素在不同位极交互作用下对滤芯主体可靠性的影响程度,并确定试验中的某种方案或因素的某种组合为最佳的设计方案。通过方案的试验来确定最终的工艺参数设计方案。因此,我们用正交设计来实施滤芯主体的可靠性试验。
我们将滤芯材料列为因素A,第一位极钢管、第二位极钢管:滤芯主体壁厚列为因素第一位极第二位极;过水孔数量列为因素,第一位极孔、第二位极孔。因素和级位确定后,选用L(2 )正交表(见表2)。此外,为使试验结果具有可对比性.试验井统一定在双河油矿采油5队23 站H井,并选定进、 水口压差为时,用滤芯主体的受损情况和过水能力(与配注量对比)来判断实验效果。
  
实验滤芯材料使用45钢管,滤芯主体管壁厚度.过水孔数1200孔。现场应用18天后进、出水口压力表显示压差为1,从过滤器内取出滤芯发现中部变形 在更换滤芯之前,使用超声波流量计测定过水量为日.达到该井日配注量日的配注要求。实验滤芯材料使用钢管,滤芯主体管壁厚度过水孔数800孔。现场应用20天后进、出水
口压差为从过滤器内取出滤芯发现中部轻微变形。在更换滤芯之前,使用超声波流量计测定过水量为70m3/日,未达到该井日配注要求
实验滤芯材料使用45钢管,滤芯主体管壁厚度过水孔数800孔。现场应用20天后进、出水口压力表显示压差为1.5MPa;从过滤器内取出滤芯发现中部轻微变形。在更换滤芯之前,使用超声波流量计测定过水量为未达到该井Et配注要求
实验滤芯材料使用钢管,滤芯主体管壁厚度,过水孔数1200孔。现场应用30天后,压差为1从过滤器内取出滤芯拆开检查发现滤芯整体完好无损。使用超声波流量计测定过水量为88m3/Et达到该井Et配注要求。
综合上述4个实验,我们得到正交实验结果如表3所示。比较使用时间和数I和Ⅱ的大小,第1、2列的因素位级Ⅱ比I大,说明了材料因素管材优于45钢管材。壁厚因素滤芯主体厚度5ram厚度优于厚度。第3列的因素位级I比Ⅱ大,说明了过水孔数因素1200孔优于800孔。极差只的大小用来衡量实验中相应因素作用的大小,第1、2列极差R=12,最大;第3列极差R=4,比第1、2列极差
只=12小得多;这说明材料因素A和壁厚因素B是影响滤芯使用时间的最主要因素,而过水孔数因素是影响滤芯使用时间的次要因素。
综上所述,通过正交实验,第4号试验方案实施结果表明:滤芯使用30天无变形,时间最长;过水量也达到配注要求。这个方案是一个较优的方案(参见表3)。改进后的滤芯实物参见图3。 
参考链接:
中国过滤设备网

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