油田高压注水系统安全取样器.pdf

石油机械
CHINA PETROLEUM MACHINERY
2011年第39卷第II期
经验集锦
油田高压注水系统安全取样器
周圣军
(胜利油田分公司滨南采油厂)
摘要针对高压针形阀取样经常出现打不开或打开关不死以及使用寿命短的问题,研制了油
田高压注水系统安全取样器。该取样器与原高压针形阀相比,增加了减压缓冲机构,提高了取样
安全性,减轻了现场取样劳动蝨度和维护工作量。现场试验及应用表明,使用该取样器,实际取
得水样162点次,平均每次取样时间为10min,每次取样时间比原来缩短了20min。
关键词油田高压注水取样器水质监测
螺纹的凸台与阀体安装在一起,阀杆的外端安装有
手轮,在阀体的侧面安装有缓冲套,缓冲套内腔与
顶锥部位的阀体内腔相通,缓冲套的外端安装有取
胜利油田分公司滨南采油厂高度重视回注水水样头,取样头内腔与缓冲套内腔相通
质监测工作,加大沿程水质监测力度,确保水质监
测数据准确可靠。由于注水系统压力大,没有专门
的水质取样装置(目前用高压针形阀代替),取样
困难,加上这种装置易腐蚀,没有水流减压缓冲机
构,制约了污水取样,从而影响了水质监测工作的
顺利开展。
经调查滨南采油厂全部用高压针形阀取样。由
于注水压力高达32MPa,受腐蚀、结圻等因素影
响,针形阀经常打不开或打开关不死,平均使用寿
命约3月,现场经常因高压针形阀失效而取样不成
功。另外,高压针形阀出门没有水流减压缓冲机
构,打开时高压高速水流直接喷出,容易发生伤害
图1安全取样器结构示意图
下接头;2一阀心;3一顶锥;4、11一密封
和污染。为此,胜利油田分公可研制了油田高压注
圈;5ー凸台;6一护帽;7ー手轮;8一压帽
水系统安全取样器。
9一阀杆;10一阀体:12一缓冲套;13一取样头。
1.2工作原理
1技术分析
使用时,通过下接头内腔下端的螺纹将取样器
与注水管道上的取样管连接在一起。取样时,通过
1.1结构
手轮转动阀杄,使其向外移动,在注水管道内高压
该安全取样器的结构如图1所示。取样器下接液流的作用下,顶锥被冲向手轮方向,顶锥上的锥
头与阀体安装在一起,阀体内的柔性阀心内腔与下形头与柔性阀心内腔脱离,注水管道内的水经接头
接头内腔相通,套装在阀杄内端的顶锥的锥形头与内腔、阀心内腔、阀体内腔、缓冲器内腔和取样头
柔性阀心内腔相对,阀杆的中部通过其上面的带外内腔流出。取样完成后,反向转动手轮,阀杆推动
油出高压注水系统安全取样器已获国家实用新型专利,专利号:71.200820172604.4。
2011年第39卷第11期
周圣军:油田高压注水系统安全取样器
顶锥移动,锥形头复位,将柔性阀心内腔封闭。
月取样1次,为了尽快取得试验效果,改为每月取
1.3关键部件的选择
样2次。从2009年3月至6月底,3个取样点共取
(1)密封副结构的选择。由于承压高,用于样24次,每次都成功取得了水样,取样成功率
高压密封,阀座采用锥形密封,同时采用与阀杆分100%。
体式顶锥,虽然在制作过程中多用1个零件,但打2.2推广应用
开时扭矩小、同心度要求低。
在3个样品现场安装试验取得成功的基础上,
(2)顶锥推进方式选择。由于流量可控,易对采油厂全部注水管网、系统进行了调査摸底,又
加工,结构简单,所以采用螺纹式顶锥推进方式
加工了36个取样器在全厂注水系统选择36个取样
(3)阀杆密封方式选择。員然加工配合精度点安装应用。除个别注水井口安装的取样器被不法
要求高,但由于承压高,密封可靠,所以采用0分子盗拆外,其余都收到了较好的应用效果,为采
形圈密封。
油厂注水水质化验监测取样工作提供了可靠的保证。
(4)缓冲结构选择。虽然需要2个零件,成
2009年5月底,新加工的36个取样器在各取
本高,但分体缓冲结构水流缓冲效果好,故采用分样点完成安装,加上原3个试验点,到8月底共计
体缓冲结构。
划取水样168点次,因4个井口取样器被盗拆,实
(5)取样器主要零部件材料选择。通过对材际取得水样162点次,平均每次取样时间为10
料材质的优缺点比较及试验分析后,最终选择主体min,每次取样时间比原来缩短20min。
材料采用不锈钢,其机械强度高,耐腐蚀性能好
通过现场取样,对前后取样器主要零部件所使
抗结垢能力强。阀座采用聚四氟乙烯,其耐腐蚀性用的材料进行了室内静态对比试验,腐蚀速度措施
能好,抗结垢能力能,机械强度低。顶锥、阀杆和前为0.72m/a,措施后腐蚀速度为0.09mm/a,
缓冲套均釆用不锈钢。取样头采用聚四氟乙烯;密因此可以推算取样器的使用寿命将由原来的0.25a
封件采用耐油橡胶,其强度高,耐水,耐油。
延长至2.0a以上。
1.4主要技术参数
工作压力32MPa,通径6mm,适用温度~403结论
120℃,最大开关扭矩10N?m。
(1)新研制的取样器阀座采用锥形密封,同
2现场试验及应用
时采用与阀杆分体式顶锥,打开时扭矩小,同心度
要求低。
2.1试验过程
(2)取样器主体材料采用不锈钢,机械强度
2.1.1压力密封和开关试验
高,耐腐蚀性能好,抗结垢能力强。
根据现场注水管线的情况,确定了各个零部件
(3)现场应用表明,该取样器的平均每次取样
的结构尺寸和加工工艺,并在滨南采油厂技术质量时间为10min,每次取样时间比原来缩短20min。
安全监督中心阀门试验室的35MPea水压试验台上对
3件样品进行压力密封和开关试验。对3件样品分
参考文献
别在5、15、25和35MPa压力下稳压5min。结果
SY/T5329-94碎屑岩油藏注水水质推荐指标及
表明,压力密封情况良好,不渗不漏,开关灵活。
分析方法[S].1994.
在压力密封试验中,压力要由低压逐级升到高[2]王幼龙机械制图[M]?北京:高等教育出版社
压进行试验,防止在试验过程中出现侧漏造成人身
2001
安全事故。
2.1.2现场试验
作者简介:周圣军,经济师,2006年毕业于中国石油
取样器压力密封和开关试验合格后,2009年3大学(华东),现从事石油工程工作。地址:(25600山
月5日分别在滨三注水泵站的泵出口、采204队单东省滨州市。电话:(0543)3460-ma:a
站及采205队18号站的配水间3处安装了取样2120 sohu. com
器,并进行现场试验。系统压力分别为18、22和
收稿日期:2011-03-29
32MPa。按照水质化验监测要求,每个取样点每
(本文编辑赵连禄