时红 李萍 向中辉
中国石化胜利石油分公司孤东采油厂山东东营 257231
[摘要]：目前油田注水井的配水间主要采用高压流量自控仪配水，注水时由于注入水多为回注水，水质不合格，由于阀芯的密封圈密封不严，造成污水进入阀芯与阀座之间的环空，取出阀芯时难度增大，现场中没有专用工具，几种取出方式对稳流器的阀芯损伤都比较大，在一定程度上破坏了阀芯，有的直接损坏不能使用，造成成本增加、员工劳动强度较大，停注时间长，影响注水井正常注水。本文设计研制了一种注水流量仪阀芯更换装置，减少阀芯的损坏，降低经济损失。
[关键词]：自控仪 阀芯损坏
一、基本情况
目前油田注水井的配水间通过高压流量自控仪进行自控注水，主要采用高压流量自控仪配水，该流量自控仪由壳体、叶轮组合、积算仪、阀芯组合和减速装置组成，壳体上部腔室内装有阀芯组合，上方连接固定有减速装置，壳体一侧设有叶轮组合，外侧连接有积算仪。阀芯与阀杆为间隙配合，其上方设有减压腔，注水时由于注入水多为回注水，水质不合格，一般会通过阀芯进入，但由于阀芯的密封圈密封不严，造成污水进入阀芯与阀座之间的环空，长时间形成污垢，增加了阀芯与阀座之间的摩擦阻力，取出阀芯时难度增大，在定期对阀芯进行维修更换时经常遇到取不出来的现象。
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图1 注水自控仪及阀芯
二、现状调查
现场中对高压流量自控仪阀芯的维修及更换时，一般是通过使用辅助工具来取出，但由于阀芯安装后外露部分较少，一般在5mm左右，当使用管钳等夹具时由于距离不够，造成管钳无法夹住本体，容易打滑，取出比较困难。
现场中还有的使用起子进行操作，用螺丝刀撬动阀芯外露的部分钢体的环形槽间隙，在使用时支点也会打滑；或者用榔头垫上铜棒对边缘进行敲击，通过对阀芯外漏部分钢体的震动，使其松动后再取出；也有用气焊对外露部分钢体进行加热，等冷却后利用热胀冷缩的原理使其松动后取出，但这几种方式对稳流器的阀芯损伤都比较大，在一定程度上破坏了阀芯，有的直接损坏不能使用，造成成本增加、员工劳动强度较大，停注时间长，影响注水井正常注水。
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图2 注水自控仪取出阀芯现场操作图
现有一种技术是利用左卡体和右卡体上的卡槽和顶出螺栓，将左卡体与右卡体通过连接螺栓连接，通过顶出螺栓将阀芯水量调节轴顶出。左卡体和右卡体均是半圆体，卡槽设在两个半圆体的下部，左卡体和右卡体对合后的上部中心孔内径小于阀芯水量调节轴轴杆的外径、卡槽的内径小于阀芯水量调节轴装配台的外径，卡槽的厚度与阀芯水量调节轴装配台的厚度相符。但这种技术是一种分体式取出器，是通过两个半圆体紧密结合后将阀芯水量调节轴卡住，然后通过左、右卡体上的调节螺栓将阀芯水量调节轴顶出的，而这种技术在操作时也会发生卡不住、打滑现象，主要取决于连接螺栓和顶出螺栓的作用，一旦左、右卡连接不紧密时便可能取不出来，对现场的使用存在一定的不确定性。
针对上述存在的不足之处，设计一种流量自控仪稳流器取出装置，设计思路为该装置可伸入到稳流器的内腔，对稳流器阀芯更换时可以稳定、快速打捞阀芯，不会出现打滑现场，不会对流量自控仪稳流器阀芯座内壁造成机械性伤害，保证阀芯座内壁整体密封性，是一种整体式装置，安装也很方便，从而可以减少更换损坏的阀芯的时间，从而减少停注时间，提高注水或掺水量的稳定性，保证注水井的注采合格率，降低油井产量的损失，提高工作效率，减少阀芯损坏，降低成本消耗，降低工人劳动强度，减少人员伤害的发生。
三、高压注水流量仪阀芯取出器的研制
设计方案：
该装置包括：加力杠、中心杆、支撑螺丝、上螺母、支撑板、下螺母、中心螺母、弹性爪；中心杆的上部设有加力杠，加力杠下部中心杆上设有外螺纹，中心杆上螺纹连接着支撑板，支撑板上设有四条支撑螺丝，支撑螺丝与流量自控仪壳体的螺纹盲孔连接，通过上螺母、下螺母将支撑板夹紧，支撑板下部中心杆上设有中心螺母，中心螺母的底面均布设有2-3个弹性爪，弹性爪将流量自控仪稳流器中心孔上部台阶挂住，通过加力杠转动中心杆，将流量自控仪稳流器取出。
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中心杆的下部垂向均布设有2-3个长方形槽，槽的深度大于弹性爪下部的宽度。支撑板为正方形，中心设有螺纹通孔，螺纹通孔与中心杆螺纹配合，四个角设有各设有一个通孔，通孔直径略大于支撑螺丝的直径，用于旋入四条螺栓进行固定，将支撑板拉紧。弹性爪为“L”型，爪向外，下部设为三角形斜尖，三角形斜尖呈台阶状，卡入稳流器内腔内挂在边缘可加强受力，防止滑动，顶端与中心螺母的底面焊接为一体。中心杆上端设有一个通孔，通孔钻有内螺纹，加力杆穿过通孔进行旋转可用以加力，防止取出难度较大的阀芯被卡。中心螺母设计在支撑板下方，中心杆上的弹性爪挂在内腔台阶处，通过调节螺母调节好位置后使其固定在台阶上。
使用方法：
1、将弹性爪与中心杆上的槽对正，把中心杆放入流量自控仪稳
流器的中心孔内，弹性爪收缩，弹性爪进入流量自控仪稳流器的中心孔凸台的下面；
2、旋转中心螺母，中心螺母带着弹性爪转动，使弹性爪与槽错位；
3、把支撑板上的支撑螺丝与流量自控仪壳体的螺纹盲孔连接，上紧上螺母、下螺母把支撑板调平夹紧，逆时针转动加力杠，使中心杆带动弹性爪卡在中心孔凸台处，卡住凸台后通过卡住凸台后通过旋转加力杠使中心杆转动，产生向上的扭力，将流量自控仪稳流器取出。
四、使用效果验证
高压注水流量仪阀芯取出器于2019.5月份研制成功后，在管理二区注采201站的配水间2口水井上进行实验应用，有效避免流量自控仪稳流器损坏，操作方便，省时省力，减轻员工劳动强度，保障油田注水井正常注水的目的。
2019年6月加工了20套全部应用于5个注采站的60井次，效果较好，2020年推广应用20套，应用于采油管理一区、二区、三区、四区的15个注采站40井次，在现场使用后，减少了操作时间，减少部件损坏，降低了开采成本，与同期相比减少了躺井风险。
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效益测算：
（1）该工具设计制造费用 850 元/套，加工20套应用于管理一区、二区、三区、四区的40口注水井。
（2）平均可减少取出时间50分钟，与同期相比减少躺井2井次，节约作业费用18万元，与同期相比减少阀芯损坏量11套，减少成本损耗8300*11=9.13万元，总经济效益=0.65×分成系数×Σ(原工艺技术消耗总额-新工艺技术消耗总额)-科研支出=0.65*（9.13+18）-0.085*20=15.9万元。
社会效益：使用该工具进行阀芯拆卸操作，减少了人身、设备的损害，减少阀芯的拆卸时间，提高了工作效率，减少成本消耗。
五、结论：
该工具结构新颖，操作方便，有效地降低了岗位操作者的劳动强度，降低了注水成本，保证了油田正常注水，提高油田经济效益，有较好的应用前景。
【参考文献】
[1] 万仁溥.采油工程手册．石油工业出版社.2003.3
[2]王立坚.采油工程.石油大学出版社.1995.5