摘要：結(jié)合采油現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，通過綜合分析濾芯失效的表現(xiàn)形式，將濾芯材質(zhì)、主體管壁厚度、過水孔密度作為影響濾芯主體現(xiàn)場(chǎng)使用壽命的三個(gè)可靠性主導(dǎo)影響因素，合理確定住極，科學(xué)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案；通過對(duì)過濾器濾芯主體的篩選試驗(yàn)，確定了經(jīng)濟(jì)合理、滿足現(xiàn)場(chǎng)需要的濾芯主體采用新型濾芯主體實(shí)現(xiàn)了在保持注水流量的同時(shí)，提高了濾芯的承壓強(qiáng)度，可靠性增強(qiáng)?新型濾芯主體在正常工作壓力環(huán)境中．使用時(shí)間平均為3（）天，是改進(jìn)前的3倍一采用可拆洗式濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)，更換濾網(wǎng)方便快捷，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，可有效節(jié)約濾芯的成本投入．推廣應(yīng)用前景廣闊。
    一個(gè)產(chǎn)品能否滿足規(guī)定要求的特征，主要從兩方面考核：一是產(chǎn)品的性能是否達(dá)到滿足功能要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：二是在丁作過程中能否繼續(xù)滿足功能要求 前者屬產(chǎn)品技術(shù)性能問題；后者是產(chǎn)品的可靠性問題，它研究產(chǎn)品滿足規(guī)定功能的可能性與T作時(shí)間的關(guān)系和不能滿足規(guī)定功能的原因以及改進(jìn)措施．因此可靠性是保證產(chǎn)品質(zhì)量的主要內(nèi)容。
    當(dāng)前，困際原油價(jià)格在高價(jià)位運(yùn)行，油田生產(chǎn)企業(yè)一方面要采取有效的丁藝措施來維持高的開采效率．另一方面要適應(yīng)建立和諧發(fā)展社會(huì)和節(jié)約型 業(yè)的需要，減少環(huán)境污染．降低生產(chǎn)成本 河南油田屬我國(guó)東部老油田，2004年稀油老油田綜合含水達(dá)到92．4％ ，可采儲(chǔ)量采出程度達(dá)到79．6％ ，已進(jìn)入開采后期．老油井全面進(jìn)入水驅(qū)甚至三次采油階段： 為了彌補(bǔ)高采 液量帶來的地層能量損失，必須保證開采所需的大注入水量，同時(shí)要確保注入水不會(huì)因水質(zhì)問題給地層造成二次污染．對(duì)注入水的水質(zhì)有較高的技術(shù)要求。 此，在原油注水開發(fā)中，注水過濾器濾芯主體的現(xiàn)場(chǎng)可靠性直接影響著原油開采企業(yè)的牛產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)和安全。油井采出液經(jīng)過脫水處理后所產(chǎn)生的大量丁業(yè)污水，通過一定的技術(shù)措施同注到地層，其目的一方面是為了zui大限度地利用水資源，同時(shí)也避免了T業(yè)污水外排造成環(huán)境損害。為滿足地層注水壓力和水質(zhì)的要求．處理后的T業(yè)污水在采油計(jì)量站用增樂泵加壓后經(jīng)注水過濾器過濾，輸送到注水井注入地層，以達(dá)到注水駱油的目的。
                             注水過濾器的使用現(xiàn)狀
    河南油田目前采用污水回注的方式進(jìn)行注水開發(fā)． 回注污水中含有一定量的細(xì)粒徑懸浮物和浮油．為保證注水質(zhì)量．需要使用注水過濾器對(duì)回注污水進(jìn)行過濾處理．通過過濾器內(nèi)的濾芯將污水中的浮油、雜質(zhì)阻擋在濾芯外部的濾網(wǎng)上．使地層避免受到污染。
    注水過濾器由圓柱型外殼、濾芯組成．其工作原理參見圖1。過濾器外殼底端為出水口．與注水井井1：3連接：過濾器外
   
殼下部一側(cè)帶有進(jìn)水孔，與經(jīng)處理后的油井產(chǎn) 液污水計(jì)量站中的增壓泵來水口相接。濾芯主要由濾芯主體，上、下壓蓋．拉桿和濾網(wǎng)4部分組成，作業(yè)時(shí)將濾網(wǎng)裹在濾芯主體上．然后通過壓蓋和拉桿固定。濾芯主體通常是網(wǎng)狀的管型材料．是濾芯的關(guān)鍵部件，對(duì)濾芯的使用壽命起著至關(guān)重要的作用圖2為濾芯結(jié)構(gòu)示意圖。
   
注水過程中，污油和雜質(zhì)不斷被濾出堆積在濾芯主體外部的濾網(wǎng)上．堵塞過水孔，使濾芯主體內(nèi)外壓差不斷增大，當(dāng)壓差達(dá)到一定程度時(shí)濾芯主體被壓扁損壞 濾芯主體的頻繁更換．不僅增加了采油成本．對(duì)注水質(zhì)量、地層環(huán)境也產(chǎn)生了不利的影響。河南油田雙河油礦共有18口注水井安裝了注水過濾器，2003年共更換注水過濾芯816個(gè)（次），濾芯成本投入達(dá)106萬元。其中濾芯主體損壞507個(gè)，頻率zui高，占總數(shù)的62．3％（見表1），平均單井一年更換濾芯主體達(dá)28個(gè)，
由此可見．提高濾芯主體的質(zhì)量可靠性是急需解決的生產(chǎn)技術(shù)難題
 
該油礦所使用的過濾器總長(zhǎng)為920mm，濾芯主體外徑為58mm、壁厚為1．2mm，其上均勻分布有直徑為5mm 的過水孔3500個(gè)．工作環(huán)境壓力在18～20MPa之間，濾芯主體材料為普通45鋼。通過全面分析濾芯失效的表現(xiàn)形式，結(jié)合過濾器的工作原理可以得知，濾芯主體材質(zhì)、管壁厚度、過水孔密度是影響濾芯主體質(zhì)量可靠性的重要因素。因此，我們把濾芯主體的材質(zhì)、管壁厚度、過水孔密度作為影響其可靠性的主要技術(shù)因素．設(shè)計(jì)出三個(gè)因素的不同位級(jí)及其配合，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行篩選，以揭示實(shí)驗(yàn)對(duì)象在設(shè)計(jì)、制造中的缺陷． 客觀評(píng)價(jià)其可靠性，進(jìn)而優(yōu)選出經(jīng)濟(jì)合理、滿足現(xiàn)場(chǎng)需要的濾芯主體。
    實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其實(shí)施
    可靠性實(shí)驗(yàn)是為了提高或證實(shí)產(chǎn)品（包括系統(tǒng)、設(shè)備、零部件及材料）可靠性而進(jìn)行試驗(yàn)的總稱。壽命試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)的一個(gè)很重要的部分，是評(píng)價(jià)分析產(chǎn)品壽命特征量所進(jìn)行的試驗(yàn)。針對(duì)上述問題．我們利用現(xiàn)有的下礦條件．在保證
濾芯過水量、注水壓力達(dá)到配注要求的前提下，對(duì)設(shè)計(jì)的不同濾芯主體實(shí)施可靠性篩選試驗(yàn)．達(dá)到延長(zhǎng)濾芯使用壽命的目的，針對(duì)上述的三個(gè)可靠性因素．依據(jù)采油隊(duì)現(xiàn)有的技術(shù)力量以及現(xiàn)場(chǎng)1=礦情況．首先我們分別確定三個(gè)位極，進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用數(shù)學(xué)中的“均衡分散，整齊可比”的正交性原理，合理地安排有關(guān)的試驗(yàn)方案。通過方案的實(shí)施．從多方面觀察、研究各因素在不同位極交互作用下對(duì)濾芯主體可靠性的影響程度，并確定試驗(yàn)中的某種方案或因素的某種組合為*的設(shè)計(jì)方案。通過方案的試驗(yàn)來確定zui終的工藝參數(shù)設(shè)計(jì)方案。因此，我們用正交設(shè)計(jì)來實(shí)施濾芯主體的可靠性試驗(yàn)。
    我們將濾芯材料列為因素A，*位極A1=45鋼管、第二位極A2=35CrMo鋼管：濾芯主體壁厚列為因素B，*位極B1=3mm、第二位極B2=5mm；過水孔數(shù)量列為因素C，*位極C1=1200孔、第二位極C2=800孔。因素和級(jí)位確定后，選用L（2 ）正交表（見表2）。此外，為使試驗(yàn)結(jié)果具有可對(duì)比性．試驗(yàn)井統(tǒng)一定在雙河油礦采油5隊(duì)23 站H40HD3井，并選定進(jìn)、 水口壓差為1．5MPa時(shí)，用濾芯主體的受損情況和過水能力（與配注量對(duì)比）來判斷實(shí)驗(yàn)效果。
   
實(shí)驗(yàn)1．A1B1C1：濾芯材料使用45鋼管，濾芯主體管壁厚度3mm．過水孔數(shù)1200孔?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用18天后進(jìn)、出水口壓力表顯示壓差為1．5MPa，從過濾器內(nèi)取出濾芯發(fā)現(xiàn)中部變形 在更換濾芯之前，使用超聲波流量計(jì)測(cè)定過水量為88m3／日．達(dá)到該井日配注量72～88m3／日的配注要求。實(shí)驗(yàn)2，A2B1C2：濾芯材料使用35CrMo鋼管，濾芯主體管壁厚度3mm，過水孔數(shù)800孔?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用20天后進(jìn)、出水
口壓差為1．5MPa：從過濾器內(nèi)取出濾芯發(fā)現(xiàn)中部輕微變形。在更換濾芯之前，使用超聲波流量計(jì)測(cè)定過水量為70m3／日，未達(dá)到該井日配注要求
    實(shí)驗(yàn)3，A1B2C2：濾芯材料使用45鋼管，濾芯主體管壁厚度5ram，過水孔數(shù)800孔?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用20天后進(jìn)、出水口壓力表顯示壓差為1．5MPa；從過濾器內(nèi)取出濾芯發(fā)現(xiàn)中部輕微變形。在更換濾芯之前，使用超聲波流量計(jì)測(cè)定過水量為70m3／Et，未達(dá)到該井Et配注要求
    實(shí)驗(yàn)4，A2B2C1：濾芯材料使用35CrMo鋼管，濾芯主體管壁厚度5ram，過水孔數(shù)1200孔?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用30天后，壓差為1．5MPa，從過濾器內(nèi)取出濾芯拆開檢查發(fā)現(xiàn)濾芯整體完好無損。使用超聲波流量計(jì)測(cè)定過水量為88m3／Et，達(dá)到該井Et配注要求。
    綜合上述4個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們得到正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。比較使用時(shí)間和數(shù)I和Ⅱ的大小，第1、2列的因素位級(jí)Ⅱ比I大，說明了材料因素35CrMo管材優(yōu)于45鋼管材。壁厚因素濾芯主體厚度5ram厚度優(yōu)于3ram厚度。第3列的因素位級(jí)I比Ⅱ大，說明了過水孔數(shù)因素1200孔優(yōu)于800孔。極差只的大小用來衡量實(shí)驗(yàn)中相應(yīng)因素作用的大小，第1、2列極差R=12，zui大；第3列極差R=4，比第1、2列極差
只=12小得多；這說明材料因素A和壁厚因素B是影響濾芯使用時(shí)間的zui主要因素，而過水孔數(shù)因素是影響濾芯使用時(shí)間的次要因素。
   綜上所述，通過正交實(shí)驗(yàn)，第4號(hào)試驗(yàn)方案實(shí)施結(jié)果表明：濾芯使用30天無變形，時(shí)間zui長(zhǎng)；過水量也達(dá)到配注要求。這個(gè)方案是一個(gè)較優(yōu)的方案（參見表3）。改進(jìn)后的濾芯實(shí)物參見圖3。