第一章石油与天然气 第一节 石油
石油是一种以液体形式存在于地下岩石孔隙中的可燃性有机矿产。从直观上看，它表现为比水稠但比水轻的油脂状液体，多呈褐黑色；化学上是以碳氢化合物为主体的复杂的混合物。液态石油中通常溶有相当数量的气态烃和固态烃，还有极少量的悬浮物。它本身具有自己独特的性质，是一种埋藏在地下的、具有流动性的有机可燃矿物，其聚集起来就成为矿产。
一、石油的物理性质 1、颜色
石油的颜色变化范围比较大，一般呈棕黑色、深褐色、黑绿色等，也有无色透明的。石油的颜色，往往取决于石油中胶质、沥青质的含量。胶质、沥青质含量愈高则颜色愈暗。一般轻质油的颜色微带黄橙色且又透明；重质油多见于黑色。
2 、密度
单位体积原油的质量称为原油密度，其单位是： kg ／m3（ g / cm3 ）。石油密度的变化比较大，一般在0.75 ~ 1 . 0g / cm3之间，特殊情况小于或等于 0 . 75 g / cm3，不同的油田或相同油田的不同层位中，石油的密度也不相同，密度的大小是衡量石油质量好坏的标准之一。一般来说，密度小、油质好；密度大、油质差。密度的大小决定于石油的组成成分，通常把密度小于 0 . 9 g / cm3的石油称为轻质油，大于 0 . 9 g / cm3的称为重质油。
3 、粘度
粘度是指液体本身发生相对位移时所受的摩擦力和阻力。石油粘度变化决定于温度、压力和石油的化学成分。温度增高，石油粘度降低，而压力增高，则粘度增大。石油中轻质油组分增加，粘度随着降低。石油粘度同密度一样，在不同油田和不同油层变化是很大的。
4、溶解性
石油具有溶于有机溶剂的性质。石油能溶解于氯、四氯化碳、苯、石油醚、醇（酒精）等溶剂，但不溶于水。
5 、发热量
石油发热量变化在 37681~460kJ / kg 之间，因石油的产地不同，其化学成分和发热量也有不同。烷烃、芳香烃石油的发热量高。
6、荧光性
在紫外线照射下，石油能发出一种特殊的“光亮”，这种特性被称为荧光性。石油的油质组分发浅蓝色明亮的荧光；胶质组分发淡黄色半明亮的荧光；沥青质组分发褐色暗淡的荧光。石油发出的荧光属于一种冷发光现象，大部分石油产品都具有荧光性。用荧光分析方法可以鉴定岩样中的石油储量和石油的质量和数量。
7、旋光性
当偏光通过石油时，偏光面对其原来的位置来说，旋转了一定角度，这个旋转角被称为旋光角。这种使偏光面发生旋转的特性被称为旋光性。石油的旋光性是石油有机生成理论的重要根据。
8 、凝固点 由于温度下降，石油从开始凝固为固态时的温度称为凝固点。石油凝固点的大小与石油中重质组分的含量有关，特别是与石蜡的含量有关。石蜡含量多、凝固点高；相反，石油中轻质组分含量高、凝固点就低。
9、含蜡性
石油中以溶解状态和悬浮状态存在的石蜡占石油重量的百分数称为石油的含蜡量。含蜡
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量多时，石油的相对密度也较大。
二、石油的组成 1、化学成分
石油是碳氢化合物，碳含量为 80 ％~ 90 % ，氢约 10 ％~14 % ，碳氢比在 5 . 9 ~ 8 . 5 之间。其他元素如氧、硫、氮等约占 1 ％~3 ％左右，这些元素对石油性质的影响很大。
2 、石油的组分
( 1 ）油质：是石油中所含的一种深色的、几乎全部由碳氢化合物所组成的混合性液体，油质是组成石油的重要组分。油质含量高，颜色较浅，石油质量就好；反之质量就差。
( 2 ）胶质：胶质是粘性的或玻璃质的半固体或固体物质，多为环烷族烃和芳香族烃组成。在轻质石油中胶质含量一般不超过 4 %~5 % ，而在重质石油中胶质含量可达 20 % ，石油之所以呈褐色或黑色，其原因就是石油中存在胶质。
( 3 ）沥青质：沥青质为暗褐色的脆性固体物质。沥青质的组成元素与胶质基本相同。只是碳氢化合物减少了，而氧、硫、氮的化合物增多了。沥青质不溶于酒精或轻汽油，但易溶于苯、二硫化碳、三氯甲烷和氯仿等有机溶剂中，而形成胶状溶液。沥青质和胶质含量高时，石油的质量就比较差。
( 4 ）炭质：炭质是一种非碳氢化合物的物质，不溶于中性有机溶剂。炭质是黑色固体物质，石油中一般不含或极少含碳质。
第二节 天然气
在石油地质学中所指的天然气是指与石油有相似产状的通常以烃类为主的气体，即指油田气、气田气、凝析气和煤成气等，天然气是以气态碳氢化合物为主的各种气体组成的混合气体。
一、天然气的组成和分类
天然气是各种气体的混合物，其主要成分是各种气态碳氢化合物，其中甲烷（ CH4 ）
、丙烷（C3H8 ）、丁烷（C4H10）占绝对多数，一般含量都大于 80 % ，其次为乙烷（ C2H6 ）
及其他重质气态烃，它们是天然气中的主要可燃成分。除上述烃类气体外，天然气中还含有
、氮气（ N2 ）、氧气（O2 ）、氢气（ H2 ）、硫化氢（ H2S ）、一少量二氧化碳（ CO2 ）
氧化碳 ( CO ）等气体。
1、根据重烃含量分类
一般情况下相对密度在 0 . 58 ~ 1 . 6 之间的多为干气，相对密度在 1 . 6 以上的多为湿气。
( 1 ）干气：天然气的化学组成以甲烷为主，甲烷含量在 98 ％以上，乙烷与乙烷以上的重烃很少或没有。这样的气体称为干气。它可来自地下干气藏也可由煤田气、沼泽气聚集而成。干气可形成纯气田。
( 2 ）湿气：天然气的化学组成仍以甲烷为主，甲烷含量在 80 ％~90 ％之间，乙烷与乙烷以上的重烃超过 10 ％~ 20 % ，这样的气体称为湿气。它的出现可以标志地下深部有油藏存在。
( 3 ）伴生气：天然气的化学组分中，甲烷含量在 80 %以下的气体称为伴生气。湿气常与石油相伴生，而干气多与纯气藏有关。
2 、根据矿藏分类
( 1 ）气田气：天然气中主要含甲烷，约占 80 ％~ 98 % ，重烃气体很少，约占0～ 5 %，不含戊烷或戊烷以上的重烃或含量甚微。
( 2 ）油田气：天然气中主要成分除含甲烷外，乙烷与乙烷以上的重烃较多，在 5 ％~10 ％以上，和石油共生，又称为石油气。
( 3 ）凝析气：天然气中除含有大量甲烷外，戊烷或戊烷以上的烃类含量也较高，含有
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汽油和煤油组分。主要是由于油、气藏的埋藏深度大，处于高温、高压下的碳氢化合物为单相气态，采到地面后，由于温度、压力降低而发生凝结，由原来单相气态的碳氢化合物转为液态石油。近些年来，发现许多凝析气油田，在开采时，从井底喷上来的气体，到井口附近，由于压力和温度降低而转化为汽油。
( 4 ）煤成气：天然气中除含有大量甲烷外，重烃气体含量很少，但有较多的二氧化碳气。
二、天然气的物理性质 1、天然气密度
单位体积气体的质量称天然气密度，单位是“千克每立方米” ( kg ／m3）。工作中常采用的是相对密度，即在某一压力和温度下的天然气密度，与在标准条件下同体积干燥空气的密度之比值。密度的大小与气体的组分成正比，相对密度在 0 . 58 一 1 . 6 之间多为干气，相对密度在 1 . 6 以上的称为湿气。
2、蒸气压力
将某种气体变成液体时所需要的最低压力叫该气体的饱和蒸气压力。蒸气压力随温度的增高而增高。
3、溶解度
任何气体均有不同程度的溶解于液体的性能，气体溶于液体的数量，决定于液体与气体的性质、压力、温度及已溶于液体中的其他溶解物质的特点。在地层中，天然气一般溶于油和水中，轻质石油比重质石油溶解容易得多，而重的碳氢化合物气体较轻的碳氢化合物气体易于溶解。当天然气溶于石油后就会降低石油的密度、粘度及表面张力，使石油的流动性增大。
4、热值
每立方米天然气燃烧时，所发出的热量称为热值，其单位为： kJ/ m3。气体的热值变化很大，天然气中的湿气具有最大的发热量，可达 83 kJ/ m3，远远小于石油的发热量。
5、天然气的粘度
是天然气流动时气体内部分子间的摩擦力。 6 、天然气的体积系数
天然气在油层条件下所占的体积与在标准状况（ 20 ℃ ， 0 . 101MPa ）下所占体积
。 的比值。单位是“立方米每立方米”（ m3／m3）
7、弹性压缩系数
压力每变化1MPa ，气体体积的变化率。
第二章油层物理性质
第一节 岩石的孔隙度
从地层取出的岩心中存在着肉眼难以看到的小孔，我们称这些小孔为岩石的孔隙。石油就储集在这些孔隙中，岩石所具有的这种特性，叫孔隙性。不同沉积状况下的岩石及不同类型的岩石其孔隙大小是不同的，而且有的孔隙是连通的，有的孔隙是不连通的。在相互连通的孔隙中，油气能够在其中储存，并可在其中流动，这种孔隙称为有效孔隙；有些孔隙不连通或虽然连通但油、气不能在其中流动，称这样的孔隙为无效孔隙。
孔隙度是指岩石的孔隙体积与岩石的总体积之比。孔隙度又可分为绝对孔隙度和有效孔隙度。岩石中的所有孔隙体积和岩石总体积的比值，称为绝对孔隙度，其公式为： φt
=
VV
tpty
( 1 - 2 - 1 )
- 3 -
岩石中相互连通的，且在一般压力条件下，可以允许流体在其中流动的孔隙体积与岩石的总体积之比称为岩石的有效孔隙度。以百分数表示： φt
=
VV
ty
( 1 -2- 2 )
; 式中 φt ― 绝对孔隙度， %
Vtp ― 岩石总孔隙体积， cm3； Vty ― 岩石总体积，cm3； φ 一有效孔隙度， % ; V 一有效孔隙体积cm3。
孔隙度是计算油、气储量和评价油层特性的一个重要参数，通常用有效孔隙度。由于沉积条件不同，不同油层或同一油层不同部位其孔隙度是不一样的，砂岩的孔隙度大致在 0.15~ 0.35 之间，个别的低于 0.1。
有效孔隙度可以用来计算油、气储量。油层岩石孔隙度大，就表明它储的油气可能比较多。
第二节 岩石的渗透率
一、达西公式
砂岩油层是由很多相互连通的孔隙组成的，因此在一定的压差下，油层中的油、气能流向井底。岩石允许液体通过的性质，称为岩石的渗透性。一般说来，岩石的渗透性高，油井的产量就高；渗透性低，油井的产量就低。当然油井产量的大小，还与井底压差、油层厚度和原油特性等参数有关，但在评价一个油层的好坏时，渗透性是一个很重要的指标。
岩石渗透性的大小用渗透率 K 来表示，渗透率是在一定压差下，液体通过岩石的能力。一般通过实验室测定求出，也可以根据电测曲线或生产试井数据等一些方法求出。实验室中测定岩心渗透率的原理如图 1 - 2 - 1 所示。
图 1 - 2 -1 渗透率测定原理示意图
将一截面积为 A 、长度为 L 的圆柱形岩心夹紧于岩心夹持器中，如图 1 - 2 -1 所示，粘度为μ的流体在压力为 pl 下通过岩心，通过岩心后的压力为 p2 ，通过的流量为 Q ，则得到流量 Q 与岩石的截面积 A 成正比，与压差 △p = p 1-p2 成正比，与岩心的长度 L 及流体的粘度μ成反比，即：
Q=K
该式称为达西公式。 改写为：
A(p1−p2) ( 1- 2- 3 )
μL
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K=
QμL
( 1- 2 - 4 )
AΔP
渗透率是油层岩石物性的重要参数之一，不同油层或同一油层的不同地方，渗透率差异很大，一般由万分之几平方微米到几平方微米不等。储集层的孔隙度与渗透率之间通常有较密切的关系，一般有效孔隙度增高，渗透率增大。
二、绝对渗透率
在一定压差下单相流体在岩石孔隙中流动，并且流体与岩石间没有物理、化学作用，这时求得的岩石孔隙渗透率叫绝对渗透率。它只代表流体通过岩石的能力，表明岩石的一种特性。测定时流体一般用空气，所以绝对渗透率又叫空气渗透率。
三、有效渗透率
在岩石孔隙中同时有两相以上流体时，岩石孔隙只允许某一相通过的渗透率，称为某相的有效渗透率。它不但与岩石本身性质有关，而且与孔隙中的流体性质和它们的数量比例有
关。第三节油、气、水饱和度
油层孔隙度越大，储存油气的孔隙体积也越大，但是在孔隙中油、气、水所占的数量将是一个更为重要的参数。一个油层只有当岩石孔隙度大，而其中所含的油、气数量多时才能算是好的储油层，因此在评价油层和石油储量计算中，饱和度是一个重要的参数。饱和度是指单位孔隙体积内油、气、水所占的体积的百分数，油和水的饱和度可分别按下式求出：
SO=
VO
×100% ( 1-2 -5 ) V
VW
×100% ( 1-2 -6 ) V
SW=
式中 SO、 Sw ― 含油饱和度和含水饱和度， % ; VO 、Vw ― 油层孔隙中油和水所占的体积，m3； V 一一油层的有效孔隙体积，m3。
如果油层孔隙中只存在油、水两相时，显见 So＋ Sw =1 ；当油层孔隙内除了油、水外，还含有气时，则气的饱和度 Sg：可用下式求出：
Sg=
VgV
×100% ( 1-2 -7 )
式中 Sg ― 含气饱和度， % ;
Vg ― 油层孔隙中气所占体积，m3； V －油层有效孔隙体积，m3。
在油、气、水三相共存时，则 SO＋SW + Sg=1 。 大量的资料表明，油层中含油部分也含有水，这种水是油层形成时存在的、不流动的水，通常称为束缚水也称残余水。不同的油层，由于岩石和流体性质不同，油、气运移条件的不同，因而束缚水的饱和度也相差很大，一般在 20%~ 50％之间。泥质含量高，渗透性差的油层，束缚水含量就大。束缚水饱和度是体积法计算储量的重要参数之一，只要知道束缚水饱和度 Swc的数值，就能算出油层的原始含油饱和度 S o= 1 -Swc。
第三章注水工艺流程
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第一节注水井站工艺流程
一、配水间
配水间是控制、调节和计量注水井注入量的操作间。所谓配水，就是根据配注量控制各井注水量。配水间一般分为单井配水间和多井配水间两大类。
1、单井配水间
单井配水间是用来控制和调节一口注水井注入量的操作间。单井配水间的流程比较简单，配水间与注水干线相连接，经水表、阀组后至注水井口，如图 1-3 -1 所示
2、多井配水间
多井配水间一般可控制 2 ~ 7 口井。目前辽河油田分公司使用的配水间为 5 井式配水间，它的工艺流程比单井配水间复杂一些。注入水从注水干线碰头连接，然后进配水间的分水器，分水器由总阀门、汇集管、孔板法兰、压力表和上、下流阀门组成，分水器把水分配到各个注水井。
二、井站管线 图1-3-1 单井配水间示意图 井站间管线一般是指原采线或注
水专用管线，从配水间开始到注水井口，然后接注水井单流阀。
第二节 注水泵站工艺流程
一、注水站工艺流程 注水站工艺流程为：来水进站—计量—水质处理—储水罐—进泵加压—输出高压水，如图 1 -3-2 所示。
图1-3-2 注水站工艺流程简图
二、站内流程
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水源来水经过低压水表计量后进入储水大罐。一般每座注水站应设置不少于两座储水大罐，其总容量应按该站最大用水量时的 4 一 6h 来设计，若注水站距水源距离较远时，或供水量不正常时，其总容量可根据实际情况适当予以增大。在地下清水水源较为充足，而油田净化污水不足的条件下，可将两座大罐中的一座设计为净化污水储罐，另一座设计为清水储罐，进行清污水混注。储水罐内的水利用水位高差产生的自压，或经供水泵加压后，进入注水泵进口，经注水泵升压后，由高压注水阀组分配到各条注水干线或配水间。
三、注水站分类
注水站是由储水罐、供水管网、注水泵房、泵机组、高低压阀组、供电配电、润滑油系统、冷却系统和保护系统等几部分组成。按其功能可分为：
( 1 ）供水系统：包括储水罐、供水管网、泵机组、进口过滤器、低压水表、加压泵、高压水管网及阀组。
( 2 ）供配电系统：包括高压油开关、供电电缆、高低压配电柜、星点柜、电动机等。 ( 3 ）冷却系统：它包括风冷和水冷系统。风冷包括：进风和排风筒等；水冷包括：冷却水泵、冷却水表、电动机冷气器、冷却塔、冷却水罐等。
( 4 ）润滑油系统：包括储油箱、滤油机、润滑油泵、冷却粗滤器、润滑线、润滑油阀门、事故高架油塔、总油压及分油压表等。
( 5 ）保护系统：包括低水压、低油压保护及润滑油泵自动切换。 ( 6 ）排水系统：包括水池、排水泵、管线及阀门等。
( 7 ）采暖系统：包括热水锅炉、锅炉风机、循环水泵、补水泵、散热器和管线及阀门等。
第三节注水系统工艺流程
一、注水流程的要求
( 1 ）满足油田开发对注水水质、压力及水量的要求； ( 2 ）管理方便、维修量小、容易实现自动化； ( 3 ）节省钢材及投资，施工工程量小；
( 4 ）能注清水和含油污水，既能单注又能混注。 二、目前主要工艺流程 1、单干管多井配水流程
水源来水经过注水站加压后，通过单条注水干线输送至各个多井配水间，在每个配水间内，按油田开发单井注水配注方案的要求，分别完成多口井注水量的控制和计量，然后再进入各个注水井。这种流程的优点是：便于调整注水井网，且配水间可与计量站建在一起，利于集中控制和计量注水量，方便生产管理。该配水流程适用于油田面积大、注水井多、注水量较大、面积注水开发方式的油田，如图 1 - 3 -3 所示。
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2、单干管单井配水流程
水源来水经过注水站加压后，通过单条注水干线输送至各个配水间，在每个配水间内，按配注要求，完成单口井注水量的控制和计量后进入注水井。这种流程的优点是：配水间多，便于注水井的分层测试，节省基建投资。它适用于油田面积大、注水井多、注水量较大的行列注水开发形式的油田，如图 1 -3 -4 所示。
图1-3-4 单干管单井配水流程示意图
3、双干管多井配水流程
该流程是从注水站到配水间敷设两条干线，一条用于正常注水，另一条用于洗井或注其他液体。这种流程的特点是：注水和洗井可同时分开进行，洗井操作时，使注水干线和注水压力不受干扰，有利于保持注水井不受激动。同时，洗井水可以得到回收利用，避免洗井水外溢，造成环境污染；且当不洗井时，洗井管线又可为酸化、压裂等井下作业提供水源。它适用于单井注水量较小的油田，如图 1-3-5 所示。
4、小站直接配水流程
水源来水经过注水站加压后，按配注要求，在注水站内，直接完成单口井注水量的控制和计量后进入注水井。这种流程的特点是：以注水站为中心向周围注水井辐射注水，取消了注水干线，所用注水管线管径小，节省钢材和基建投资。这种流程适用于注水量不大，且注水井分散分布于注水站附近的油田如图 1 – 3-6 所示。
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图1-3-6 小站直接配水流程示意图
第四章注入水源与水质
第一节 注水水源
选择注水水源时应从水量和水质两个方面进行考虑。首先，水源必须提供足够的水量，以满足设计所要求的最大注水量。此外，在全面注水前通常需要进行试注，试注时的水源应与全面注水时的水源尽可能一致，以便取得较好的驱油效果。油田注水水源可分为地面水源、地下水源和含油污水等三种。
一、地面水源 目前，我国陆上油田注水所用的地面水源主要有江河水、湖泊水、水库水等等，如长江、黄河、辽河、松花江等江河湖泊都属于地面水源。它的特点是地面水源水量充足、矿化度低，但是水量随季节变化较大、含氧量高，携带大量各种微生物、悬浮物和泥沙杂质等。因此，要想达到注入水质标准，必须经过除氧、曝气、过滤、沉淀、除沙、杀菌等处理，处理工艺较复杂，需要建立大型地面水处理厂、距离较长的输水管道和加压泵站等设施，投资较大。
二、地下水源
地下水源是指地下浅层淡水，一般产于河流和洪水冲击层中，水量丰富，经水文勘探井队钻探而成。地下水经过地下沙层多级过滤，水质比较好，但矿化度略高于地面水，水中含铁、锰等金属离子。因此，需要进行除铁、除锰等处理，目前，大庆油田所用地下水源一般在 80~100m 左右的地表；辽河油田所用地下水源一般在 500 ~ 1500m 左右的明化镇组和馆陶组水源。
三、含油污水
含油污水是我国各油田所用的主要注水水源，它是油层中采出的含水原油经过脱水后得到的。油田进入开发中后期，随着原油含水率不断上升，经脱水后的含油污水量也在不断增加。对含油污水进行处理和回注，一方面可作为油田注水稳定的供水水源，节约清水，另一方面可以减少外排造成的环境污染。含油污水水温高（ 40~60 ℃ ），与地层温度接近，有利于驱油，注水层段的吸水量也会增大；含油污水属碳酸氢钠型水， pH 值高，一般在 7 . 5 - 8 . 5 左右，碱度大，注入油层后有较好的洗油效果；含油污水中含有环烷酸和化学脱水过程中加入的破乳剂，表面活性高，有较好的洗油和驱油能力；含油污水矿化度高，能抑制低渗透率油层的粘土颗粒膨胀，提高低渗透油层的吸水指数。除以上三种水源外，在靠近海洋和大工业区的油田还可进行海水淡化处理、工业废水处理来作为注水水源。
第二节 注水水质及标准
一、注水水质
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注水水源必须具备水量充足、取水方便、经济合理等条件，同时还要符合下列要求： ( 1 ）性质稳定，与油层水相混合时不发生反应产生沉淀。 ( 2 ）注入油层后不使粘土矿物产生水化膨胀或产生悬浊物。
( 3 ）不应携带大量悬浮物，以防堵塞注水井渗滤端面及渗流孔道。 ( 4 ）对注水设备、设施腐蚀性小。
( 5 ）当第一种水源水量不足，需要利用第二种水源时，必须首先进行室内配伍试验，在两种水源不发生反应，配伍性能好，对油层无伤害时，方可同时注入。
二、水质标准
1、推荐水质主要控制指标
1995 年1月中国石油天然气总公司颁布的 SY / T 5329 一 94 《 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法 》 ，规定了对碎屑岩油藏注水水质的基本要求，推荐指标及检测水质的分析方法，如表 1 – 4-1 所示。
推荐水质主要控制指标见下表
注入层平均空气渗透率μm2
标准分级
悬浮固体含量mg/L 悬浮物颗粒直径中值μ
含油量mg/L 平均腐蚀率mm/a
控制指标 点腐蚀
SRB菌、个/mL 铁细菌、个/ mL 腐生菌、个/mL
<0.10 0.1~0.6 ＞0.6
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 <1.0 <2.0 <3.0 <3.0 <4.0 <5.0 <5.0 <7.0 <10.0 <1.0 <1.5 <2.0 <2.0 <2.5 <3.0 <3.0 <3.5 <4.0 <5.0 <6.0 <8.0 <8.0 <10.0 <15.0 <15.0 <20.0 <30.0 <0.076
A1、Ｂ１、Ｃ１级：试片各面都无点腐蚀； Ａ２、Ｂ２、Ｃ２级：试片有轻微点蚀； Ａ３、Ｂ３、Ｃ３级：试片有明显点蚀。 ０
<10 <25 0 <10 <25 0 <10 <25 nx102nx102
nx103nx103
nx104nx104
注：1、1≤n≤10。
2、清水水质指标中去掉含油量。
2、注水水质辅助性指标
注水水质辅助性指标包括溶解氧、硫化氢、侵蚀性二氧化碳、铁、 pH 值等。
( 1 ）注水水质主要控制指标已达到注水要求，且注水较顺利时，可不考虑辅助性指标；如达不到要求，为查清其原因可进一步监测辅助性指标。
( 2 ）水中含溶解氧时会加剧设备腐蚀，若腐蚀率不达标时，应首先监测溶解氧。油层采出水中溶解氧浓度最好应小于 0 . 05mg / L ，不超过 0 . 10mg / L 。清水中的溶解氧应不超过 0 . 50mg / L 。
( 3 ）侵蚀性二氧化碳含量为零时的水较为稳定；大于零时的水可溶解碳酸钙，并对注水设施有腐蚀作用；小于零时的水，会有碳酸钙析出。侵蚀性二氧化碳含量要求：大于或等于-1 . 0 mg / L ，小于或等于1 . 0 mg / L 。
( 4 ）水中有硫化氢增加是因为有细菌作用的结果。硫化物过高的水中，也可导致悬浮物增加。清水中不应含有硫化物。油层采出水中硫化物浓度应小于2 . 0 mg / L 。
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( 5 ）水中 pH 值应控制在 7 . 0 士 0 . 5 为宜。
( 6 ）水中含亚铁时，由于铁细菌作用将二价铁转化为三价铁，生成氢氧化铁沉淀。当水中含硫化物时，可生成硫化亚铁沉淀，使水中悬浮物增加。
三、注入水各项指标超标的危害 1、悬浮物含量
悬浮物含量是注入水结垢和地层堵塞的重要标志，如果注入水中悬浮物含量超标，就会堵塞油层孔隙通道，导致地层吸水能力下降。
2、含油量
如果注入水中含油量超标，将会降低注水效率，它能在地层中形成“乳化塞段”，堵塞油层孔隙通道，导致地层吸水能力下降。且它还可以作为某些悬浮物（如硫化铁等）很好的胶结剂，进一步增加堵塞效果。
3、溶解氧
溶解氧对注入水的腐蚀性和堵塞都有明显的影响。如果注入水中硫化物含量超标，它不仅直接影响注入水对注水油套管等设施的腐蚀，而且当注入水中存在溶解的铁离子时，氧气进入系统后，就会生成不溶性的铁氧化物沉淀，从而堵塞油层。在高矿化度的含油污水中，溶解氧由 0 . 02mg / L 增加到 0 . 065mg / L ，腐蚀速度约增加 5 倍，当溶解氧达到 1 .0mg / L , 则腐蚀速度约增加 20 倍；当溶解氧与硫化氢并存时，溶解氧又加剧硫化氢对注水金属设施的腐蚀；因此，溶解氧是注入水产生腐蚀的一个重要因素。
4、硫化物
油田含油污水中的硫化物（主要是 H2S ）有的是自然存在于水中的，有的是由硫酸盐还原菌（ SRB ）产生的。如果注入水中硫化物含量超标，则注入水中的硫化氢就会加速注水金属设施的腐蚀，生成腐蚀产物硫化亚铁（ FeS ) ，造成油层堵塞。
5、细菌总数
如果注入水中细菌总数超标，就会引起金属腐蚀，腐蚀物就会造成油层堵塞；油田含油污水中若大量存在细菌，就会加剧对金属设备的腐蚀，造成油层堵塞严重。
6 、Ca2+和 Mg2+离子
油田污水中的Ca2+和 Mg2+离子，在一定条件下与水中的 CO32-和 SO42-离子发生化学反应，生成 CaCO3、 MgCO3或 CaSO4沉淀。有的随注入水注入地层，对地层形成堵塞；有的不断沉积形成水垢，牢固地附着在设备和管壁上，当结垢厚度过大时，注水管网管径截面变小，使注水设备使用寿命缩短，注水系统效率降低，能耗增大。
7 . Fe2+和. Fe3+离子油田污水中的. Fe2+离子结构不太稳定，易与水中的溶解氧作用生成
. Fe2+离子还易与水中的硫化氢发生化学反应，生成 FeS 沉淀，不溶于水的 Fe ( OH ) 3 沉淀；
从而堵塞油层，导致吸水指数下降。
第三节 油藏注水水质的分析方法
一、取样前的准备和采集水样的要求
( 1 ）采集注水系统的水样应具有代表性。
( 2 ）取样前应准备好，以便于取样端与注水系统的连接。
( 3 ）取样前将取样阀门打开，以 5 ~ 6L / min 的流量畅流 3min 后再取样。 ( 4 ）含油量分析取样不得用所取水样冲洗取样瓶，应直接取样。
( 5 ）取样后随即贴上标签，并注明取样日期、时间、地点、取样条件及取样人。 二、悬浮物含量的测定分析
目前现场一般采用的是标准系列目视法。 1、原理
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悬浮物一般是指浮于水中，直径小于 4 ~ 5μm 的颗粒杂物。以硅藻土在水中的悬浮液配制成标准系列与水样进行比较，可求得悬浮物含量。
2、分析设备及材料
( 1 ）比色管： 100 mL , 50mL ;
( 2 ）移液管： 1 mL , 2 mL , 3 mL , 5 mL , 10 mL ; ( 3 ）容量瓶： I000mL ; ( 4 ）干燥器；
( 5 ）分析天平：感量 1/10000 ( 6 ）蒸馏水； ( 7 ）标准硅藻土。 3 、标准溶液的配制
准确称取研细的在 110 ~ 120℃ 烘干 2~ 3h 的硅藻土 0 . 1000g，放入 1000mL 容量瓶，用蒸馏水稀释至规定刻度并摇匀，即制得溶液浓度为 l00mg / L 的母液。
用移液管分别吸取 1.00mL , 2.00mL , 3 .00mL , 5.00mL , 10.00mL 标准溶液置于5 只 loomL 比色管中，用蒸馏水稀释至刻度并摇匀，并用蜡密封管口，此标准系列的浓度是 1.0mg / L , 2.0mg / L , 3.0mg / L , 5.0mg / L , 10 .0mg / L 。
4 \\ 分析步骤
( 1 ）取水样放入 50mL 比色管中，并分别与不同的标准液进行同时振荡、摇匀，待无气泡出现后，再进行目测比浊。
( 2 ）若水样内悬浮物颗粒的数量与某一标准液的颗粒数量相同，标准液的含量即为水样悬浮物的含量。
( 3 ）若水样内悬浮物颗粒的数量比所有标准液的颗粒数量都多时，要进行稀释。 ( 4 ）计算结果：
悬浮物含量计算公式为：
CX=
V
×C ( 1- 4-1 ) VW
式中 Cx ― 水样悬浮物含量， mg / L ;
C一一 标准系列悬浮物含量， mg / L ; V ― 比色管体积， mL ; Vw― 水样体积， mL 。 5 、注意事项
( 1 ）标准液配制好后，要用蜡封口，防止脏物落入及标准液挥发，标准液要求
一个月更换一次。
( 2 ）若水样内悬浮物颗粒的数量比所有标准液的颗粒数量大的很多时，稀释一
次仍超出所有标准液范围时，可以取适量水样用蒸馏水进行二次或三次稀释，将所得比浊结果乘以水样稀释倍数即可。
( 3 ）进行悬浮物含量测定时，应看颗粒多少，不应看颗粒大小，并应在水样无
气泡时比较。
( 4 ）标准母液和标准系列，使用和保存时间不得过长，一般每月配制一次。 三、悬浮物固体颗粒直径的分析 1、分析用仪器、材料和试剂
( 1 ）库尔特颗粒计数器或同类仪器。
( 2 ）过滤器与孔径为 0 . 2 ~ 0 . 45μm的滤膜或超级过滤器。
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( 3 ）烧杯： 1000m L；量筒： 1000 m L。 ( 4 ）抓化钠（分析纯）。 ( 5 ）标准颗粒。
2、分析水样前的准备工作 ( 1 ）配制电解质溶液。
( 2 ）选用合适的小孔管和适宜的标准颗粒对仪器进行校正。
( 3 ）悬浮物颗粒含量较高的水样，应采用上述所配制的电解溶液进行稀释。 3 、分析步骤
( 1 ）取水样 150~200mL 直接放在样品架上。
( 2 ）将取样方式开关指向压力计，同时选择进样体积开关，使之指向需要的体积。 ( 3 ）按照仪器操作规程进行操作。 ( 4 ）打印内容及计算。
四、含油量的测定分析 1、方法原理
污水中的油质用有机溶剂汽油萃取，萃取液颜色的深浅与含油量的浓度呈线性关系，因此可采用分光光度法进行测定。
2、试剂及仪器设备
( 1 ）无铅120＃的汽油或石油醚。 ( 2 ）分光光度计或光电比色计。
( 3 ）恒温电热套： 500mL 或 1000mL 。
( 4 ）蒸馏冷却装置一套：500mL 或 1000mL 。 ( 5 ）锥形分液漏斗： 500mL 或 I000mL 。 ( 6 ）比色管（容量瓶） : 50mL ( 500mL ）。 ( 7 ）量筒： 50mL , 250mL 。 ( 8 ）盐酸溶液： 1 : 1 。
( 9 ）移液管： lmL , 2mL , 5mL ,10mL。 ( 10 ）称量瓶：低型 10 - 125mL。
( 11 ）干燥器：上口直径 210mm 或 240mm。 ( 12 ）磨口三角烧瓶： 25OmL 。 3、标准油的制备
取适量的含油水样置于分液漏斗中，加入一定量的汽油，然后再加入一定量的 1 : 1 盐酸（ PH 值= 2 左右），充分振荡并不断放气，静止分层，取出萃取液放入磨口三角烧瓶中，加入无水硫酸钠（或无水碳酸钠）脱水 2h 以上，经快速定性滤纸过滤后，滤液放入蒸馏瓶中，蒸馏后，放入称量瓶中，再移入 80℃ ± 1℃ 烘箱中烘至恒重，即得标准油。
4、标准溶液的配制
准确称取标准油样 0.5000g ，放入500mL 容量瓶，用汽油稀释至刻度并摇匀，此溶液浓度为 looomg / L 。
5、标准曲线的绘制
用移液管分别吸取 0.00mL , 1.00mL , 2.00mL , 3.00mL , 4.00mL , 10. 00mL 标准溶液置于 6 只 50mL 比色管中，用汽油稀释至刻度并摇匀，此标准系列的浓度是 0mg / L , 20mg / L， 40mg / L , 60mg / L ,80mg / L , 200mg / L ，以汽油为空白在仪器上比色（波长 410~ 430nm ）。根据测得的吸光度和对应的含油量，以浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。
6 、求 K 值的方法
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绘制标准曲线，有 7 个点在曲线上，该曲线可用，用公式计算 K 值。
K=
Ei
( 1- 4-2 ) Ci
式中 K ― 吸光系数， L / ( mg · cm ) ;
Ei ―吸光度平均值，cm-1;
Ci ―浓度的平均值， mg / L 。 7、分析步骤 ( 1 ）将水样倒入量筒中量取体积，然后移入500mL 分液漏斗中，加入 1 : 1 盐酸（ pH 值= 2 左右），量取一定量的汽油清洗量筒和取样瓶，再移入分液漏斗中充分振荡（2~ 3min ) ，使水样中的油质全部溶解，静止分层，将萃取液移入比色管中。
( 2 ）再次将水样移入分液漏斗中进行萃取，直至萃取后的水样无色为止。若萃取液颜色较深，应稀释后再比色。若萃取液混浊，应加入无水硫酸钠（或无水碳酸钠）脱水后，再进行比色。
( 3 ）将萃取液移入比色皿中，用萃取剂（汽油）作空白，在分光光度计上测其吸光度。 ( 4 ）含油量计算公式为：
C0=
EV0
•N ( 1 - 4 - 3 ) KV1
式中 C0 ― 含油量， mg / L ;
K ― 吸光系数， L / ( mg · cm ) ; E ― 吸光度， cm -1 ; V ― 水样体积， mL ; V0 ― 汽油体积， mL , N 一稀释倍数。 8、相对误差
平行样的相对偏差不超过巧％。 9 ，注意事项
( 1 ）所用 120#汽油必须无色透明，有颜色必须蒸馏脱水后再用。 ( 2 ）仪器避免强光照射，远离振动源且需避免灰尘和潮气进入。 ( 3 ）比色皿必须定期清洗。 五、总铁含量分析
总铁含量的测定，一般采用硫氰酸盐比色法。 1、原理
在酸性条件下，水样中的二价铁离子用高锰酸钾或双氧水氧化，控制溶液的 pH 值 ( PH= 1.8~ 2.5 ) ，三价铁离子与硫氰酸根离子反应生成红色络合物，其颜色强度与三价铁离子的浓度成正比，借此进行比色测定水中的总铁含量。反应式如下：
Fe3 + +nCNS-=〔 Fe( CNS)n 〕3-n 2、仪器及试剂
( 1 ）比色管： 25mL , 50mL 。
( 2 ）刻度移液管： 1 . omL , 5.0mL , 10mL 。 ( 3 ）硫氰酸铵溶液 500g / L
( 4 ）盐酸：分析纯，密度 1 . 19g/ cm3 。 ( 5 ）硫酸：分析纯，密度 1 . 84g / cm3 。
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( 6 ）高锰酸钾：分析纯。 ( 7 ）铁按钒：分析纯。 3、准备工作
( 1 ）铁标准溶液：
准确称取 0 . 8634g铁钱钒置于烧杯中，加入蒸馏水使之溶解，再加入5mL 硫酸，最后将溶液转移至 1000mL 容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度后摇匀，此溶液含三价铁 0.10mg / mL 。
吸取上述溶液10 . 00mL ( 50mL ）置于 100mL 容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度后摇匀，此溶液含三价铁 0.010mg / mL （或 0.05mg / mL ）。
( 2 ）配制 10g / L 高锰酸钾溶液。 ( 3 ）配制盐酸溶液（ 1 : 1 ）。 4 、分析步骤
( 1 ）吸取蒸馏水 10mL 置于另一支 50mL 的比色管中，此管作为标准管。 ( 2 ）吸取水样 10mL 置于 50mL 的比色管中，此管作为样品管。
( 3 ）向上述比色管中先各加入盐酸溶液（ 1 ：1 ) 10mL ，并逐滴加入 10g / L 的高锰酸钾溶液至红色不退，放置 2min ，摇匀后再加入 500g / L 的硫氰酸按溶液 2.00mL ，摇匀放置5min 。
( 4 ）用移液管取标准铁溶液向标准管中逐滴加入，边摇边对比，直至两管颜色相同为止，记录下消耗铁标准溶液的体积Vt 。
5、计算结果
总铁含量计算公式为：
Ct=
Vt•Tt
×103 ( 1-4-4 ) Vw
式中 Ct ― 水样中总铁含量， mg / L ;
Tt ― 铁标准溶液的浓度， mg / mL ;
Vt ― 在标准管中加入铁标准溶液体积， L ; Vw ― 水样体积， L 。
6、相对偏差
水中含铁量小于0.5 mg / L时，相对偏差小于20 ％。 7、注意事项
( 1 ）含油污水在处理过程中，由于加入了破乳、缓蚀、杀菌、防垢等化学剂，严重干扰铁的测定，所以用高锰酸钾氧化破坏有机物时，高锰酸钾必须过量。
( 2 ）硫氰酸盐法测定含铁，显色后稳定性差，所以标准与样品应同时操作。
第五章 水质净化及设备
第一节 地面水净化方法及设备
地面水由于高含氧，携带泥砂，因此水质处理需要沉淀、过滤、除氧、杀菌等项工艺，其工艺流程如图 1- 5-1 所示。
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一、沉淀池
1、沉淀池是地面水净化的首要的环节，它的作用是将地面水所携带的泥砂和杂质经过沉淀后去除，其结构如图 1 - 5 -2 所示：
2、压力斜板沉降罐是一种高效的地面水净化设备，它的作用与沉淀池一样，而其沉淀效果比沉淀池要好得多。其结构如图 1-5-3 所示：
图 1-5-3 压力斜板沉降罐结构示意图
二、过滤罐
经过沉淀的水除去部分悬浮物和泥砂。但为了除去剩余的微小颗粒、絮状物和细菌等，过滤是必不可少的一项处理措施。过滤的方法一般有两种，一是压力过滤，二是重力过滤。压力过滤是通过压力滤罐来完成的，其结构如图 1-5-4 所示：
滤前水经过进水管喇叭口流入罐内，自上而下通过滤料和垫层进入配水支管，汇入配水
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干管流出罐外。
重力过滤是通过单阀滤罐来完成的，其结构如图 1-5 -5 所示。
来水由进水管进入过滤罐，经过滤层，自上而下进行过滤，滤水后通过连通管进入反冲洗水箱，待水箱充满后，从出水管溢流出去。
过滤器中的滤料层好比一个筛子起着机械过滤作用，把水中的悬浮杂质、聚凝物、细菌等阻挡在滤料层表面，形成一个薄层“滤膜”，一般颗粒都会被这层滤膜挡住，这样就起到了过滤的作用。
第二节 地下浅层水净化
地下浅层水，一般经水文地质勘探，井队钻探而成，比较经济。地下水经过地下砂层的多级过滤，比较干净，几项水质指标都基本达到要求，个别井的水含铁比较高。地下水中铁的主要成分是：二价铁，通常以 Fe ( HCO3）2 形态存在，水解后生成 Fe ( OH )2 ，氧化后生成 Fe ( OH ) 3 ，容易产生沉淀堵塞地层，其净化流程如图 1 – 5-6 所示。
一般在除铁的锰砂滤罐后加一级石英砂滤罐，可以进一步除掉水中的悬浮固体，这样便可达到清水注水的水质标准，无论是锰砂过滤还是石英砂滤罐都是压力式滤罐，其结构与图 1-5-4 所示相同。
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第三节 含油污水处理及设备
随着油田开发时间的推移和各油田高含水期的到来，油田注水的含油污水已成为各油田的主要注水水源。含油污水回注既可以防止污染、保护环境，又可充分利用油、水资源。含油污水处理的主要目的是去除污水中的油及大量悬浮物质，使之达到注水或外排的标准。
一、污水处理工艺流程
污水处理工艺流程如图 1-5-7 所示。
二、除油罐
油田污水处理除油罐一般属于重力式除油罐，可分为立式除油罐和斜板除油罐，其结构如图 1 – 5-8 所示。
污水加入混凝剂后，在管道内进行混合，再经进水管以切线方向进入反应筒，旋流上升进行反应，污水再经上部配水管和喇叭口进入油水分离区。污水在分离区自上而下缓慢流动，靠油水重力差进行油水分离，分离出来的原油浮升至水面流入集油槽经排流至污油罐。污水经下部集水喇叭口，集水管和中心柱流至出水槽，槽内设可调式堰板，控制出水位和油层厚度，出水槽内还设带喇叭口的溢流管以防冒罐。在除油罐内也可加设斜板，以增加除油面积，加斜板的除油罐称立式斜板除油罐。
三、粗滤化罐
粗滤化材料具有良好的亲油疏水性，当含油污水流经粗滤化装置时，微小粒径的油滴便在这
种亲油性较强的粗滤化
第三节 含油污水处理及设备
随着油田开发时间的推移和各油力和水力冲刷的作用，从粗滤化材料表面脱落下来，而
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材料表面又附着新的油珠。这种不断聚结和更新的过程便是粗滤化除油的过程。只要保持一定的水力条件，微小油珠的分散体系变成大油珠的过程就可逆转。一般粗滤化材料为聚乙烯、无烟媒、蛇纹石、陶粒等，粗滤化罐结构如图 1- 5-9 所示。
四、过滤装置
对于中高渗透率油层，过滤一般是由压力式过滤罐和单阀过滤罐来完成。对于低渗透率油层，由于对注入水质要求较高，一般采用高效过滤装置。目前使用的高效过滤装置有以下几种：
1、 KQL - 60 I 型过滤器
KQL 过滤器是由 KL 和 QL 两级过滤器串联组成。
KL 过滤器是消化引进美国的深床高效过滤器而研制的。该过滤器以核桃壳为滤料，这种滤料具有亲水疏油的特点，易冲洗干净，它的相对密度小，机械强度高，易用泵输送，其构造见图 1-5-9 。该过滤器的最大特点是设有完善的反冲洗系统。当滤器需要反冲洗时，可先用空气冲，再用气、水混
冲，最后用反冲洗泵及反冲洗水同时冲洗。反冲洗泵将滤料加水混合物抽出，进入滤料洗涤器。滤料洗涤器由内、外套管组成，外管封闭，内管由不锈钢缝隙式滤水头组成，其缝隙只允许水通过而滤料通不过。当水加滤料混合物通过滤料洗涤器内、外管的环形空间时，反冲洗后的水经缝隙由内管排出，滤料留在滤器内，这样可把滤料冲洗得非常干净，以增加截留能力。
该滤器的技术性能为：滤速为 30~ 50m / h ，起始水头损失 0.02MPa ，终期水头损失为 2.0MPa 。
QL 过滤器采用的滤料为聚丙烯纤维球，滤速也为 30~50 m / h ，水头损失由 0.20MPa 上升到 0.35MPa。 QL 滤器与KL 滤器串连使用，构成 KQL- 60I 型过滤装置。
2、双滤料过滤器
双滤料过滤器采用较厚的滤料层使过滤达到最佳效果。采用的滤料是无烟煤和石榴石，用粗滤料吸附悬浮颗粒，细滤料保证处理后的水质。无烟煤粒径为 1.2mm ，厚 457.2mm ；石榴石粒径为 0.3mm ，厚457.2mm；垫层为石榴石，粒径为 1.2~1.4mm ，厚330.2mm 。
在滤罐进水处投加表面活性剂进行接触过滤，该过滤器滤速可达25~ 50m / h ，当原水悬浮固体含量≤20mg / L 时，滤后水中悬浮固体颗粒粒径≥2μm 的去除率大于 95 % ，悬浮固体含量≤2mg / L。
滤罐的配水系统为喇叭口，每个喇叭口的配水面积为0.3m2。滤罐的集水系统由干管和支管组成，在支管顶上开孔，侧 30°角内两侧各开Φ3~Φ6 mm 孔 3 个，同时在支管上缠绕不锈钢丝，缝隙为 150μm 。
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3、滤芯过滤器
滤芯过滤器是由数个滤芯安装在容器内构成。通常，滤芯过滤器安装在预过滤器的后面作为保证预过滤出水稳定的预防性措施，或者为进一步提高水质而设置。有时也将滤芯过滤器安装在井口，其目的是将井口水质恢复到泵站输出时的标准，也就是说当井口距泵站较远时，可保证管线中的腐蚀物不被带入井中。一般情况下不宜设置高压井口过滤器。
滤芯过滤器由滤器壳体、集水系统、滤芯三部分组成。为使集水均匀，集水系统由数个小的集水排管组成，过滤器结构见图 1-5-12 。为避免损坏滤芯，容器设有安全阀。采用滤芯过滤器可除掉水中 5 ~0 . 5μm 的悬浮固体颗粒。
滤芯由三部分组成：中心筒、过滤介质、保护套（见图 1-5-13 ）。制作中心筒的材料有：马口铁、聚丙烯、不锈钢、酚醛塑料。制作过滤介质的材料有：赛路络、玻璃纤维、聚丙烯纤维。
由于滤芯的过滤原理是固定孔机械过滤，故采用过滤介质的纤维越细，捕捉的杂质越多，纤维孔隙的大小可以达到纤维直径的 1 / 2~1 / 3 ，因此用赛路络纤维作滤芯，滤后水中的最小悬浮固体颗粒粒径可达到 7-10μm 。玻璃纤维作滤芯时，滤后水中的最小悬浮固体颗粒粒径为 2μm 。聚丙烯纤维作滤芯时，滤后水中的最小悬浮固体颗粒粒径为 0 . 5μm 。
滤芯还可以分成缠绕式和折叠式滤芯，而折叠式滤芯过滤面积大，效率高。这两种型式
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滤芯都需定期更换。
采用滤芯过滤，当进水悬浮固体含量为 1 ~2mg / L 时，出水悬浮固体含量可达到 lmg/L 以下，悬浮固体颗粒粒径小于 0 . 5 μm 。
高压井口过滤器的结构型式与滤芯过滤器相同，只是壳体必须满足高压注水的压力要求。
4、其他过滤器 1 ）微孔过滤器
目前，常用的微孔管有 PE 、 PEC 微孔管和陶瓷微孔管。 PE 微孔管是烧结成型的聚乙烯过滤管，用 PE 微孔管作为过滤介质，其毛细孔径可以控制到 5 μ m 左右，它的毛细孔孔道细而弯曲，可以过滤 1μm 以上的悬浮固体颗粒。桂林过滤器厂生产的 PE 、 PEC 烧结微孔过滤器在华北油田过滤地下水时，水中颗粒粒径≥2μm的颗粒去除率达到 95.2 % ，粒径≤2μm 的颗粒体积达到 99%。 PE 管用于清水时寿命可达 5 年以上， PEC 管用于清水时寿命至少也在 2 年以上，采用气体反吹排渣。
2 ）硅藻土棒
硅藻土可以烧制成棒作过滤介质，但烧制的硅藻土棒不易保证质量，孔隙的大小较难控制。可以过滤 0.8μm 以上的悬浮固体颗粒，滤棒堵塞后可以拆下用砂纸打磨重复使用多次。
3 ）中空纤维
中空纤维是一种半透膜，由塑料喷涂成型。中空纤维过滤属超过滤，随着化学工业的发展，在经济效益高的情况下采用中空纤维过滤来处理油田注入水也是可能的。中空纤维管壁孔 0.05μm ，在0.25m2 的面积内可放 1000 根管，注水量为 lm3/ h 。
五、污水脱氧
污水脱氧的方法分为真空脱氧和化学脱氧，真空脱氧在清水中应用较多。它是把含氧水输入真空塔，在塔顶用真空泵抽真空，使塔内氧的分压降低，从而使水中的氧分离出来并被抽掉。在污水处理中，多数使用化学脱氧，用化学药剂与水中溶解氧反应生成无腐蚀性产物，从而除掉污水的溶解氧。
六、杀菌
污水处理常用的杀菌方法是投加杀菌剂。目前使用的 1231 , 1227 或苯环等表面活性杀菌剂使药剂能穿透细菌的细胞膜，制止细菌新陈代谢，达到杀菌的目的。
第六章 注水泵机组
目前，油田注水生产中常用的注水泵机组分为高压离心注水泵和高压柱塞泵机组。对于
、地层压力较低（ 2 5MPa 以下）的大面积注水的整合油田，注水量较大（ 100m3/ h以上）
一般采用高压离心泵注水。当高压离心注水泵扬程不能满足油田注水生产时，一般选用柱塞泵注水，目前常用的有三柱塞往复泵和五柱塞往复泵。高压柱塞注水泵一般应用于断块油田，且地层压力较高（ 20~40MPa 以上）、注水量较小（ 1003/ h 以下）的地区。
常用的多级高压注水离心泵有：沈阳水泵厂试制改进的 D300-150 型多级离心泵（性能见表 1-6-1 ) ，其叶轮直径是 340mm , D250-150 型多级离心泵，大庆总机厂生产的 D280 -160A 型多级离心泵，沈阳水泵厂生产的 D155-170 型多级离心泵， DF 型多级离心泵和离心式增压注水泵（性能见表 1-6-2 ）等。
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表 1-6-1 D300-150xn 型离心泵性能参数裹
流量，m3/h 42966 404.06 380.45 362.59 337.21 307.66 271.15 220.97
表 1-6-2 离心式增压注水泵性能参数表
型号
项目
YEP500-300 ZY250-250 7LGZ200 增压扬程，m 300 250 200,300 200QGF 500 扬程，m 1590 10 1680 1710 1755 1810 1855 1886
电机输入功率，kW
2369 2304 2239 2192 2095 2009 10 1760
轴功率，kW
22 2202 2138 2096 2001 1918 1803 1676
泵效率，% 82.20 81.93 80.42 80.59 80.55 79.07 76.01 67.74
流量，m3/h 500 250 200 250 转速，r/min 2950 2960 2950 泵效，% 60 55 55 55 型式
深井立式
卧式
380 深井立式
深井立式 184 4.4 潜水立式
泵径，mm 210 泵长，m 2.9 0.988，1.92 2.26~3.10 电机型式
潜水立式
卧式 37 7
立式
电机功率，kW 37 泵级数 23 管径mm 323.8 适用 (in) （12 3/4） 井身
井深，m 7 制造厂家
天津泵厂
11，15 12 152.4
（6）
36 203.1 （8）
2.8~3.6 沈阳水泵厂
淄博潜水泵厂
大庆总机厂
油田注水常用的三柱塞泵和五柱塞泵的性能参数见表 1-6 -3 及表 1-6-4
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表 1-6-3 柱塞泵性能参数表
型号
参数
159 卧式五柱塞泵
柱塞直径，mm 吸入压力，MPa 排出压力，MPa 排量，m3/h 柱塞行程，mm 冲数，min-1生产厂家
48 57 3H-8/450 卧式三柱塞泵
57
3S3
卧式三柱塞泵
50
3DS-20/16 卧式三柱塞泵
65
3D-20/16 卧式三柱塞泵
65
0.2~1.6 0.03 0.01~0.02 0.03~0.06 0.03~0.06 25.3 19.2 17.1 22.4 28.4 31.6 17.2 21.6
16 20
16 20
16 25
152 127 100 120 120 272 370 400 308 368 上海大隆
天津大港
山东潍坊生建
辽宁本溪
辽宁本溪
表 1-6-4 柱塞泵性能参数表
型号
参数
3DS-30/16 卧式三柱塞泵
柱塞直径，mm 吸入压力，MPa 排出压力，MPa 排量，m3/h 柱塞行程，mm 冲数，min-1 生产厂家
3150P-B3 卧式三柱塞泵
3150P-B3 卧式三柱塞泵
3150P-B3 卧式三柱塞泵
70 48 55 60 0.03~0.06 0.05~0.1 0.05~0.1 0.05~0.1 16 25 20 16 30 10.8 12.48 20.46 135 150 150 150 2 235 235 310 辽宁本溪
浙江宁波
浙江宁波
浙江宁波
第一节离心泵的结构
一、离心泵的主要零部件
离心泵的结构型式虽然很多，但由于作用原理相同，所以主要零部件的形状是相近的。 一般离心泵有：叶轮、吸入室、压出室、密封环、轴封机构、轴向力的平衡机构、泵轴，轴承及联轴器等组成。
1、叶轮
叶轮是把来自原动机的能量传递给液体的零件。叶轮有封闭式、半开式、全开式和双吸式四种型式。叶轮由前盖板、后盖板、叶片和轮毂组成。闭式叶轮的水力效率较高，适用于输送清净的液体。注水泵就是用这样的叶轮。开式及半开式的叶轮常用于输送含杂质的液体。离心泵叶轮通常按其吸入口分为单吸及双吸两种。双吸式叶轮适用于流量大的场合，抗汽蚀性能一般较好。
2、吸入室
吸入室的作用是使液体以最小的损失均匀地进入叶轮。它主要有如下三种结构：锥形吸入室，圆形吸入室和半螺旋形吸入室。
3、压出室
压出室的作用是把从叶轮中流出的液体汇拢后均匀地引至泵的吐出口或次级叶轮，在此过程中，还将液体的部分动能转变成压力能，并要求损耗最小。
以上叙述的离心泵的叶轮、吸入室、压出室以及泵的吸入口和吐出口称为泵的过流部件。
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过流部件的形状和材质的好坏是影响泵性能、效率和寿命的主要因素。
4、密封环当叶轮旋转后把能量传递给液体时，在离心泵中形成了高压区和低压区。为了减小高压区液体向低压区流动造成的容积损失，在泵体和叶轮上分别安了两个密封环，构成一定密封间隙。装在泵体上的叫做泵体密封环，装在叶轮上的叫做叶轮密封环，一般离心泵只在泵体上装密封环（也叫口环），直接由口环与叶轮前盖板构成密封间隙。油田注水泵就是这种结构形式。
5、轴封机构
在泵轴伸出泵体处，旋转的泵轴和固定的泵体之间有轴封机构。其作用为：减少泵内液体的泄漏和防止空气进入泵内。离心泵常用的轴封机构如下：有骨架的橡胶密封、填料密封和机械密封。
有骨架的橡胶密封是利用橡胶弹力和弹簧压力将密封碗紧压在轴或轴套上。结构简单，体积小，密封效果比较显著，但耐热性及抗腐蚀性差，寿命较短，所以只在小型离心泵上采用。
填料密封是当前离心泵中最常用的密封装置。油田注水泵的轴封机构现在都是这种形式。它由填料套，填料环（水封环）、填料、填料压盖，长扣双头螺栓及螺母组成。靠填料与轴（或轴套）的外圆表面接触来实现密封。常用填料有四种： ① 石墨或黄油浸透的棉织填料，用以低压离心泵输送温度不高于 40 ℃ 的油、水泵，注水泵也可采用这种填料； ② 石墨浸透的石棉填料，它对轴套的磨损较前者严重； ③ 金属箔包石棉芯子填料，适用于输送石油产品及水，允许工作压力为 2.5MPa ，最高温度为 400 ℃ ； ④ 目前油田注水泵在推广使用聚四氟乙烯成型填料，它使用方便，密封及耐磨性好，寿命长。
机械密封也叫端面密封，它是离心泵或其他旋转机械上广泛采用的一种新型旋转轴的密封方式。机械密封比上述的轴封机构密封性能好，并且寿命长，消耗功率少，在运转中可达到几乎不漏的程度，所以对它的生产和运用得到日益发展。随着技术的发展和对机械密封的认识，目前在大多数注水泵中都采用机械密封方式。
机械密封的正常使用，除了严格的材质要求和精密的加工工艺外，还要有正确的安装方法。因此，了解机械密封的性质和掌握安装标准是现场上很重要的工作之一。
目前，机械密封分为单端面密封和双端面密封，单弹簧和多弹簧及平衡型和不平衡型、内装式和外装式等。
6、轴向力平衡机构
由于叶轮在工作时前后两边的压力分布不一样，造成叶轮和轴向进口方向产生一个轴向推力，这个推力不消除，泵就无法工作。小型泵可以用滚动轴承顶住，大点的泵目前有三种消除轴向力的方法： ① 在叶轮上开平衡孔，达到前后压力基本相同； ② 叶轮并联设计； ③ 自动平衡机构。自动平衡机构是在多级泵上把每个叶轮所产生的轴向推力的总和用一个平衡盘和平衡套来消除。其工作原理是：当泵起动时，由于进入叶轮的水流方向由轴向变为径向，这时给转子一个向后的反冲力，很快由于泵内压力的升起，产生向前推动转子的轴向力。同时，动、静平衡盘间轴向间隙变小随之动平衡盘前压力升高，由于动平衡盘后通向泵进口的压力较低，造成平衡盘前后出现压差，迫使平衡盘又带动转子向后串动，使动、静平衡盘轴向间隙变大，此时，由于平衡盘前平衡套的径向间隙的节流作用，平衡盘前压力随着下降，在轴向力的作用下，平衡盘又向前串动，使平衡盘的轴向间隙变小，平衡盘前后压力升高，经过这样反复移动后，转子将在平衡盘前后压差作用下，自动调整到一个平衡轴向力的位置上工作。当然，由于流量及其他参数的变化，转子始终处于脉动状态，以保持平衡盘前后压差的变化，达到轴向力不断地平衡。因此，要求平衡机构的材质耐磨、耐扭力和冲刷，这将对起动时转子轴后的反冲力起到一定的缓冲作用。实践证明，只要保证卸压套间隙在要求范围内，其工作是可靠的。
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7、泵轴
泵轴是将动力传给叶轮的主要零件，轴上装有叶轮、轴套等零件，借轴承支撑，在泵体中高速回转。离心泵运行中，泵轴在承受很大扭矩和弯矩情况下，其最大挠度不能超过泵内的最小密封间隙，所以泵轴的强度、刚度及加工后的精度必须得到保证。
8、轴承
轴承承受径向和轴向载荷，是支撑离心泵转子的部件。它分滚动轴承与滑动轴承两大类。滚动轴承间隙小，能保证轴的对中性，摩擦系数小，泵起动力矩小，轴承的轴向尺寸小，而且互换性好，维修方便。但承受冲击能力差，高速时有噪音；安装要求准确；而且承载能力有限。因而高转速大型离心泵，都用滑动轴承，注水泵就是用滑动轴承。
滑动轴承是由轴承盖、上轴瓦、下轴瓦及轴承体组成。轴瓦内表面镶有巴氏合金，以承受压力和起耐磨作用。轴承体下部有油室及冷却水套。滑动轴承一般藉油环带油润滑。由于润滑油具有吸振能力，所以滑动轴承能承受较大的冲击载荷。对于大型泵还采用自动调心滑动轴承，轴瓦球面能自动调心。高压注水泵和配用电机就是这种轴承，它加工较复杂，并由专门润滑系统提供强制润滑油。
9、联轴器
泵是通过它直接与电动机连接的，它是泵轴与原动机轴连接并传递功率的部件。常用的联轴器有三种：爪型弹性联轴器和柱销弹性联轴器以及齿形联轴器。
爪型弹性联轴器，体积小，重量轻，结构简单，便于加工制造，而且安装方便，在小功率和轴径不大于 50mm 的泵上广泛采用。柱销联轴器是通过电动机联轴器、橡胶圈、柱销等将扭矩传递给泵的联轴器，它传递功率大，最大许用扭矩为 3490kgf·m ，最大轴径为 150mm 。配套功率在 2000kw 以上的泵，一般采用齿形联轴器。
二、离心泵的构造 离心泵的种类很多，现就常用的单级单吸泵，单级双吸泵与分段式多级泵的构造分述如下：
1、单级单吸泵
单级单吸离心泵的用途很广，一般流量在 5.5~300m3/h ，扬程在 8~150m 范围内都用这种型式的离心泵。单级单吸泵是由泵盖、泵体、叶轮、填料函、托架、轴承、联轴器等组成。其结构是：泵轴的一端在托架内用轴承支撑，加一端悬出，上装叶轮构成转子，所以这种泵为悬臂泵。其老型号为 B 型或 BA 型；新型号为 IS 型。泵的固定部分由泵盖与泵体固定在托架上组成，它的进口在轴线上，吐出口与泵轴线成垂直方向，在使用安装时，可根据需要将泵体旋转 90° , 180°, 270°角后，再固定在托架上。
2、单级双吸泵
我国目前的单级双吸泵一般流量在 120~20000 m3/h，扬程在 10~110m 范围内。这种泵实际上等于将两个相同的叶轮背靠背地装在一根轴上并联工作。所以，它不但流量比较大，而且能自动平衡轴向力，因而在油田上也是运用广泛的一种泵。常用的单级双吸水平中开式离心泵，型号为 S （旧型号为 Sh ）。
Sh 型泵一般由泵体、泵盖、叶轮、泵轴、密封环、轴套、轴承、联轴器等组成。泵体及泵盖由铸铁制成，共同构成半螺旋形吸入室和螺旋形压出室。进水口和出水口均设在泵体上，进水口和出水口的法兰上分别有安装真空表和压力表的螺孔，泵体的两端为轴承支架，用以支撑轴承部件。
Sh 型泵分甲式和乙式两种。对于轴承处的轴径等于或小于 60mm 的、用滚动轴承支承的，称为甲式 Sh 型泵。轴承处的轴径等于或大于 70mm 的、用滑动轴承支承的，称为乙式 Sh 型泵，但是目前我国有很多水泵厂将部分乙式的 Sh 型泵的滑动轴承改为滚动轴承，因此，现在有很多轴径大于 70mm 的也采用滚动轴承。
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Sh 型泵由于叶轮是对称的，理论上没有轴向推力，但由于制造上不可能严格做成水泵两侧水流通过部分及密封环间隙完全一样，所以还是可能产生一些轴向力的。
3 、分段式多级泵
分段式多级泵用途很广，我国生产的这种泵一般流量在 5~720m3 /h ，扬程在 100- 2800m 范围内。此类泵实际上等于将几个叶轮装在一根轴上，串联工作，所以泵的扬程较高。而且可以根据使用需要，增加或减少泵的级数来改变它的扬程。
分段式多级泵的型号较多，各水泵厂没有统一，但结构基本一样。我们来介绍油田注水用的 D155-170 ×11 型离心泵，是沈阳水泵厂制造的，其主要结构可分为定子和转子两部分。定子部分主要由：前段、中段、后段、导翼、填料函体、轴承体等零件用螺栓连接而成。前段的吸水口成水平方向，后段的出水口垂直向上。转子部分主要由：轴及装在轴上的数个叶轮（个数依级数而定）、挡套、一个用来平衡轴向推力的平衡盘、轴套、锁紧螺母等组成。整个转子由两端的轴承来支撑。前段、中段以及后段共同组成了泵的工作室。它还起着承受液体压力的作用，因此，必须保证一定的强度和密封性。
导翼用销子定位后，靠穿杠螺栓的压紧力固定，在导翼与挡套的配合部位，镶有导翼衬套，起保护导翼作用，它磨损后可以及时更换，保证级间有一定密封间隙。密封环分别固定在前段和中段上，与叶轮前盖板形成密封间隙，磨损后可以更换。泵轴在两个填料函处都装有轴套，起固定叶轮位置和保护轴的作用，是易损零件，磨损后用备件更换。
D155-170 ×11型泵把一般多级泵叶轮轮毂部分出来，成为叶轮挡套，它受磨损时可以替换，可以减少价格昂贵的叶轮的更换。轴承采用材料为锡基巴氏合金的滑动轴承，借助油环的旋转自行带油润滑。填料部分由前段和后段上的填料室、填料环、填料、填料压盖及填料压紧螺丝组成，冷却水通过外部冷却管接入填料环流入填料室，起水封、冷却和润滑作用。
平衡装置由动平衡盘、静平衡盘、卸压套、回水管和后段与尾盖共同构成的平衡室等组成。卸压套的间隙大小直接影响注水泵效率和平衡性能，因此在装配时要严格按设计要求进行。
第二节 离心泵的工作原理及分类
离心泵是叶片式泵的一种。由于这种泵主要是靠一个或数个叶轮旋转时产生的离心力而输送液体的，所以叫做离心泵。
一、离心泵的工作原理
如图 1 -6 -1 所示是离心泵中最简单的一种单级离心泵，它的主要工作部件是叶轮。当叶轮旋转时，液体就能连续不断地从排出管排出，并使液体产生压力而排送到高处。
当泵内灌满液体后，叶轮在原动机的带动下高速旋转，叶片之间的液体被迫作离心运动，以很高的速度和压力从叶轮进口向出口甩去，汇集在泵体内，成为具有一定压力和速度的液流，从泵的排出口流出。同时，由于叶轮内液体被甩出去，在叶轮中心部位的吸入口形成负压，因而水池或大罐内的液体在液面和大气压的作用下，沿进口管路及泵的吸入室流入叶轮。
叶轮在旋转过程中，一面不断地吸入液体一面又不断地给吸入液体以一定的能量（包括动能和压能）后排出泵体。离心泵就是这样进行工作的。
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离心泵在准备开始工作时，如果泵体和吸入管路中没有液体，它是没有抽吸液体的能力的。因为它的吸入口和排出口是相通的，叶轮中无液体而只有空气时，由于空气的重度比液体的重度小得多，不论叶轮怎样高速旋转，叶轮进口都不能达到较高的真空。因此，离心泵启动前必须要在泵内和吸入管中灌满液体或抽出空气后才能启动工作。
在生产实际当中，上述单个叶轮产生的扬程，不能满足需要时，就出现了多级离心泵。现在油田上使用的 D300-150×11 型高压泵，就是分段式多级离心泵。这种泵实际上等于把几个叶轮装在一根轴上，串联地工作。所以，泵的扬程较高，等于所有叶轮扬程的总和。
油田注水泵都是灌注式的，也就是由水罐或用小泵为注水泵供水，这种工况叫做进口正压上水。一般离心泵在设计上都允许有负压吸入，就是能把泵中心线以下的水吸上来，其吸上扬程可达 44~8m 。在负压吸入时，必须在开泵前，首先给泵和进口管线上水，而且必须有严密的底阀才可以保证正常运行，有条件的单位，负压吸入的离心泵，最好装设真空泵，这样用真空泵抽出吸入管和泵中的空气，水从进水池吸上来，使用就更方便了。
二、离心泵的特点与分类
离心泵使用广泛，流量在 5-30000 m3／h ，扬程在 8 ！4000m 的范围内，使用离心泵都是比较合适的。
1、离心泵的特点
( 1 ）对于高速电动机和汽轮机的驱动，具有很高的适应性； ( 2 ）运动部件数目较少；
( 3 ）对于一定量的被输送液体容积来说，泵的尺寸小，成本低； ( 4 ）工作性能平稳，容易操作。 正是由于上述优点，才使得离心泵在油田各方面得到广泛发展和应用，产生了各种各样、适合各种需要的类型，其分类方法也是各有所不同。
2、离心泵的分类 1 ）按叶轮级数分
( 1 ）单级离心泵：有一级叶轮。
( 2 ）多级离心泵：有两级或两级以上叶轮，级数越多，扬程越高。 2 ）按叶轮吸入方式分
( 1 ）单吸离心泵：液体从一面进入叶轮。 ( 2 ）双吸离心泵：液体从两侧进入叶轮。 3 ）按压力大小分
( 1 ）低压离心泵： p < 1 . SMPa 。
( 2 ）中压离心泵： 1.5MPa≤p≥5MPa 。 ( 3 ）高压离心泵： p > 5MPa 。 4 ）按泵所输送的介质分 ( 1 ）水泵：输送水。 ( 2 ）油泵：输送油。
( 3 ）化工泵：输送酸碱及其他化工原料。 ( 4 ）泥浆泵：输送泥浆。 5 ）按比转数大小分
( 1 ）低比转数泵：比转数在 50 ~ 80 范围内。 ( 2 ）中比转数泵：比转数在 80 ~150 范围内。 ( 3 ）高比转数泵：比转数大于150。 6 ）按泵轴所处位置分：
( 1 ）卧式泵：泵轴为水平安装。
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( 2 ）立式泵：泵轴为直立安装。 三、离心泵的型号意义及表示方法
综前所述，我们知道了离心泵种类很多，每个种类的离心泵又有很多规格，为了选用方便，制造厂对各种离心泵，根据其结构型式、性能及吸入口直径尺寸等不同情况，分别编制了各种离心泵的型号。
现在我们就常见的离心泵型号的意义及表示叙述如下： 泵的型号一般由汉语拼音字母和数字表示，分四部分组成。
第四部分表示离心泵级数 第三部分表示泵的比转第二部分表示离心泵的结构形
型号的第一部分为阿拉伯数字，表示泵的吸入口直径。单位是毫米（mm）或英寸 ( in ）。例如： 150D170×9型泵的吸入口径为 150mm ; 8Sh-6 型泵的吸入口径为 8in。
型号的第二部分为拼音字母，一定的字母就代表一种结构型式的离心泵，一般取泵名称中显示其结构特征的汉字的第一个拼音字母，容易记忆，也比较方便，现介绍如下：
IS （旧型号 BA 、 B ) ― 单级单吸悬臂式离心泵； S （旧型号 Sh ) ― 单级双吸水平中开式离心泵； D一多级单吸分段式离心泵； F ― 悬臂式耐腐蚀离心泵； DA ― 多级单吸分段式离心泵； DS 一多级双吸离心泵； DF ― 耐腐蚀多级离心泵； DK ― 中开式多级离心泵； G ― 单级管道泵； J ― 深井泵。
型号的第三部分由阿拉伯数字组成，较常见的有如下四种意义： ( 1 ）表示泵比转数的十分之一。例： 6Sh -9 型号泵中的数字“9”，表示泵的比转数是 90。
( 2 ）表示泵的额定流量和扬程。例： 6D100-150 型号泵中的“100-150”，分别表示泵
m3／h ，扬程是150m。 的额定流量是 100
( 3 ）表示泵的额定扬程。例： 200D43×8型号泵中的“ 43 ” ，表示泵的单级扬程为 43m 。
( 4 ）有少数泵表示特殊意义。部分水源深井泵表示额定流量，例： 10J80×3 型号泵
，表示额定流量是 80m3/ h 。 中的“80”
型号的第四部分为阿拉伯数字，表示离心泵具有的叶轮级数。例： D300-150 ×11型离心泵的叶轮级数为 11 级； D155-170×9型离心泵的叶轮级数为 9 级。
目前，有些水泵厂采用国际标准生产的水泵，其型号意义比较特殊。例如：长春第一水
IS80-65-160 型单级单吸悬臂式离心泵， “ IS ”表示采用国际标准的离心泵； 泵厂生产的，
第一部分表示离心泵的吸入口直径
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“ 80 ”表示吸入口直径为 80mm; “ 65 ”表示排出口的直径为 65mm ; “160 ”表示叶轮的名义直径为 16omm。
第三节 柱塞泵的结构
油田上注水（或聚合物）使用的柱塞式往复泵通常都是卧式三柱塞泵和卧式五柱塞泵。
只是工作缸数目不同而已。下面以卧式三由于三柱塞泵与五柱塞泵的结构与工作原理相同，
柱塞泵为例，说明电动柱塞泵的结构。
并附有皮带轮、止回阀、安全阀、稳压器、柱塞泵主要由动力端和液力端两大部分组成，
润滑系统等组成。
一、动力端 1、曲轴
曲轴为此泵中关键部件之一。采用曲拐轴整体型式，它将完成由旋转运动变为往复直线运动的关键一步，为了使其平衡，各曲柄销与中心互成 120°。
2、连杆
又将曲轴的旋转运动转换为柱塞的往复运动，其杆截连杆将柱塞上的推力传递给曲轴，
大头为剖分式，轴瓦采用对分薄壁瓦形式，小头瓦采用轴套式，并以其定位。 面采取工字形，
3、十字头
它具有导向作用，它与连杆为闭式连接，十字头连接摇摆运动的连杆和往复运动的柱塞，
与柱塞卡箍相连。
4、浮动套
它一方面起隔绝油箱与污油池的作用，另一方面对十字头导杆起浮动套固定在机座上，
一个浮动支承点的作用，能提高运动密封部件的使用寿命。
5、机座
机座后部两侧有轴承孔，前部设有与机座是安装动力端和连接液力端部分的受力构件，
液力端连接的定位销孔保证滑道中心与泵头中心的对中性，在机座的前部一侧设有放液孔，用来排放渗漏的液体。
二、液力端 1、泵头
泵头为不锈钢整体锻造而成，吸、排液阀垂直布置，吸液孔在泵头底面，排液孔在泵头的侧面，同阀腔相通，简化了排出管路系统。
2、密封函
密封函与泵头以法兰连接，柱塞的密封形式为碳素纤维纺织的矩形软填料，具有良好的高压密封性能。
3、柱塞
4、进液阀和排液阀
进、排液阀及阀座，适合输送粘度较大的液体的低阻尼、锥形阀结构，具有降低粘度的特点。接触面有较高的硬度和密封性能，以保证进、排液阀具有足够的使用寿命。
三、附属配套部分
主要有止回阀、稳压器、润滑系统、安全阀、压力表等。 1、止回阀
泵头排出的液体，通过低阻尼止回阀流入高压管道，液体反向流动时，止回阀关闭，阻止高压液体流回泵体。
2、稳压器
泵头排出的高压脉动液体，经过稳压器后，变为较平稳的高压液体流动。
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3、润滑系统
主要是由齿轮油泵从油箱中抽油，给曲轴、十字头等转动部位润滑。 4、压力表
电接点压力表属仪表系统，它能够达到自动压力表有普通压力表和电接点压力表两种。
控制的目的。
5、安全阀
它能保证泵在额定工作压力时的密封，超压时在排出管路上安装有弹簧微启式安全阀，
自行开启，起泄压保护作用。
第四节 柱塞泵的工作原理与介类
油田上使用的柱塞式往复泵，属于容积泵的一种。它是依靠在液缸内作往复运动的柱塞来改变工作室的容积，从而达到吸入和排出液体的目的。
一、工作原理
它主要由柱塞、液缸、吸入阀、如图1-6-2 所示为最简单的柱塞式往复泵的工作原理图。
排出阀、吸入管和排出管等组成。柱塞和吸入阀排出阀之间的空间称为工作室。
柱塞式往复泵的工作原理可分为吸入和排出两个过程。当柱塞由原动机带动从液缸左端开始向右端移动时，液缸内工作室的容积逐渐增大，压力逐渐降低形成局部真空。这时排出阀紧闭，容器中的液体在大气压的作用下，便进入吸入管并顶开吸入阀而进入工作室。当柱塞移动到右顶端，工作室容积达到最大值，所以吸入液体也达到最大值。这个过程就叫做吸入过程。当柱塞向左移动，液缸内的液体受到挤压，压力增高，将吸入阀关闭，而推开排出阀，液体从排出管排出。若柱塞移动到左顶端位置时，将所吸入的液体排尽。这一过程就叫做排出过程。柱塞在原动机的带动下这样来回往复一次，完成一个吸入过程和排出过程，称为一个工作循环。当柱塞不断地作往复运动时，泵就会不断地吸入和排出液体。
二、电动柱塞往复泵
柱塞式往复泵是动力往复泵，即由电动机或柴油机为原动机，通过曲柄连杆机构等带动柱塞作往复运动的，最常见的就是电动柱塞往复泵。它的分类方法很多，一般可按以下几种方式进行分类。
1、按作用方式分
1 ）单作用柱塞式往复泵
吸入阀和排出阀装在柱塞的一侧（如图 1-6-2 所示）。柱塞往复一次，只有一次吸入过程和一次排出过程。
2 ）双作用柱塞式往复泵如图 1-6-3 所示，吸入阀和排出阀装在柱塞的两侧。柱塞往复一次，有两次吸入过程和两次
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排出过程。
3 ）差动柱塞往复泵
如图 1-6-4 所示，排出阀和吸入阀装在柱塞的一侧，泵的排出或吸入管路与柱塞另一侧（即设有吸入阀和排出阀的工作室）相通。柱塞往复一次，有一次吸入过程和两次排出过程或两次吸入过程和一次排出过程。
2、按泵缸位置分
按泵缸位置分卧式和立式泵。 3、按泵缸数目分
按泵缸数目分单缸、双缸和三缸以及三缸以上的多缸柱塞式往复泵。 4、按用途和输送的液体分 按用途和输送的液体不同，还可分为一般柱塞往复泵、专用柱塞往复泵和特殊柱塞往复泵等。
柱塞泵主要应用于小流量、高压力的场合。有的液体粘度很高并随着温度的变化而变化很大，这类液体的输送只能使用柱塞泵。当泵的吸入高度变化时，离心泵流量变化较大，而柱塞泵流量则几乎保持不变。同时柱塞泵效率一般比离心泵高 10 %~20 % ，特别是在小流量下它还有较高的效率。
由于柱塞泵的往复次数低，因而体积大，重量重。另外结构复杂，成本高，而且流量不均匀。由于柱塞泵存在这些缺点，因此它的发展速度和应用范围不如离心泵。但在小流量、高压力，输送特殊液体，要求自吸能力高的场合，它有独特作用，所以柱塞泵大多属于专用特殊新产品，这也是往复泵今后的发展方向。
第五节 注水泵的主要性能参数
一、离心泵的主要性能参数
离心泵的主要性能参数有流量、扬程、转数、有效功率、轴功率、效率、允许吸入高度等。
1、流量
流量指的是泵在单位时间内输出液体的体积或质量的数值。用 Q 表示，体积流量的单位是米/小时（m3／h ) ，米/秒（m3／s ) ，升／秒（ L / s ) ；质量流量的单位是吨／小时（ t / h ) , 千克／秒（ kg / s ）。
2、扬程
单位液体通过离心泵后所获得的能量称扬程。它表示泵的扬水高度，用 H 表示，单位是米（ m ）。
3、转数
离心泵的转数是指泵每分钟旋转的次数。用 n 表示，单位为转／分（ r / min ）。 4、有效功率
离心泵在单位时间内对液体所做的功，称为泵的有效功率。用 N有表示，单位为千瓦 ( kw ）。
5、轴功率
离心泵的输入功率称为轴功率。也就是原动机传递给泵轴的功率。用 N轴表示，单位千瓦（ kw ）。
6 、离心泵效率
泵的有效功率与泵轴功率之比，称为泵的效率。用η，表示：
η=
N有N轴
×100% ( 1-6-1 )
- 31 -
式中 N有 ― 有效功率， kw ;
N轴 ― 轴功率， kw ; η一－ 泵效，％。
7 、允许吸入高度
离心泵的允许吸入高度又称做允许吸上真空高度，或最大允许吸上真空高度，用 H允表示。它表示离心泵能够吸上液体的高度，单位为米（ m ）。
二、柱塞泵的主要性能参数
柱塞泵的主要性能参数有流量、有效压头、有效功率、轴功率、效率等等。 1、流量
流量指的是泵在单位时间内输出液体的体积或质量的数值。体积流量的单位是米3 ／小时（m3／h) ，米3 ／秒（m3／s ) ，升／秒（ L / s ) ；质量流量的单位是吨／小时（ t / h ) ，千克／秒（ kg / s ）。质量流量用 G 表示，其单位为吨／小时（ t / h ）、吨／秒（ t / s ）或千克／秒（ kg / s ）。体积流量与质量流量的关系是：
G =ρ·Q ( l - 6 -2 )
式中ρ一一所输送液体的密度， kg ／m3。 1 ）理论流量
所谓理论流量就是泵在单位时间内不考虑因漏失、吸入不良等因素影响而排出的体积量。理论流量又分为理论平均流量和理论瞬时流量两种。
泵的作用方式不同，其理论平均流量也不同。
( 1 ）对于单缸单作用泵。若已知 F 为泵的活塞（或液缸）的截面积， S 为活塞的冲程， n 为冲数，则理论平均流量为：
Q理平=
F⋅S⋅n
( 1-6-3 ) 60
式中式中 Q理平 ― 理论平均流量，m3／s ;
F 一一泵的活塞（或液缸）的截面积，m2； S ― 活塞的冲程， m ; n ― 冲数，次／ min 。
( 2 ）对于单缸双作用泵而言，其理论平均流量为：
Q理平=
(2F-f)⋅S⋅n
( 1-6-4 )
60
式中 f― 活塞杆截面积，m2。
( 3 ）对于多缸泵，只需在单缸基础上乘以缸数即可求出多缸泵的流量。若以 m 代表缸则理论平均流量分别为：
多缸单作用泵理论平均流量：
Q理平=m⋅
F⋅S⋅n
( 1-6-5 ) 60
多缸双作用泵理论平均流量：
Q理平=m⋅
(2F-f)⋅S⋅n
( 1-6-6)
60
式中 m ― 多缸泵的缸数。 2 ）往复泵的瞬时流量 瞬时流量就是泵在某一瞬时（或曲柄转到某一角度时）所排出的液体数量。以Q瞬时表示。
- 32 -
3 ）实际平均流量
往复泵实际排出液体的体积要比理论上计算的体积小。因此在单位时间内泵所排出的真实液体量称为实际流量。
若以λ表示实际平均流量与理论平均流量的比值，即：
λ=
Q理平Q实际
( 1- 6 -7 )
式中Q实际― 实际平均流量，m3／s;
λ― 流量系数（又称容积系数），一般λ＝0.85 一0.95 。 泵的实际平均流量：
Q实际=λ·Q理平 ( 1- 6-8 )
多缸单作用泵的实际平均流量：
Q实际=λ⋅m⋅
F⋅S⋅n
( 1- 6-9 ) 60
多缸双作用泵的实际平均流量：
Q实际=λ⋅m⋅
(2F-f)⋅S⋅n
( 1- 6 -10 )
60
考虑到石油现场工作人员计算方便，对流量计算公式的单位进行了恰当的换算，列出流量计算公式如下：
Q实际=
λ⋅S⋅n(2F-f)
1000M
( 1- 6 -11 )
式中Q实际― 实际平均流量L / s ;
λ― 容积系数（流量系数），取λ=0.8 S ― 冲程长度， cm ; n ― 冲数，次/min
F ― 活塞（或液缸）截面积， cm2； f一一活塞杆面积，cm2；
M一 计算系数，双缸双作用泵 M = 30 ，三缸双作用泵 M =20。
一般λ＝0.85~0.95，对于大型而吸入条件好的新泵，λ可取大些，有的甚至可达
0.97~0.99
例题：已知双缸双作用泵活塞直径 D =130mm ，活塞杆直径 d = 75 mm ，活塞
冲程长度 S=400mm ，活塞冲数 n =65次／min ，求该泵的理论平均流量和实际平均流量。
解：F=
π4
•D2=•d2=
π44
•1302=13300(mm2) •752=4420(mm2)
f=
π4
π理论平均流量为：
Q理平=m⋅
(2F-f)⋅S⋅n(2×13300−4420)×65×400
=2×19.2 (L/s)
6060
流量系数λ=0.9，则实际平均流量为：
Q实际=λ·Q理平=0.9×19.2=17.3 （L/s）
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2 ．泵的有效压头
单位重量的液体通过柱塞泵后所获得的能量称有效压头或扬程。它表示柱塞泵的扬水高用 H 表示，单位是米（ m ）。柱塞泵的有效压头可表示为：
H=
p表
γ+
p真
γ+
22
V排−V吸
2g
+H0 ( 1-6 -12 )
式中H ― 泵的有效压头， m ;
; p表 ― 泵压表的压力值， Pa
p真 ― 真空表的压力值， Pa ; γ一一液体的重度， N / m3 ;
V排 ― 排出管的液体流速， m / s ; V吸 ― 吸入管的液体流速， m / s ; H0 ― 泵压表与真空表之间的高程差。
一般由于柱塞泵的排出管和吸入管直径相等或相近，即 V排＝V吸 .则上式变为：
H=
p表
γ+
p真
γ+H0 ( 1-6-13 )
在实际计算中，由于柱塞泵的排出压力较高，泵表压也很高，真空度和两表间距相对很小，可忽略不计。因此，通常用表压代表泵的有效压头。即：
H=
p表
γ （ 1-6 -14 )
一般柱塞泵的铭牌上只给出排出口处的表压力，显然，由表压力的大小，可确定泵的有效压头。
3、功率和效率
泵单位时间内所做的功称为泵的有效功率 N ；泵的有效功率表示泵在单位时间内输送出去的液体从泵中获得有效能量。
N=
ρ⋅H⋅Q
1000
( 1-6 -15 )
式中 N ― 泵的有效功率， kw ;
ρ一液体密度， kg/m3；H― 扬程， m ; Q ― 液体流量，m3/s 。
泵的输入功率为轴功率 N主，由于泵在工作时，泵内存在各种损失，轴功率与有效功率之差为泵内损失功率，损失功率大小用泵的效率来衡量。因此泵的效率η等于有效功率与轴功率之比，其表达式为：
η=
NN主
×100% ( 1-6 -16 )
式中 N ― 泵的有效功率， kw ;
N主 ― 泵的轴功率， kw ; η一一泵的效率，％。
柱塞泵的泵效率由试验测出，一般情况下, η= 0.7 ~ 0.9 。
第六节机泵的选择
- 34 -
一、选择泵机组的原则
选泵时必须遵循下列原则来考虑：
( 1 ）必须满足工艺要求（如流量、压力和所输送液体的性质等）。 ( 2 ）工作可靠，使用时易于操作和维护。 ( 3 ）成本低、尺寸小、重量轻，工作经济。 ( 4 ）工作范围广和工况可以改变。 ( 5 ）能充分利用现有动力来源。
( 6 ）能满足特殊要求 ——防爆、抗腐蚀，使用地点的气压和气温变化等使用条件对泵的要求。
二、选泵的方法和步骤
( 1 ）机泵的初选：机泵的初选一般是在每年油田规划时进行。先根据输送液体的性质、站的规模、站的工作条件、操作和安装条件、用途等因素以及有关计算，来确定所选泵的型号、台数和动力装置。
( 2 ）站内并联机泵台数与所选泵的规格有关。采用数量较多的小流量泵进行输量调节，比采用一两台大流量泵要灵活的多，但操作复杂，占地面积大。较适宜的并联泵机组数量应为 2 ~3 台，为了方便轮换检修和确保注水泵站的正常生产，必须增设一台备用泵机组。固定站内并联的泵机组数一般为 1~4 台。
三、泵机组的选择
泵机组包括泵和原动机两部分，一般由泵来确定原动机。 1、泵的选择
根据确定的排量和扬程，首先从最近的泵样本的系列特性中选择较合适的几种型号。然后再查各种型号单独的特性，选择与工艺条件（主要是流量和扬程及输送介质性质）相符合、工作效率高的泵。
所选泵的型号，应尽可能与整个油田同一用途泵型号的一样，便于检修和操作。 2、原动机的选择
目前注水站的原动机主要是电动机，一般与泵配套供给，泵确定后原动机就确定了。在易燃易爆场所，还应考虑防火防爆问题，应采用防爆性能好的防爆电动机。
四、机泵的确定 1、泵的流量确定
( 1 ）并联时：Q=
G
1000nρG
1000ρ( 2 ）串联时：Q=
式中 Q 一一单台泵的流量（取泵样本上给出的最大流量与最小流量的平均值，或样本
上给出的中间值），m3/h ;
G 一一站内最大输送量（应根据站的规模确定；扩建站按油田生产预测数据适应 3
~5 年来确定） , t / h ;
n 一一泵并联工作时所使用的台数，一般为 3~4 台，其中一台备用； ρ一一泵工作条件下输送液体的密度， kg/ m3。 2、泵扬程的确定
泵的流量确定后，则单台泵的扬程也就确定了。对工艺需要多台泵进行串并联工作时，应按下列要求进行确定：
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( 1 ）并联时： H = H1十 H2十 H3 ＋H4十 △H ( 2 ）串联时： n H = H1十 H2十 H3 ＋H4十 △H 式中 H ― 单台泵扬程（应选泵的中间值） , m ;
H1 ― 站外管线的沿程摩阻和局部摩阻， m ; H2 ― 站内管线和管阀配件的摩阻， m ; H3 ― 输送到终点应保持的扬程， m ; △H－输送管线的起终点高程差， m ; n一泵串联时的工作台数。 3、泵的配用功率的确定
机泵的功率可在泵样本上查得，但如果没有给出时，可用公式进行计算。 ( 1 ）离心泵配用功率计算公式为：
N机=
KρgHQ
( 1-6 -17 )
1000•η式中 N机 ― 泵的配用功率， kw ;
K ― 配套原动机功率系数（离心泵取 1.2 ；电动柱塞泵取 1.0 ) ; Q一 泵的排量，m3/s ; H ― 泵的扬程， m ;
ρ－ 输送液体的密度， kg／m3； g ― 重力加速度，一般取 9.8m / s2; η一 泵的效率，％。
( 2 ）柱塞泵一般都是用皮带、变速箱与电动机相连的，在计算柱塞泵轴功率时应考虑到皮带、变速箱等的传动效率件。因此，泵机组的所需功率为：
N机=
N轴
η传
=
N
( 1-6 -18 )
η传•η在选择原动机时，有时要考虑柱塞泵的可能过载情况，应使所选功率大一些。也可通过过载系数计算原动机的功率。
N机= K·N轴 （ 1 - 6 - 19 )
式中 K ― 过载系数。当 N轴≤4kw 时，取 1.2~1.5 ; N轴≥4 kw 时，取 1.05 ~ 1.2 。 五、泵的校核
泵的校核工作是校验泵是否适应已确定的使用条件，如：站的规模、管线长度、走向等。 1、吸入高度的校核
校核条件是： 〔 H吸〕≥H吸
式中 〔H吸〕 ― 泵样本给出的允许吸入高度， m ;
H吸 ― 泵在安装条件下，正常工作时所需要的允许吸入高度， m 。
泵样本上给出的允许吸入高度是在大气压为 10mH2O 柱用 20 ℃ 清水进行试验得出的。校核时如与上述不符，应按下式计算：
〔 H吸〕换＝〔 H吸〕-10 + Ha - Ht ( 1 - 6 - 20 )
式中 〔 H吸〕换― 换算后的吸入高度， m ;
〔 H吸〕― 泵样本给出的吸入高度， m ; Ha ― 泵安装地点的大气压， mH2O 柱；
Ht ― 操作条件下，液体饱和蒸汽压， mH2O 柱。
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2、 H吸的计算
H吸= Hl + H2 ＋ △H + 0.5 ( 1 - 6 - 21 )
式中 H1 ― 泵吸入管线的沿程摩阻， m ;
H2 ― 泵吸入管线的管阀配件的局部摩阻， m ;
△H ― 泵相对几何安装高度，即动液面与几何中心的相对高差，也就是泵吸入
口中心标高与罐内保持的最低液位之间的高程差， m 。
有时泵样本上给出的是汽蚀余量△h，此时可按下式校核吸入条件：
H吸= Hl + H2 ＋△H + 0.5≤Ha - Ht - △h （ 1 - 6 - 22 )
泵的吸入高度是保证泵正常工作的重要因素，一定要满足校核条件。如不满足，应增大吸入管径等措施。
第七节 注水泵机组润滑系统
一、离心泵机组润滑油系统
注水泵机组大部分为大中型旋转设备。除少数中型电动机采用润滑脂润滑外，其余均用润滑油强制润滑或复合润滑。注水泵大都为强制润滑，少量中型注水泵为复合式润滑，个别泵为油环润滑。
1、润滑系统流程
润滑系统的流程分两类，一类是集中润滑流程，即一套润滑设备供数台注水泵机组润滑
用油，如图 1-6 -5 所示。另一类是一套润滑设备供一台注水泵机组润滑用油的分散流程。除上述流程外，也有个别油田采用电动机一套润滑系统、注水泵又一套润滑系统的流程。
2、润滑系统的组成
润滑系统主要包括油泵、油箱、过滤器、事故油箱、压力表等。
1 ）润滑油泵
常用润滑油泵有以下几种： ( 1 ) 3HM 型旋涡泵：当油温为 40℃ ，粘度为（ 1 9.4 ~ 22.8 ) ×10-6m2/s 时，旋涡泵技术参数如
下：
出口压力 0 . 4MPa 排量度 3 . 6m3 / h 配电动机功率 7kw
转速 20r/min 电压 220 / 380V 电流 24 / 13.8A
( 2 ) Ch 型齿轮油泵：可输送粘度在 1500×10-6m2/s以下的各种油类和其他无腐蚀性，固体颗粒的液体，温度不得超过 60 ℃ 。技术参数见表 1 – 6 – 5 。
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表 1 - 6 - 5 Ch 型齿轮油泵技术参数表
型号
排量 m3 / h
排出压力 Pa
转数 r/min
功率， kW 轴功率
电机功率
1.7 效率， % 最大吸入高度， m
3 泵重量，kg
15.6 Ch4.5 Ch7.5
3.3 0.33 1450 0.8 38 42 5 0.33 1450 1.3 2.8 3 17.03
( 3 ) KCB 型齿轮油泵：可抽汲温度 60 ℃ 以下，粘度 76 ×10-6m2/s以下的石油及类似液体。技术参数见表 1 - 6 - 6 。
表 1 - 6 – 6 KCB 型齿轮油泵技术参数表
参数 流量，m3 / h 排出压力， MPa 转数，r/min 电机功率，kW 电机型号
允许吸上真空高度， m
型号
KCB - 53 . 3
KCB - 55 . 2
KCB - 83 . 3 - 2
KCB - 83 . 3 - 4
3.2 3.3 4.92 5 0.33 0.33 0.33 0.33 1530 1400 1430 1410
JBS22 - 4
JO2 - 21 - 4 JES22 一 4 JO2 - 22 - 4
3 3 3 3 97 52 105 60 泵组重量， kg
2 ）润滑油箱
注水站常用的润滑油箱有两种规格，一种是 200L 油箱，外形尺寸为 945×705×405mm ；另一种是 1000L 油箱，外形尺寸为 1600 × 900 × 800mm 。
选用油箱储油量可按下列经验公式计算：
V=
K•Q
( 1 - 6 - 23 ) 1000
式中 Q 一一润滑路工作状态的充油容积， L ;
V ― 油箱有效容积，m3；
K ― 系数，对于离心注水泵机组， K =2~ 3 。 3 ）过滤器
它的作用是：用滤网或滤油纸将润滑油中的水份和杂质过滤掉，保证润滑油质量，避免机泵烧瓦抱轴而烧毁。
4 ）事故油箱
事故油箱又叫高架事故油塔。它的作用是：当润滑油泵已停止运行，而机泵仍在运转的事故状态下，高架事故油箱内的油就会利用高差，在一段短时间内继续给机泵轴瓦供油，不致使润滑油迅速中断。同时，也给操作人员处理润滑油泵停转事故带来充裕时间，避免机泵烧瓦抱轴事故发生。正常情况下，它不起作用。
5 ) SBYZ 型稀油站
它是带冷却器的组合式润滑系统，适合介质为 20 ~ 50 号机械油和 HJ3 - 28 号轧钢机油，适用运动粘度范围为 0 . 02 ~ 0 . 03Pa·s 。它主要是由：加热管、油标、恒温器、双联过滤器、冷却水接头、安全阀、电磁泄油塞、润滑油冷却器、吸入口、压力表、备用润滑油泵、截止阀、主润滑油泵、单向阀、加油接头、挡油板和粗滤油阀、油箱盖、回油接头、通气孔、泻油阀等组成的。特点是油泵、冷却粗滤器、板框式精滤器全部组装在油箱上部，
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结构紧凑，体积小。粗滤器设有双筒网。回设有磁过滤器，可滤除铁渣锈片。
SBYZ 一 1 00 型稀油泵主要技术参数如下： 给油量 l00L / min 工作压力 0.4MPa 供油温度 ~ 40 ℃ 油箱容积 1 m3 过滤面积 0.2 m2 过滤精度 0.12 m2 冷却面积 5 m2
冷却水温度 ＜ 28 ℃ 冷却水压力 0.2~ 0.3MPa
外形尺寸（长× 宽× 高） 3050 × 1075 × 2125mm 电机型号码 JO2 - 42 - 4 电机功率 5.5kW 二、柱塞泵机组润滑系统
柱塞泵设计有单独的润滑系统，由曲轴带动齿轮油泵的主动轴旋转，从而使齿轮油泵开始工作，将机座油池内的润滑油抽出，经两次过滤后，送入曲轴润滑孔，在压力作用下，润滑曲轴颈与连杆大头瓦，然后通过连杆润滑孔润滑连杆小头瓦和十字头销，最后通过十字头销润滑十字头两摩擦面。
由于油田柱塞式注水泵的电动机相对于离心式注水泵的电动机而言，功率比较小，转速比较低。因此，一般采用油环润滑或润滑脂润滑方式。
第八节 注水泵机组冷却系统
大型注水机泵冷却方式有风冷和水冷两种。即：一种是电动机本身运行所散发的热量被空气吸收，通过冷热空气的密度不同所产生的空气自然对流，并利用电动机或设备自身的风扇将热空气直接排至环境大气中去，使冷热空气进行循环，将电动机的热量带走起到冷却作用。这种冷却系统称为开式冷却系统或风冷系统；另一种是由冷却水连续不断的流往机泵发热部位，通过热交换将机泵运行所散发的热量带走，让热交换后的冷却水再经过冷却塔降温后循环使用。这种冷却方式称为闭式循环冷却系统或水冷系统，如图 1 - 6 - 6 所示。
第九节 注水泵机组保护
一、供电系统要求的保护系统
供电系统要求注水电动机必须具有以下几种保护：电流速断保护、单相接地保护、过负荷保护和低电压保护。当注水电动机出现过载、接地或电压过低的异常情况时，保护系统就
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会使油开关或其他保护装置迅速跳闸断电，以有效地避免造成重大机械故障、生产损失和人身伤亡。
二、注水工艺要求的保护系统 1、离心注水泵机组主要保护
离心注水泵机组除了供电系统正常保护外，根据注水工艺的要求还确定了以下几种保护：
( 1 ）泵进口水压过低保护。主要是防止泵的部件汽蚀。产生低水压的原因是由于泵的吸入管道或过滤器被堵塞，过水面积减少，阻力增加，以致形成汽蚀，损坏泵的部件。
( 2 ）润滑油系统油压过低保护。润滑油系统油压超过0.2MPa 时，电动机轴承可能冒油。轴承上游油压低于0.03MPa 时，轴承润滑不好，所以当系统油压低于要求时，要求备用油泵自动投入运行并发出声、光信号报警。
( 3 ）注水泵、电动机轴承温度过高报警。当注水泵电动机轴承温度超过设备求时，应及时发出报警信号，以便值班人员采取紧急措施处理故障。
2、柱塞泵主要保护
( 1 ）泵出口超压保护。当泵出口压力超过设计压力值时，安全阀立即动作，否则将发生重大事故，所以要求设泵出口超压保护装置。
( 2 ）泵吸入口低压保护。当泵吸入压力低于设计压力值时，电接点压力表立即动作，否则将发生水击现象，影响泵的正常运转，所以要求设泵吸入口低压保护装置。
( 3 ）泵的润滑系统保护。主要是控制润滑油温度、压力和油箱中的液面高度。
( 4 ）振动超限保护。当泵的振动超过允许限度时，主泵曲轴箱后部的振动开关就会动作，迅速切断电动机电源，防止事态扩大，导致设备故障。
第七章 注水泵站操作
注水泵站的操作包括：机泵的操作、水处理设备的运行操作、水质监测、设备的维护保养和故障排除等日常工作，主要是注水机泵的操作，它是保证注水设备和注水生产安全、平稳、高效运行的关键环节。因此，在进行各种操作时，必须严格遵循各项操作规程和安全技术规定。下面简单地介绍一下机泵的操作。
第一节 高压离心注水泵机组的操作
一、启泵操作
1、注水泵启动前的准备工作 ( 1 ）注水泵站启泵前，首先检查电机和注水泵循环油路是否畅通，分油压调整到 0 . 074 ~ 0 . 083MPa ，并注意空试低油压保护和低水位保护必须灵敏可靠。注水泵轴瓦油盒油位应在规定的高度上，油环在正常位置，检查联轴器间隙是否合适，然后扳动转子检查串量，按泵的旋转方向盘泵 2~3 圈，无发卡现象，联轴器螺栓不松动，护罩位置适当，四周无妨碍机泵运行的物品。
( 2 ）检查大罐水位，关闭排污阀，打开进口压力表阀门，泵进口阀门，放空阀门，轴瓦冷却水管线阀门，防尘环要紧扣在轴上。同时察看各种仪表，包括机泵进出口压力表、管压表、平衡管压表、润滑油压表及配电盘上的各种仪表，做到准确无误。
( 3 ）检查油箱油品有无进水现象，如有此情况发生必须要及时更换，或过滤除掉水，以防造成烧瓦。打开泵出口放空阀放空，确认无气泡后关闭放空阀门。检查泵出口阀门应灵活好用，并关闭出口阀门，做好启动控制准备工作。打开机泵冷却水循环阀门，控制好冷却水量和压力，待上述准备无误后方可进行启动操作。
2、注水泵启泵的操作
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高压离心注水泵机组是大型动力设备，电压等级一般在 6000V ，启动电流很大。所以，启泵时必须由站领导在现场监护，并由电工配合操作。首先向变电所控制室发出要求合闸信号，待得到允许启动信号时方可启泵。然后由电工按动配电柜电动机启动控制盘上的电动机启动按钮，电动机启动后电流迅速下降，待电流降到空载运行电流或泵压升到额定压力时（一般时间为 3 ~ 8s ) ，再平稳打开泵出口阀门，并逐渐调整到正常注水压力。泵启动正常后，应及时检查电压、电流、平衡压力、吸入压力，润滑油压、出口压力等变化情况，检查润滑油温和轴瓦温度，将分油压降到 0.0 ~ 0.0MPa 之间，察看油盒内油位、油色和油环带油情况，听机泵声音及振动等情况，查看密封圈、泄水量，必要时进行调整，以不发热、不刺水为宜。运行正常后，随时观察罐位，防止抽空，并在机组上挂运行
3 、注意事项
( 1 ）启泵时的注意事项：
启泵时非操作人员应离泵机组3m以外，操作人员要严格按启泵操作规程进行，不得强行启动机泵。操作人员要精力集中，禁止在泵管压差较大的情况下开启泵出口阀启动。电动机启动后又停机时，必须查明原因。二次启动间隔时间应在 30min 以上。泵启动后，一定待电流指针降到空载电流时方可打开出口阀门，否则应及时停机检查。泵启动时，发现泵压、电流波动较大，压力低，声音异常时，应立即停泵查明原因。
( 2 ）注水泵机组正常运行时的注意事项：
注意泵压、电流、电压的变化情况，电动机实际工作电流不允许超过额定工作电流；注意泵的轴承温度，滚动轴承温度不得超过 80 ℃ ，滑动轴承温度不得超过 70 ℃ ；检查机油盒的油位及油环的工作情况，润滑部位低于规定油位时，必须增加润滑油；检查电动机轴承温度不超过 80 ℃ ，定子绕组温度在允许范围之内；检查密封圈漏失量是否正常，密封盒温度是否过高、发烧、冒烟等，否则要采取措施进行排除和调节；听机泵各部位声音是否正常，如有噪音或不正常异响，应停泵查明原因并处理；检查电动机及泵体振动情况，若超过规定范围应立即停机检查；检查泵和管路各部位有无漏水和漏气现象，要保证泵的吸入部分不漏气，否则影响泵正常的工况。
4、启泵时易出现的故障
( 1 ）判断润滑油进水的方法：如油中进水过多，则在油环的拨动下，从看窗中可观察出油液显乳白色（注：油温度低或油中微小气泡很多时，油液也显乳白色）。从放油孔放油时，可发现下部有水流出。如果运行时间过长，轴瓦比较热，油液就可变为黄锈色或灰黑色，这就证明锈蚀和磨损情况较严重。采用强制润滑的油进水时，可以取油样进行化验，便可立即得出结果。在油箱下面的放油孔放出油液可以看出油中是否带水珠。
( 2 ）离心泵汽蚀现象是经常遇到的问题，泵产生汽蚀后，泵的流量和扬程下降，泵压表和电流表指针摆动，泵体震动并伴有很大的噪音。泵的汽蚀，不仅严重影响泵的流量和效率，而且会很快侵蚀泵内零部件，甚至使整个泵毁坏。因此，在使用中不允许汽蚀现象。产生汽蚀现象的原因：启泵前未放空或放空不彻底；大罐水位过低；吸入端管线、过滤器堵塞，进口阀门闸板脱落；密封圈及连接部位密封不严进气；输送水温过高或流量控制得过小；开泵台数过多，相互争水等等。
二、停泵操作 1、停泵操作
首先与生产调度或有关单位取得联系，然后缓慢关闭泵的出口阀门。待阀门快要关死，电流降至空载电流时，电工应立即按动电动机停止按钮，泵工迅速关死出口阀门，切断电源。然后注意观察泵停转情况，待机组惯性空转停稳之后，盘车 2 ~3 圈，关闭泵进口阀门，打开泵排污阀或放空阀。切断机泵润滑油回路和冷却水回路，挂上设备停运标志牌，并做好停运记录，控制好大罐水位，向调度或有关单位汇报。
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停泵时，首先要把电流降至空载电流，然后按动按钮停泵，以防止机泵发生故障，保护机泵的安全。
2、紧急停泵
紧急停泵是事故状态下所应采取的首要措施，停泵时必须做到迅速、沉稳、果断。当出现下列情况之一时，必须紧急停泵：
( 1 ）由于设备运行而引起的人身事故。
( 2 ）轴瓦温度超过规定或供油中断，危及设备安全运行。 ( 3 ）机泵出现不正常响声或剧烈的震动。 ( 4 ）电机电流突然发生较大幅度的波动。
( 5 ）机泵温度因超过规定值而发生冒烟或出现焦糊味。 ( 6 ）泵抽空或发生汽蚀现象，泵压变化异常，泵身发烫。 ( 7 ）泵油盒进水、润滑油严重变色或含水过高。 ( 8 ）管压高、泵排量很小或排不出水，效率极低。
( 9 ）泵体刺水、机泵转子移位或注水站系统发生刺漏、管线破裂等事故。 ( 10 ）运行设备或注水站内发生火灾。
3、注意事项正常停泵时，一定要把电流降下来，当电流接近空载电流时，按动停泵按钮，以保证电机和泵的安全。
按动停泵按钮，电流表指针归零后，观察转子惰走情况，观察有无阻卡或反转现象。开多台泵时，如其中有一台停止运行，应立即检查并调整另外几台泵运行参数，以免电动机过载出现其他问题。立即调整控制好大罐水位，避免大罐水位过高导致泵抽空或大罐水位过高出现溢流冒罐现象发生。
三、倒泵操作
当运行机泵发生故障需临时换泵时，应进行倒泵操作如下：
首先，按启泵前应检查的内容，认真检查备用泵机组，达到启泵条件后，再将准备停用泵的出口阀门关小，控制好排量，注意压力等参数的变化情况，并做好启动备用泵的各项准备工作。然后按照有关规定与相关单位进行联系并供电。然后由一人操作，一人监护，按照启泵的操作方法启动备用泵，调节好压力与排量。同时按照停泵要求及操作步骤，停下欲停用的机泵。同时，认真检查电流、电压、进出口压力及润滑压力等有关参数有无明显变化，倒完泵之后，要做好各项记录，向上级有关部门汇报并与有关单位做好联系。
第二节 电动柱塞泵的使用与维护
一、电动柱塞泵的操作使用
开泵前的准备。往复泵在开泵前必须检查泵和电动机的情况。例如，活塞有无卡住和不灵活；填料是否严密；各部连接是否牢固可靠；变速箱内机油是否适量等。
尤其十分重要的是，开泵前必须打开排出阀和排出管路上的其他所有闸阀，即可开泵。 二、运转中的维护
往复泵在运转中禁止关闭排出阀，由于液体几乎是不可压缩的，因此在启动或运转中如果关闭排出阀，会使泵或管路憋坏，还可能使电动机烧坏。
在运转中应当用“听声音，看仪表，摸机器温度”的办法随时掌握工作情况。同时要保证各部润滑良好。
( 1 ）新安装的泵连续运转 5d 后应换一次油，经 15d 再换一次油，以后三个月换一次油。
( 2 ）在运转中应经常观察压力表的读数。 ( 3 ）润滑油的温升不超过 30 ℃ 。
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( 4 ）当油面低于油标时，应添同种机油至要求高度。
( 5 ）阀有剧烈的敲击声或传动部分的零件温升很高时，应停车检查处理。 ( 6 ）每月清洗吸入过滤器一次。
( 7 ）定期检查电气设备的连接及绝缘情况。 ( 8 ）详细记录在运转中和修理中的情况。 三、流量调节
往复泵的流量调节可以用改变往复次数的方法进行，但在实际工作中，主要采用旁路调节阀进行调节。
四、停泵
先停泵，然后再关闭排出阀。
第八章 常用仪器、仪表
第一节 流量侧量仪表
油田注水系统的水表包括注水站常用的供水流量计量水表和高压注水水表。在油田注水站较大流量的供水计量中，常用的水表有：水平螺翼式水表、涡街流量计、电磁流量计、涡轮流量计和均速管流量计等，其精度等级不低于 2.5 ；在油田注水井、配水间的注水计量中，常用的高压水表有：垂直螺翼式水表、强制涡流注水流量计和电子水表等，其精度等级不低于 2.0 。
一、供水流量计量水表的结构及工作原理 1、涡街流量计 1 ）结构
涡街流量计是由流量传感变送器和流量积算仪两部分组成。流量传感器是由多棱柱型的旋涡发生体、传感探头和产生输出信号的放大、滤波、整形、分频等相关电子电路组成。涡街流量计按安装方式可分成三种：夹装式（即圆环式）、法兰式、插入式。
2 ）工作原理
涡街流量计是基于卡门（ Kaman ）和斯特劳哈尔（ Strouhal ） 有关旋涡的产生和旋涡与流量关系的理论，来测量液体流量的。当以一定流速流动的液体，流经旋涡发生体时，在旋涡发生体两侧，便会周期性的产生两列内旋交替的旋涡，引起 T 型尾的微小偏摆和弹性体的微量变形，传感探头检测出旋涡的微小压力变化，并将其转化为电信号，经信号放大、滤波、整形和分频，最后输出与流量成比例的脉冲信号，由信号电缆送至流量积算仪，计算出流量显示值。
在一定的雷诺数范围内，液体流经旋涡发生体时，所产生的旋涡频率数 f 与液体的流速 v 成正比，与旋涡发生体的特征宽度 d 成反比。
f=Sr
v
（ 1 - 8 - 1 ) d
式中 f一一旋涡剥离频率， 1 / s ;
v一液体流速， m / s ;
d ― 旋涡发生体的特征宽度， m ; Sr 一斯特劳哈尔数（即比例系数），它是雷诺数的函数。
根据流体连续性原理有： Q= v · S ( 1 - 8 - 2 ) 式中 Q 一一体积流量，m3 / s;
v一一液体流速， m / s ; S 一一管道横截面积，m2。
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综合以上两式可得：f=令K=
Sr
Q ( 1 - 8 - 3 ) S•d
Sr
,即该仪表的仪表常数。则 f = K·Q ( 1 - 8 - 4 ) S•d
上式表明：旋涡发生体每秒钟产生的旋涡数（即涡街频率），代表液体通过管追的体积流量。
2、电磁流量计 1 ）结构
电磁流量计是由电磁传感器、电磁流量转换器两大部分组成。电磁传感器是把管道内被测液体的流量，线性地转换为电压信号的一种检测装置。电磁流量转换器是和电磁流量传感器配套使用的转换单元。其基本结构是由励磁线圈、磁扼、测量管、电极、外壳等部分组成。电磁流量计按安装方式可分成三种：夹装式（即圆环式）、法兰式、插入式。
2 ）工作原理
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律，制成的一种测量导电性液体体积的流量仪表。由法拉第电磁感应定律可知：当导体回路在磁场中作切割磁力线运动时，导体回路两端就会产生感应电动势 E ，其大小与磁感应强度 B 、磁场中作垂直切割磁力线运动的导体长度 L , 及其运动速度了成正比，即：
E = B·L· v ' ( 1 - 8 - 5 )
式中 E一一电动势， V ;
v '一－金属导体运动速度， m / s ; L ― 导体长度， m ; B ― 磁通密度， T 。
当导电液体流经电磁流量计时，运动的液柱相当于在磁场中，垂直切割磁力线的金属导体，其所切割的磁力线长度是两电极之间的距离 L ，亦近似地等于液柱直径（即测量管直径） D ，用被测液体的平均流速 v 代替金属导体的运动速度v '得到：
E = B·D·v ( 1 - 8 - 6 )
式中 E ― 电动势， V ;
v一液体平均流速， m / s ; D 一一测量管直径， m ; B ― 磁通密度， T 。
3、水平螺翼式水表 1 ）结构
水平螺翼式水表主要由外壳、叶轮、导翼、调节器、衬套、铜支架和测量部分等构成。水平螺翼式水表按显示方式可分成：机械式和电子式。
2 ）工作原理
当水以一定的流速流经水表时，由于导翼的整流作用，使进入水表的水流流向平行于叶轮旋转活动轴，冲击叶轮，使水表叶轮转动，叶轮的旋转速度与水的流速成正比，通过涡杆及齿轮传动到计数器，进行就地式显示通过水表的总容量。
Q = k · n ( 1 - 8 - 7 )
式中 Q 一一体积流量，m3 / s ;
k ― 流量系数，m3／r ; n ― 叶轮转速， r / s 。
4、插入式涡轮流量计的结构及工作原理 1 ）结构
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插入式涡轮流量计主要是由一个细长的杆式结构变送器组成，它的一端是涡轮流量检测头（简称涡轮头），另一端是仪表信号处理器。
2 ）工作原理
将涡轮流量检测头插入到被测管道的中心轴线处，当流体通过涡轮叶片与管道的间隙时，由于叶片前后的压差产生的力，推动涡轮头的叶片旋转，叶片周期性地切割检测线圈电磁场的磁力线，使检测线圈内的磁通量周期性的发生变化，根据电磁感应定律，在检测线圈内将感应出脉冲电信号，脉冲电信号的频率正比于涡轮的转数，而涡轮的转数又正比于流体的流量。该脉冲电信号通过信号处理器后，送至显示仪表和数字累计机构，显示记录瞬时和累计流量。
Q = k · n ( 1 - 8 - 8 )
式中 Q 一－体积流量，m3 / s ;
k ― 流量系数，m3／r; n ― 涡轮转速， r / s 。 二、高压注水表的结构及工作原理
油田注水压力较高，所以必须选用高压注水表。目前，按结构形式不同可分为：垂直螺翼式高压水表、强制涡流注水流量计两种。
1、 LGP 垂直螺翼式高压注水表 1 ）结构
该类高压水表主要是由角形外壳（有铸钢结构和焊接结构两种）、压盖、翼轮、上下翼轮盒、隔板、测量机构和减速指示机构等组成。
2 ）工作原理
水由角形外壳下端进入，经翼轮测量机构，再从侧面流出。翼轮测量机构由垂直安装的翼轮和上、下翼轮盒组成，翼轮的转动通过中心齿轮传至减速指示机构，减速指示机构由指示机构、减速机构和密封隔板组成，指示减速机构和减速机构分别位于密封隔板的上、下两侧，来用磁性连接传动，指示机构用指针指示出通过水表的水量。此类水表采用磁钢连结，上部指示部分不浸入水中，所以称之为干式水表。
2、LYZ 强制涡流注水流量计（高压注水表）
LYZ 注水流量计是在引进美国巴顿公司同类产品的基础上研制的新产品。该流量计是利用“强制涡流”的原理，是一种量程很宽、精度很高的速度式仪表。
1 ）结构
该流量计是由独特高强度转抓导流装置、计量腔、磁钢齿轮传动装置和计量显示部分组成。
2 ）工作原理 当被，”液体以一定的流速流入水表时，由于导流装置的整流作用，使进入水表的水流，在计量腔内被强制成连续的旋涡流，使转子与通过的液体量成比例的旋转，转子的转数通过磁钢及齿轮传动到计数器，从而达到累计计量的目的。
3 、 JZGG 注水井用电子水表 1 ）结构
电子水表主要是由叶轮、磁极、传感元件、放大器、整形分频和计量显示等部分组成。 2 ）工作原理
当被测液体以一定的流速流入水表时，使水表叶轮转动，叶轮的旋转速度与水的流速成正比，半导体磁敏传感元件通过磁极，将叶轮的转数转化为电信号，电信号经信号放大、滤波、整形和分频，最后输出与流量成比例的脉冲信号，由信号电缆送至流量积算仪，计算出瞬时流量和累计流量显示值。
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第二节 温度侧量仪表
一、温度测量仪表的种类
油田常用温度测量仪表主要有：工业玻璃温度计、压力式温度计、双金属温度计和热电阻、热电偶及其配套仪表。
1、工业用玻璃温度计
它是利用感温液体热胀冷缩原理工作的。常用的工业用玻璃温度计有棒式工业玻璃水银温度计和棒式工业玻璃有机液体温度计两类。最高使用温度一般为满刻度的90%。
2、压力式温度计
这类温度计是利用温包感温，其原理是系统内介质压力随温度而变化。常用的压力式温度计有指示型和带电接点指示型两类。前者可应用于振动场所，使用温度为满量程的 1/2 ~ 3/4 。
3、双金属温度计
它是由两种不同膨胀系数、彼此牢固结合的双金属作为感温元件的温度计。 4、热电阻、热电偶及其配套测温仪表
热电阻、热电偶作为温度检测和控制装置的感温元件，它可与显示仪表配合使用，或与温度变送器配套输出标准信号，达到信号远传、指示、控制的目的。
二、温度测量仪表的选择
温度测量仪表应根据测温范围、精度等级、安装显示地点、介质特点等要求，以及经济性，来选择温度测量仪表。
第三节 压力侧量仪表
一、压力测量仪表的种类
油田注水常用的压力测量仪表有就地和远传两类压力仪表。就地压力仪表常用弹簧管式压力表；远传压力仪表多选用远传压力表和压力变送器。常用压力测量仪表有：
1、弹黄管压力表
结构简单、价格低、应用广。适于在-40 ~ 60 ℃ 环境中，相对湿度不大于 80 ％的条件下，对钢或铜合金不腐蚀的气、液体的压力或真空测量。压力测量范围广（-0.1 ~ 100MPa ) ，精度等级有 1 , 1.5 , 2.5 级，对振动较大的场所可选用其耐振型的。
2、电接点压力表
电接点压力表适用于测量对钢或铜合金不腐蚀的非凝固和结晶的液体、气体的压力或真空，但不适于振动场所，避免触点烧坏，它可与继电器等配合使用，实现自动控制和报警。
3、远传压力表
远传压力表适用于测量对钢或铜合金不腐蚀的液体、气体的压力或真空，但不适于振动场所。该仪表除就地指不外，还可远传与显示调节仪表配合使用，实现自动控制。
4、传感式压力表
传感式压力表适用于距离远、测量点分散或环境恶劣、危险场合的液体与气体的压力测量。
二、压力表的规格及选择 1、压力表的规格
压力表的规格包括：压力表外壳直径、压力测量范围、测量精度等。 2、压力表的选择
1 ）根据工艺设备要求，选择压力表外壳直径
( 1 ）为了便于操作和定期检查校验，工艺管网和机泵一般安装外壳直径为 100mm的
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压力表。
( 2 ）受压容器（加热炉、锅炉、缓冲罐、注水泵进出口管线等）及振动较大的部位，一般安装直径为 100 ~ 150mm 的压力表。
( 3 ）控制仪表系统一般多采用直径为 60mm 的压力表。 2 ）根据所测量的工艺介质压力要求，选择压力表量程
正确选择压力表的量程，对压力表安全运行、免遭损坏和延长其使用寿命，至关重要。因此压力表的最高测量范围值不得超过满量程的 3 / 4 ，按负荷状态的通性来说，压力表的测量范围在满量程的 1 / 3 ~ 2 / 3 之间时，其稳定性和准确性最高。
3 ）根据工艺要求，选择压力表的测量精度
合理选择压力表的测量精度，对提高测量准确性，减少测量误差，提高产品质量，保证安全生产，都有着很重要的意义。一般按被测压力最小值所要求的相对允差，来选择压力表的精度等级。
选择压力表精度等级的方法：
( 1 ）根据被测压力最小值所要求的相对允许基本误差，来选择压力表的精度等级（见表 1 - 8 - 1 ）。
其公式为：
精度等级≤被测压力最小值÷测量上限×被测压力最小值允许误差值
表 1 - 8 - 1 精度等级与允许误差对应表
精度等级
1 1.5 2.5 4
允许基本误差，%
±1 ±1.5 ±2.5 ±4
( 2 ）根据绝对允许基本误差，来选择压力表的精度等级。其公式为： 精度等级≤绝对允许基本误差÷测量上限×100 % 三、弹赞管式压力表的结构及原理
弹簧管压力表是生产中常见的压力表，它主要由弹簧管、齿轮传动机构、示值装置以及外壳等几部分组成。弹簧管的自由端是封闭的，它借助于拉杆和扇形齿轮以铰链的方式相连，扇形齿轮和小齿轮相啮合，在小齿轮轴芯上装着指针。为了消除扇形齿轮与小齿轮之间的间隙活动，因此在小齿轮的转轴上装设了螺旋形的游丝。弹簧管的另一端焊在压力表的外壳体上，并与表接头相通。介质压力通过细管进入弹簧管的内腔中，由于弹簧管内壁的曲率半径不同，内外侧受力面积也不相同，因此在力的作用下迫使弹簧管的自由端产生移动，其移动的距离通过拉杆带动齿轮传动机构进行转动，则固定在齿轮上的指针就会相对于表盘进行转动，因此指针在带有分度值的表盘上指示出相应的压力值。
四、压力表的校验、安装及使用要求 1、压力表的校验
压力表的校验一般可分为：室内活塞压力校验仪校验法和现场校验法。现场校验法又有落零和互换两种校验方法。
1 ）活塞压力校验仪校验法
( 1 ）选择一块量程及精度等级合适的压力表。
( 2 ）将选择好的压力表安装在活塞压力校验仪上，与另一块同量程的标准表进行对比校验。
( 3 ）相对基本误差达到规定要求则为合格。
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2 ）现场落零校验法
( 1 ）切断压源，打开放空阀门进行泄压放空。
( 2 ）同时观察压力表指针是否归零，若不归零，说明压力表存在误差，应予以更换。 3 ）现场互换比较校验法 ( 1 ）关闭压力表取压阀门。
( 2 ）将另一块同量程的标准压力表，安装到原取压点上。缓慢打开取压阀门，看所测得的压力值是否相同。若压力值相同，说明压力表是准的，可以继续使用，否则应予以更换。
2 、压力表的安装及使用要求 1 ）压力表的安装
( 1 ）关闭压力表取压阀门及与该压力表相通的压源切断阀门。
( 2 ）在压力表表把丝扣上顺时针缠好密封胶带，并清理干净表接头内的杂物。 ( 3 ）将压力表与表接头用扳手上紧。
( 4 ）缓慢打开与该压力表相通的压源切断阀门和压力表取压阀门，进行试压试漏。 2 ）压力表的安装使用要求：
( 1 ）压力表应垂直安装，倾斜度不大于 30°，力求与取压点保持在同一水平位置上，避免指示迟缓。
( 2 ）压力表应在- 40 ~ 60 ℃ 环境中，相对湿度不大于 80 ％的条件下使用。
( 3 ）安装在锅炉或蒸汽管线上的压力表，其下端应装设 U 形缓冲管，以防高温蒸汽直接冲入压力表内，影响压力表的测量精度，导致压力表损坏。
( 4 ）拆卸压力表时要缓慢降压，防止压力表指针突然归零而损坏。
( 5 ）压力表安装后，应缓慢打开其下端的取压阀门，不得突然升压，防止压力表损坏。 ( 6 ）使用的压力表要定期校验。
( 7 ）校验合格的压力表应存放在无尘、干燥、无腐蚀的环境中，以便备用。 3 ）压力表的维护保养方法
压力表经过一定时间的使用与受压，其内部零部件出现一些变形和磨损，测量精度降低，会产生各种误差。因此要定期检查，及时调整和维护保养。
( 1 ）定期检查校验，标定误差，以求准确测量运行参数。 ( 2 ）检查各零部件是否符合技术要求。
( 3 ）校验基本误差、零点、满偏以及指针的稳定性和轻敲位移等。
( 4 ）检查校验压力表时，必须符合检定规程的要求，保证仪表的测量精度和使用寿命。 ( 5 ）压力表的检定周期一般不超过半年。
第四节 电气侧量仪表
一、电气测量仪表的种类
油田注水常用电气测量仪表有电流表、电压表、功率表、电能表、兆欧表等。 二、电流表与电压表 1、电流的测量
测量电流用的仪表称之为电流表。为了测量一个电路中的电流，电流表必须串联到这个电路中。为使电流表的接入不影响电路的原始状态，应使电流表本身的内阻抗要尽量小，或者说与负载阻抗相比要足够小。否则，被测电流将因电流表的接入而发生变化，形成系统误差。仪表的测量范围通常又称为量程，任何一只已制成的仪表其量程是一定的，仪表不得在超过其量程的情况下工作，否则就会造成仪表烧毁或损坏。为了测量更大的电流，就必须扩大仪表的量程。扩大交流电流表量程的方法，通常采用电流互感器，其接线如图 1 - 8 - 1 所
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示。电流互感器的作用是使电流表中只通过与被测电流成一定比例的较小电流，以达到扩大电流表量程的目的。
2、电压的测量
用来测量电压的仪表称之为电压表。为了测量电压，电压表应跨接在被测电压两端之间，即与被测电压的电路或负载相并联。为不使电压表的并入而影响电路的工作状态，电压表本身的内阻抗要尽量大或者说与负载的阻抗相比要足够大，以免由于电压表的接入而使被测电路的电压发生变化，形成系统误差。在交流电路中，通常采用电压互感器，来扩大仪表的量程，测量较高电压。电压互感器的作用就是使较高的被测电压，按一定的比例变换成电压表所能承受的较低电压，从而扩大电压表的量程。其接线方法如图 1- 8 - 2 所示。
三、功率表
1、功率表
测量功率的电表称之为功率表，又称瓦特表。它有两个线圈，一个电压线圈，一个电流线圈。在交流电路中，功率等于电流、电压和功率因数之积，可用公式表示为：
P=UIcosφ
功率表可反映电流、电压大小及电压、电流之间的相位关系，可直接从表上读取功率。功率的单位是 W ，一般都用它的一千倍 kW 作为功率的单位。
2、功率的测量
电功率的测量可以采用电动系功率表、静电系功率表和热电系功率表。由于电动系功率表有两组线圈，能同时测出用以反映被测电路功率的电压、电流两个因素，又具有准确度高，标尺刻度均匀，交直流两用等优点，因此功率表大多采用电动系功率表。
1 ）功率表的接线方式
功率表接线必须遵循“发电机端”的规则，即：功率表标有“＊”号的电流端钮必须接到电源的一端，而另一电流端钮接到负载端，电流线圈串联接入电路中。功率表标有 “＊”的电压端钮，可以接到电流端钮的任一端，而另一电压端钮则跨接到负载的另一端。如图 1 - 8 - 3 ( a ）、（ b ）所示为功率表的两种正确接线方式。
2 ）有功功率的测量
直流有功功率的测量，可用分别测量电压、电流的间接方法测量，也可直接用功率表测量。单相有功
功率的测量，在频率不很高时，采用电动系或铁磁系功率表进行测量；在频率较高时，采用热电系和整流系功率表直接测量。三相有功功率的测量，可采用三相有功功率表进行测量。
3 ）无功功率的测量 单相和三相无功功率，可分别采用单相和三相无功功率表直接进行测量，其接线方式和测量有功功率相同。无功功率表内线路使电压磁通滞后于电流 90°，故仪表可直接指示无功功率。也可用间接法测量无功功率，即：分别测出视在功率和有功功率后，再计算出无功
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功率值。
四、电能表
测量电能的仪表称之为电能表，又称为电度表。电动系直流电能表测量直流电能，感应系交流电能表测量交流电能。交流电能表分为单相和三相两种。
五、兆欧表 1、兆欧表
兆欧表是测量电阻的一种电气仪表，它测量的是电阻值很高的绝缘电阻。兆欧表又称为摇表。
2、兆欧表的选用
兆欧表的选用主要是选择兆欧表的额定电压和测量范围。一般测量额定电压在 500V 以上的设备的绝缘电阻时，应选用 l000V 或 2500V 的兆欧表；测量额定电压不足 500V 的设备的绝缘电阻时，则用 500V 或 I000V 的兆欧表。此外，兆欧表测量范围选择，一般注意不要使其测量范围过多的超出被测绝缘的电阻值，以免产生较大的误差。在常温（ 20 ℃ ）下，测量低压电气设备绝缘时，一般可选用。0~200MΩ的兆欧表；测量高压电气设备绝缘时，可选用 2000MΩ的兆欧表；测量超高压电气设备如电缆或瓷套管等，可选用 4000MΩ 或 I0000MΩ 的兆欧表。
3、兆欧表的使用方法
它是一种专供用来检测电气设备、供电线路绝缘电阻的便携式仪表。兆欧表有三个接线柱，分别是接地端“ E”、电路端“ L ”、保护端“ G ”。其接线方法根据被测对象而定。测量电气设备对地绝缘时，被测线路接于“ L ”柱上，将接地柱“ E ”接于地线上；测量电动机对外壳的绝缘时，将绕组接于“ L ”柱上，外壳接于“ E ”柱上；测量电动机的相间绝缘时，“ L ”柱与“ E ”柱分别接于被测的两相绕组上；测量电缆芯线的绝缘时，将芯线接于“ L ”柱上，电缆外皮接于“ E ”柱上，绝缘包扎物接于“ G ”柱上。
使用兆欧表测量绝缘电阻时应注意以下几点：
( 1 ）摇动手柄的速度不宜过快或过慢，一般规定 120r / min 。
( 2 ）接线柱与被测物体间的测量导线，不能使用双股并行导线或绞合导线，应使用绝缘较好的单股导线，并保持兆欧表的表面清洁干燥，这都是避免产生测量误差的措施。
( 3 ）测量前，先断开兆欧表到被测物体的测试线，摇动手柄时，表针指示应为“∞\" , 再瞬间用测试线短接一下兆欧表，表针指示应为“ 0 \" ，说明兆欧表是良好。在检测当中，若表针指示到零时，应立即停止摇动，说明电阻值为零，此时若继续摇动兆欧表手柄，则兆欧表可能被损坏。
( 4 ）摇动手柄，使表针指示数值稳定后再读数。读数后应继续摇动手柄，在发电机发电的状态下断开测量导线，以防电路储存的电能对仪表放电。
( 5 ）禁止不切断设备电源就摇测设备的绝缘电阻，摇测含有电容的电路或设备的绝缘电阻时，在摇测前和摇测完毕后应使它们放电。
第九章注水常用阀门基础知识
第一节 常用阀门型号
一、常用阀门表示方法
常用阀门表示方法由下列七个单元组成：
- 50 -
阀体材料 公称压力
阀座密封面或衬里材料 结构形式连接方式传动方式阀门的类别
1、阀门的类别
阀门的类别用汉语拼音字母表示，如表 1 - 9 - 1 所示。
表 1 - 9 - 1 阀门的类别
阀门类别 代号 阀门类别 代号 阀门类别 代号
截止阀 J 球阀 Q 安全阀 A 闸阀 Z 旋塞阀 X 减压阀 Y 节流阀 L 止回阀 H 调节阀 T 隔膜阀 G 蝶阀 D 疏水阀 S
2、阀门的传动方式
阀门的传动方式用数字表示，对于用手轮、手柄或扳手传动的阀门以及安全阀、减压阀、疏水阀，省略本代号。对于气动方式的阀门用数字 6 表示，液动方式的阀门用数字 7 表示，电动方式的阀门用数字 9 表示，气动一液动方式的阀门用数字 8 表示。
3、阀门的连接形式
阀门的连接形式用数字表示，其中内螺纹连接的阀门用数字 1 表示；外螺纹连接的阀门用数字 2 表示；法兰连接的阀门用数字4 表示；焊接方式连接的阀门用数字 6 表示等等。
4、阀门的结构形式
阀门的结构形式用数字表示。 5、阀门的密封面或衬里材料
阀门的密封面或衬里材料用汉语拼音字母表示，如表 1 - 9 - 2 所示。
表 1 - 9 - 2 阀座密封面或衬里材料代号
阀座密封面或衬里材料 代号 阀座密封面或衬里材料 代号
铜合金 T 硬铝 Q 合金钢 H 蒙乃尔合金 M 渗氮钢 D 硅铁 G 巴氏合金 B 硬质合金 Y
6、公称压力的表示
公称压力直接用压力数值兆帕的 10 倍来表示，并用短线与前五个单元分开。 7、阀体的材料
阀体的材料如表 1 - 9 - 3 所示。
表 1 - 9 – 3 阀体材料
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阀体材料 代号 阀体材料 代号 阀体材料 代号
灰铸铁 Z 碳素钢 C 铜合金 T 可锻铸铁 K 球墨铸铁 Q 铬钼钒合金钢 V
其中对于公称压力小于或等于 1.6MPa 的灰铸铁阀体，和公称压力大于或等于 2.5MPa的碳素钢阀体，则可省略本单元。
二、常用阀门型号举例
例如： J11T - 16 ：表示截止阀，内螺纹连接，直通式，铜合金密封面，公称压力为1.6MPa ，阀体材料为可锻铸铁。
J41T - 16 ：表示截止阀，法兰连接，直通式，铜合金密封面，公称压力为 1.6MPa ，体材料为灰铸铁。
Z45T-10 ：表示闸阀，法兰连接，暗杆、楔式单闸板，铜合金密封面，公称压力为 1.0MPa ，阀体材料为灰铸铁。
第二节 常见阀门的用途及选用
一、常见阀门的用途 1、截止阀
截止阀按连接方式分有内螺纹连接和法兰连接两种，它是用于安装在管路上，用以启闭管路中的介质，是应用比较广泛的一种阀门。
2、闸阀
闸阀按连接方式分有内螺纹连接和法兰连接两种。按结构形式分为明杆闸阀和暗杆闸阀两种。闸阀的用途是装于管路或设备上，用以启闭（主要是全开、全关）管路及设备中的介质，其特点是通过时阻力很小。其中暗杆闸阀的阀杆不作升降运动，适用于高度受的地方；明杆闸阀的阀杆作升降运动，只能用于高度不受的地方。
3、止回阀
止回阀有升降式和旋启式两种。
不管是升降式还是旋启式止回阀，按连接方式分有内螺纹连接和法兰连接两种。
( 1 ）升降式止回阀的用途是装于水平管路或设备上，以阻止管路、设备中介质倒流。 ( 2 ）旋启式止回阀的用途是装于水平或垂直的管路或设备上，以阻止其中介质倒流。 二、常用阀门的选用
( 1 ）根据工艺设计和生产要求（如闭路、节流、减压、止回、调节、安全防护等）来合理选择所需的阀门。
( 2 ）阀门要符合输送介质的要求。
( 3 ）阀门要符合输送介质温度的变化范围。
( 4 ）阀门要符合输送介质压力（最大工作压力）变化。 ( 5 ）根据管径选择合适的阀门。
第三节 安全阀
一、安全阀的概念
安全阀又称作保险阀，装在蒸汽、水及空气等中性介质的锅炉、容器或管路上，当设备或管路内的介质压力超过规定的值时，阀即自动开启，继而全量排放，使压力下降，当压力降低到规定值时，阀即自动关闭，并保证密封，以保护设备安全运行。
二、安全阀的结构
安全阀是由顶盖、销子、手启动杆、谨防调节螺栓、阀帽、阀杆、上压盖、弹簧、阀体、
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下压盖、阀芯及阀座等构成。
三、安全阀的工作原理
当容器中压力超过安全阀定压时，就将安全阀顶开（弹簧压缩），气体冲出，安全阀发出叫声，致使容器内压力降低，而达到安全工作压力，以防止由于容器内憋压超过安全压力而损坏；当容器内压力降低到规定值时，压缩的弹簧具有弹性能量使阀关闭。
四、阀门安装质量的检查
1、安装在工艺管路上和设备上的阀门要有产品合格证书。
2、检查管路及设备所安装阀门的型号、规格、压力等级是否符合图纸要求。
3、检查阀门外壳有无裂纹、气孔、沙眼等缺陷，阀门安装方向是否符合工艺要求。 4、检查阀门行程是否畅通平稳，形状自如，有驱动装置的应灵活可靠。 5、阀门在试压时，应不渗漏。并进行开、关状态下试水压。公称直径小于或等于 150mm 的阀门试压 5min 无渗漏为合格，公称直径大于 150mm 的阀门试压 10min 为合格。
对于安装驱动装置的阀门（如电、气、液动阀），除用手动外，还应在使用驱动装置情况下，进行严密性能试验，并调试合格。
第十章 绘制工艺流程图基本知识
第一节 工艺流程图绘制常识
一、图线及其画法
( 1 ）图线：是指在工艺流程图上，表示工艺管线走向及主次的直线或曲线。
( 2 ）图线的画法：主要工艺管线一般为粗实线；次要管线一般为细实线。在画流程图时，如果纵横图线出现交叉，则应遵循纵断横不断的原则。
二、工艺流程设计中常用管阀图例 见表 1 - 10 - 1 所示。
表 1 - 10 - 1 工艺流程设计中常用管阀图例
三、绘制工艺流程图的基本方法和步骤
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( 1 ）选择图纸幅面。 ( 2 ）选择绘图比例。
( 3 ）选择纵横坐标并确定方位。
( 4 ）根据现场工艺设备设施布局，在图纸上按比例绘出各点，并将各点的管阀、设备、设施及仪器仪表等用工艺流程设计常用图例示意图表示出来。
( 5 ）按实际生产工艺流程的管线主次关系，分别用宽度不同的粗、细实线连接各点。 ( 6 ）在表示管线、设备和设施的图线和图例上，分别标出相应的规格、名称和走向等等。
( 7 ）画出标题栏。写出图纸号、图纸类别、绘图人、校核人、审核人和图纸名称等等。
第二节 工艺流程图的识图方法
一、看工艺流程图的步骤和方法
( 1 ）首先根据设计图纸目录清点图纸数量。 ( 2 ）按图纸目录编号整理所有图纸。
( 3 ）仔细阅读设计说明书，深刻领会设计意图、技术规范和施工中的技术要求。
( 4 ）识别图例。掌握各种管线规格、阀门代号、设备和自动化装置等在图纸中的符号。 ( 5 ）识图步骤： ① 识别站内平面图。
② 识别工艺流程图（总工艺图、分工艺图）。 ③ 工艺管线系统图。
④ 设备、设施安装图（如机泵、大罐、管线和仪器仪表）。
⑤ 其他辅助图纸（给排水、采暖通风、消防、道路、供电、土建、自动化等等） ( 6 ）看图的方法：看图纸时要细心认真，一般先看总平面图，后看分平面图；先看总工艺图，后看分工艺图。从设备设施的单体图到总安装图。并且各种图纸要相互参照配合使用，结合起来看。对工艺管线要一条一条从头到尾看完，弄清它的来龙去脉；先找出主要流程再找出辅助流程，弄清管线的主次关系。在看图过程中，发现问题和疑问要记录清楚，以便询问和提出改进意见。
二、看工艺流程图的要求
( 1 ）应熟练掌握有关图纸以及技术资料，查阅有关工艺设计说明书，了解本站设计依据、生产过程中的各项参数和经济指标的调节和控制。
( 2 ）熟悉了解本站的工艺流程的走向、特点，掌握正常工艺流程和事故工艺流程，以及设备的性能指标。
( 3 ）掌握图纸中设备、管线、阀门、仪器仪表等在图上的代号、相应的规格型号、材质，以及安装标准等等。
第十一章 常用工具知识
第一节 常用工具、用具
在本节里只简要地介绍一些常用的夹持、扭紧及拆卸工具及其使用。 一、手钳
手钳根据结构可分为十几种：如钢丝钳、鲤鱼钳、尖嘴钳、弯嘴钳、扁嘴钳、鸭嘴钳、
- -
断线钳、紧线钳、铅印钳等。这里主要介绍两种常用的钢丝钳和尖嘴钳。
1、钢丝钳
钢丝钳也叫花腮钳和克丝钳。用来夹持或折断金属薄板或金属丝。裸柄的供一般场合使用，绝缘柄的供有电场合使用。常用的有150 mm, 175mm 和 200 mm三种规格。
裸柄钢丝钳电工禁用。克丝钳的用法可以概括为四句话：剪切导线用刀口，剪切钢丝用侧口，扳旋螺母用齿口，弯绞导线用钳口。使用克丝钳应注意：钳头不可代替手锤作为敲打工具。
2、尖嘴钳
尖嘴钳的头部尖细，适于在狭小的工作空间操作。尖嘴钳也有裸柄和绝缘柄两种。裸柄尖嘴钳与电工使用的方法基本一样，常用的有 160 mm, 180mm , 200 mm三种规格。
使用尖嘴钳的注意事项如下： ① 电器维修必须用绝缘柄尖嘴钳； ② 使用时不能用尖嘴去撬工件以免尖嘴撬变形； ③ 刃口尖嘴钳只能剪切金属丝，不能剪钢质粗丝。
二、扳手
扳手主要用来紧固和拆卸零部件，通常有梅花扳手、套筒扳手、呆扳手、活动扳手和 \" F ”型扳手等。
1、梅花扳
手梅花扳手的扳头是一个封闭的梅花形，如图 1 - 11 - 1 所示。当螺母和螺栓头的周围空间狭小，不能容纳普通扳手时，就采用这种扳手。梅花扳手常用的规格有： 14 ~ 17mm , 17 ~ 19mm , 22 ~24mm , 24 ~ 27mm , 30 ~32mm 等。
梅花扳手的使用：它可以在扳手转角小于 60°的情况下，一次一次的扭动螺母。使用时一定要选配好规格，使被扭螺母和梅花扳手的规格尺寸相符，不能松
图 1 - 11 - 1 梅花扳手示意图
动打滑，否则会将梅花菱角啃坏；使用扳手时不能用加力杆；不能
用榔头敲打扳手柄；扳手头的梅花沟槽内不能有污垢。
2、套筒扳手
当螺母或螺栓头的空间位置有限，用普通扳手不能工作时，就需采用这种扳手，如图 1 - 11 - 2 所示。
图 1 - 11 - 2 套筒扳手组成图
使用套筒扳手的方法是： ① 根据被扭螺母选准规格，将扳手头套在被扭螺母上； ② 根据被扭件所在位置大小，选择合适的手柄； ③ 扭动时必须把手柄和连接杆接头安装稳定才能用力，防止打滑脱落伤人； ④ 搬动手柄时用力要平稳，用力方向和扭动螺母和中心轴线垂直。
3、呆扳手
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呆扳手俗称死扳手，是一种固定尺寸的专用工具；如图 1 - 11 - 3 所示：固定扳手主要是用来干专向活用的，在扭矩较大时，可与手锤或榔头配合使用。使用注意事项：在需要较大力量时，不
能打滑、砸手、更不能用过大的榔头。
图 1 – 11- 3 呆扳手示意图
4、活动扳手
活动扳手又叫活络扳手，其开口宽度可以调节，能搬一定尺寸范围内的螺栓或螺母；活络扳手是用来紧固和拧松螺母的一种专用工具如图 1 - 11 - 4 所示：它由头部和柄部组成，而头部则由活络扳唇、呆扳唇、扳口、蜗轮和轴销等构成。旋动蜗轮就可调节扳口的大小。
常用的活络扳手有 150mm , 200mm , 250mm , 300mm 四种规格，见表 1 - 11 - 1 。
由于它的开口尺寸可以在规定范围内任意调节，所以特别适于在螺栓规格多的场合使用。使用时，应将扳唇紧压螺母的平面。扳动大螺母时，手应握在近柄尾处。扳动较小的螺母时，应握在接近头部的位置。施力时手指可随时旋调蜗轮，收紧活络扳唇，以防打滑。活动扳手的使用往意事项如下：
① 活动扳手不可反用，以免损坏活图 1 - 11 - 4 活动扳手示意图
动扳唇，也不可用钢管接长手柄来施加较1 —固定部分， 2 一活动部分； 3 一
大的力矩。 涡轮及轴销； 4 一尺寸标识； 5 一手柄
② 活络扳手不可当作撬棒或手锤使
用。
表 1 - 11 - 1 常用活动扳手的规格
长度，mm 开口最大宽度mm
100 150 200 250 300 350 375 450 600 14 19 24 30 36 41 46 55 65
5 . “ F ”型扳手
“ F ”型扳手是采油工人在生产实践中“发明”出来的，如图 1 - 11 - 5 所示，是由钢筋棍直接焊接而成的；主要应用于闸门的开关操作中，是非常简单而好用的专用工具；其规格通常为两力臂距150rnm、力臂长100mm、总长是600一700mm左右。
图 1-11-5 “F”型扳手及使用示意图
（a）“F”型扳手结构图；（b）“F”型扳手使用示意图
“F”，型扳手使用：应用时把两个力臂插入闸门手轮内，（在确认卡好后）可用力开关操
作，注意的是：在开压力较高的阀门时一定要按照如图1-11-5 ( b ）所示进行操作，以防止丝杠打出伤人。
三、管钳
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管钳是用来转动金属管或其他圆柱形的工件，是管路安装和修理的常用工具，如图 1 - 11 - 6 ( a ）所示。
管钳的使用方法如图1-11-6 ( b ) 所示。
图 1-11-6 管钳及使用示意图 （a）管钳结构图；（b）管钳使用示意图
管钳规格是指管钳合口时整体长度，如人们常说的： “24in , 36in , 48in（英寸）”就是指的
管钳长度；常用的管钳规格见表1-11-2。
表 1 - 11 - 2 常用管钳技术规范
管钳规格，mm(in) 450 (18) 600 (24) 900 (36) 1200 (48)
使用范围，mm
52~62 62~76 76~100
可转动管子最大直径，mm
75 85 110
40以下 60 管钳使用注意事项：
（1） 要选择合适的规格；
（2） 钳头开口要等于工件的直径；
（3） 钳头要卡紧工件后再用力扳，防止打滑伤人；
（4） 用加力杆时长度要适当，不能用力过猛或超过管钳允许强度； （5） 管钳牙和调节环要保持清洁。
第二节 常 用 量 具
一、尺寸测量工具 1、平直钢尺
平直钢尺是一种较低级精度的测量工具，如图 1 - 11 - 7 所示。按测量上限分为 150mm , 300mm , 500mm 和 1000mm 数种规格。
正确的使用方法是： ① 测量时必须保证钢尺的平直度； ② 连续测量时，必须使首尾测线相接，并在一条直线上； ③ 用钢尺画线时，注意保护钢尺的刻度和边缘。
图 1 - 11 - 7 直钢板尺示意图
2 ．钢卷尺
钢卷尺是生产现场施工与规划中不可缺少的常用的低级测量工具，如图 1 - 11 - 8 所
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示。其常用的规格有： 2m , 3m ,5m 三种。
正确的使用方法是：
( 1 ）测量时必须保证钢尺的平直度；
( 2 ）连续测量时，必须使首尾测线相接，并在一条直线上； ( 3 ）用钢尺画线时，注意保护钢尺的刻度和边缘。 使用钢卷尺应注意：
( 1 ）拉伸钢卷尺要平稳，不能速度过快，拉出时尺面与出口断面相吻合，防止扭卷，
( 2 ）用钢尺测量开口的张开尺寸；
( 3 ）测量时必须保持测量卡点在被测工件的垂直截面上。
3、卡钳
卡钳是一种间接测量工具，用它
图 1 - 11 - 8 钢圈尺示意图 来度量尺寸时要在工件上测量，再与
量具比较，才可得出数据，如图 1 - 11 - 9 所示。
常用的卡钳有内外两种。
卡钳的使用方法：调整卡钳的开度，轻敲卡钳脚，不要敲击或扭歪钳口；测外径时卡钳应与工件成直角；测内径时一脚作支撑，另一脚摆动探试测出最大值；卡钳中轴不能自由松动。
4、游标卡尺
游标卡尺是一种中等精度的量具。它可以直接测出工件的内外尺寸，如图 1 - 11 - 10 ( a ) 所示。常用的游标卡尺有 150 m m ，精度为 0.02 m m和 200 m m ，精度为 0.02 m m两种规格。
游标卡尺的使用：
( 1 ）使用游标卡尺测量工件的尺寸时，应先检查尺况，再校准零位，即主副两个尺上的零刻度线同时对正，即为合格。这样才可以使用。
( 2 ）应先将两卡脚张开的尺寸比被测尺寸大些，而测量工件的内尺寸时，则应将两卡
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图1-11-9 内、外卡尺及使用示意图 （a）内、外卡尺结构示意图 （b）内、外卡尺测量示意图 （c）内、外卡尺读数示意图
脚张开的尺寸比被测工件尺寸小些。然后使固定卡脚的测量面贴靠工件，轻轻用力使副尺上活动卡脚的测量面也贴紧工件，并使两卡脚测量面的连线与所测工件表面垂直。再固定游标
卡尺固定游标，如图 1 - 11 - 10 ( b ）所示。
( 3 ）在卡尺上读出游标零位的读数，如图 1 - 11 - 10 ( c ）所示。
( 4 ）再在游标上找到和卡尺相重合的读数，将此读数除以 100 即为毫米数。将上述两数值相加，即为游标卡尺测得的尺寸。
值得注意的是：读数时要在光线较好的地方进行，不能斜视读数，决不能读出如： 23.17mm , 4.01mm , 0.65 mm之类的数据，即游标卡尺的精度为 0.02mm ，所测得的最后一位小数应是 0.02 的倍数才对。
图 1 - 11 – 10 游标卡尺及使用示意图
5、（外）千分尺
（a）游标卡尺结构图；（b）游标卡尺测量示意图
（c）游标卡尺读数示意图
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外径千分尺又称为分厘卡、螺旋测微器，它是一种精度较高的量具，如图 1 - 11 - 11 所
示。千分尺主要是用来测量精度要求较高的工件。其精度可达 0.01mm ，比游标卡尺精度高出一倍。常用的有： 50 ~ 75mm , 75~100mm 等多种千分尺。
千分尺的使用方法如下： ( 1 ）将千分尺的测量面擦拭固定测试面检查零位是否准干净，确。
( 2 ）将工件的被测表面擦拭
图 1 - 11 – 11 千分尺及使用示意图
干净。
( 3 ）用单手或双手握持千分
尺，先转动活动套筒，当千分尺的测量面一接触工件表面就转动棘轮，当测力控制装置发出嗒嗒声，停止转动，此时即可读数。
( 4 ）读数时，要先从内套筒（既固定套筒）的刻线上读取毫米数或半毫米数，再从外套筒（即活动套筒）和固定套筒对齐的刻线上读取格数（每一格为 0 . 01mm ) , 将两个数值相加，就是测量值。
需要注意的是：不可用千分尺测量粗糙工件表面，使用后，测量面要擦拭干净，并加润滑油防锈，然后放入盒中保存。
6、塞尺
塞尺又称测微片或厚薄规，它由许多不同厚度的钢片组成。尺长度有 50mm , 100mm ,200mm 等几种，如图 1- 11 -12 所示。塞尺用来测量两个零件配合表面的间隙。测量前应清除塞尺和工件上的污垢；测量时可用一片或数片重叠插入间隙，但不允许硬插，也不允许测量温度较高的零件。测量时如果用 0.04mm 的一片能插入两零件间隙，
图 1 - 11 -12 塞尺示意图
但用 0.05 mm的一片却不能插入，
则该间隙的尺寸在 0.04 ~ 0.05mm 之间。
二、水平仪
水平仪是一种常用的精度不高的平面测量仪器；水平仪分为条形水平仪和框式水平仪两种，如图 1 - 11 - 13 所示。条形水平仪的主水准器用来测量纵向水平度，小水准器则用来确定水平仪本身横向水平位置。水平仪的底平面为工作面，中间制成 V 形槽，以便安装在圆柱面上测量水平。当水准器内的气泡处于中间位置时，水平仪便处于水平状态，且气泡靠近的一端位置较高。框式水平仪的每个
侧面都可作为工作面，各侧面都保持精确的直角关系。
使用水平仪应注意以下事项： 图 1 - 11 - 13 水平仪示意图
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( 1 ）测量前应检查水平仪的零位是否正确。 ( 2 ）被测表面必须清洁。
( 3 ）必须在水准器内的气泡完全稳定时才可读数。
( 4 ）水平仪的示值，应在垂直于水准器的位置上读取。被测工件两点的高度差可按下式计算：
H = A · L · a
式中H－一两支点间在垂直面内的高度差，mm ;
A ― 气泡偏移格数；
L ― 被测工件的长度， mm ; a ― 水平仪精度。
第十二章 安全生产
安全生产是社会主义企业管理中的一个基本原则。它要求企业的各级领导，在生产建设中应把安全和生产看成一个统一的整体，要树立“生产必须安全，安全促进生产”的指导思想。必须认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，并落到实处，确保各项生产和建设工作的顺利完成。安全生产的含义是在生产过程中，保证人身安全和设备安全，既要消除危害人身安全与健康的一切有害因素，同时也要消除破坏设备、产品或原料的一切危害因素，保证生产正常进行。
第一节 防 火 防 爆
防火防爆是一门涉及多种工程技术科学的综合技术，它的范围广阔，技术复杂。 一、防火防爆的基础知识
燃烧是可燃物质与氧或氧化剂化合时发生的一种伴有发热和发光的激烈氧化反应。由于可燃物质可以是气体、液体或固体，所以它们的燃烧的形式是多种多样的。
1、闪燃
可燃液体的表面都有一定量的蒸气存在，蒸气浓度取决于液体温度。可燃液体的蒸气与空气所组成的混合物遇明火时发生闪燃。引起闪燃的最低温度称“闪点”。闪燃不能使液体燃烧，原因是在闪点温度下，液体蒸发慢，可燃液体蒸气与空气的混合物瞬间燃尽。
2、自燃
可燃物在没有外部火花或火焰的条件下，能自动引燃和继续燃烧。能自动引燃的最低温度叫自燃点。
各种油品与原油在空气中的闪点、自燃点见表 1 - 12 - 1 。
表 1 - 12 - 1 各种油品的闪点、自燃点
油品 汽油 煤油 轻柴油 重柴油
闪点 ℃
自燃点 ℃
油品
闪点 ℃
自燃点 ℃
<28 510-530 醋油 28-45 380-425 渣油 45-120 350-380 （大庆）原油
>120 300-320 >120 230-240 28 >120 300-330
3、燃烧（着火）
可燃物在空气中受火源的作用而发生持续燃烧的现象叫着火。燃烧时必须具备三个条件，缺一不可。
- 61 -
( 1 ）有可燃物质存在。
( 2 ）有助燃物存在（空气、氧气等）。
( 3 ）有火源（如撞击、摩擦、明火、静电、雷击等）。 4、爆炸
爆炸是物质发生非常迅速的物理或化学变化的一种形式。这种变化在瞬间放出大量能量，使周围压力发生急剧突变，同时生产巨大声响。爆炸也可视为气体或蒸气在瞬间剧烈膨胀的现象。爆炸传播速度为 0.1 ~ 700m / s 。
爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸。 ( 1 ）物理性爆炸。物质因状态或压力发生突变等物理变化而引起的爆炸称物理性爆炸。物理性爆炸前后物质的性质和化学成分不变。例如锅炉爆炸、压力容器爆炸、液化石油气超压爆炸都是物理性爆炸。
( 2 ）化学性爆炸。由于物质发生极迅速的化学反应，产生高温、高压而引起的爆炸称化学爆炸。化学爆炸前后物质的性质和成分发生了根本的变化。如炸药爆炸、天然气爆炸均属化学性爆炸。化学性爆炸比物理性爆炸危害性大。
二、油气生产工艺过程防火防爆措施 石油工业生产的产品主要是原油、天然气以及石油液化气和少量的天然汽油。这些产品具有易燃、易爆、易蒸发和易于聚积静电等特点。液体产品蒸发或气体产品蒸发与空气混合到一定的比例即形成可爆性气体，若遇明火，立即爆炸，从而造成极大的破坏。
石油生产工艺是多种多样的，而且有些生产工艺带有不同程度的危险性，如联合站，工艺高度集中，连续生产，是一个危险性较大的作业场所；在施工中又是一个多工种、立体交叉作业的场所，它设备沉重，技术先进，工具复杂，操作不易，难度较大。
针对石油生产的特点，重点要做好防火、防爆，防静电，防蒸发及泄漏，防中毒与防腐蚀的“五防”工作。
1、从设计方面要做到总体大局合理
( 1 ）厂址布局要选在火源最小的上风侧。 ( 2 ）厂、站、库间有一定的防火距离。 ( 3 ）有消防公路和交通道路及围墙。
( 4 ）与油气厂站无关的油气管道，电力、通讯线路，不得穿越或跨越厂房。 ( 5 ）闹市区、家属区要有一定的安全距离。 ( 6 ）要考虑防雷、防静电。 ( 7 ）选用专用容器及加热炉。 2、施工注意事项
( 1 ）工艺管线要采用密闭流程，尽量减少外泄开口。
( 2 ）平面布置合理，各设备之间要有一定安全距离，便于管理和操作。
( 3 ）厂房建筑要符合防火、防爆等级要求，有足够的防爆空间，并采用非燃烧材料。 ( 4 ）电器设备一定要防爆。
( 5 ）尽量采取自动仪表控制管理。 3、管理注意事项
( 1 ）一定要按操作规程操作。
( 2 ）严格执行各项安全制度和操作规程。 ( 3 ）井站一定要做到“三清、四无、漏”。
( 4 ）在维修改造方式中严禁动用明火，必要时要按动火审批手续办理动火报告后才能施工。
( 5 ）不得随意改造工艺管网和设备，更不能随便使用代用材料，必要时要按层次进行
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审批。
( 6 ）地处草原和苇塘中要按规定打出防火道。 ( 7 ）要加强对职工的安全生产教育。
第二节 灭火方法及消防器材的使用
发生火灾时除了及时报 119 火警，并要做到会灭火。 一、灭火的四项基本措施 ( 1 ）控制可燃物。 ( 2 ）隔绝空气。 ( 3 ）消除火源。 ( 4 ）阻止火势蔓延。 二、灭火的四种方法 1、冷却法
是将灭火剂直接喷射到燃烧物体上，使燃烧物的温度降低到燃点以下，停止燃烧。或者将灭火荆喷洒到火源附近的物体上，使其不受火焰辐射热的威胁，避免形成新的着火点。最常见的就是利用清水灭火，还有二氧化碳冷却降温灭火。
2、隔离法灭火
将火源处与周围的可燃物质隔离，使其火焰没有燃烧物质而熄灭。例如：将火源附近的可燃、易燃、易爆和助燃物品撤走，有时也可拆除与火源相连的建筑物使燃烧中断。
3、窒息法
防止空气注入燃烧区或用不燃烧物质冲淡空气，使燃烧物质得不到足够的氧气而熄灭。如用不燃或难燃物捂着燃烧区，或在燃烧区撒土和砂子，或用湿毛毡覆盖火焰。
4、抑制法（中断化学反应法）
使灭火剂参与到燃烧反应过程中去，使燃烧过程中产生的游离烃消失，形成稳定分子或低活性的游离烃。从而使燃烧的化学反应中断、停止燃烧。
三、常见几种灭火器的使用 1、1211 灭火器
凡内部充入卤代烷灭火剂的灭火器统称为卤代烷灭火器， 1211 灭火器是其中一种。主要用于易燃、可燃液体气体及带电设备初期火灾，对固体如竹、木、纸、织物等表面初期火灾扑救有效。尤其适用于扑救精密仪器、计算机、珍贵文物及贵重物资仓库等初期火灾。
使用方法：灭火器提到现场后，拔出保险销，一手握住喷射软管，对准火场灭火。 1211 不能倒置或横卧，否则灭火剂不会喷出。
2、干粉灭灭器
以液态二氧化碳或氮气作动力将灭火器内干粉喷出来，进行灭火。它适用于扑救石油及其制品，可燃气体、可燃固体的初期火灾。另外干粉有 5 × 104V 以上的电绝缘性能，因此广泛应用于电器设备的火灾。
使用方法：到着火现场后，开启提环或手轮，用手握住喷对准火场进行灭火。
第三节 油田生产安全技术
石油工业生产的主要产品是石油和天然气。它具有以下特点：
( 1 ）爆炸危险性大。石油及产品在一定温度下，能蒸发大量蒸气，当蒸气与空气混合比达到一定比例时，遇到明火就发生爆炸。
( 2 ）火焰温度高，辐射热强。油气火焰温度可达 1800 ~ 2100 ℃ ，距火焰柱 50m 处，人员、车辆就难以靠近。
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( 3 ）易形成大面积火灾，石油着火后蔓延速度快。 ( 4 ）具有复燃复爆性。
( 5 ）会产生沸溢，喷溅现象。
据上述特点，防火、防爆显得尤为重要。 一、防火与动火要求 1、防火
( 1 ）为防止火灾发生，减少损失，避免相互影响和干扰，在井、站、库之间或它们与某些设施之间，应留有一定的防火安全距离（一般为 35 ~120m ) ，并有路面宽不小于 3.5m 的消防道路，保持畅通无阻。
( 2 ）站、库要有较高的耐火等级。厂房耐火等级不得小于 2 ~ 2.5h 。
( 3 ）进、出站库油气管线，在操作方便的地方要安装总截断阀门。与站、库无关的油气管线、电力、通讯线路不得穿越或跨越厂区。
( 4 ）站内电器设备要用防爆型，接地线和避雷地线符合要求，接地电阻不得大于10Ω 。 ( 5 ）罐区要有容量不小于罐容量两倍的非燃烧材料建筑的防火堤。站、库四周要有 10 ~30m 的防火道。
( 6 ）在生产管理方面：
① 建立安全管理组织。为确保安全生产，要建立有领导、技术干部和有着人员参加的安全领导小组，统一领导开展安全工作。明确要害岗位领导安全承包制，并要建立义务消防队，配备必要的消防器材。
② 开展安全教育和安全培训。运用各种对职工进行防火、防爆、防雷等安全知识教育和遵守安全法规教育，并对岗位工人进行安全培训和考核。全员教育，全员培训。
③ 建立健全各种安全制度，如健全责任制度、动火审批制度、安全检查制度等，并严格执行。对检查出的问题要认真整改。
2、动火
油田动火按危险程度、影响大小分四级。
( 1 ）一级动火。是指大站、库储油罐及外输主干线，和输油泵房内的动火。由施工单位定出施工安全技术措施，并填写动火申请报告书。施工单位与生产单位会同有关业务部门，共同勘察施工现场，按制度的安全技术措施，逐条落实。认为措施可行后，再报厂（公司）安全科。经现场勘察后，认为方案可靠，措施落实，在动火报告书上签字盖章。再报局安全处进行审批，经批准后才能动火。这种动火，有关领导和三级安全部门负责人都应到现场。
( 2 ）二级动火。联合站、油库除一级动火外的动火和中转站泵房、外输干线及容器的动火。由施工单位定出安全措施，填写动火报告书，会同生产单位勘察施工老同志，落实具体措施，报厂（公司）安全科，经现场认可后在报告书上签字，方可动火。
( 3 ）三级动火。中转站除二级外及油、水井口，计量间的动火为三级动火。由施工小队制定安全措施，填写动火报告书，报矿安全组批准后方可动火。
( 4 ）四级动火。在油田内部，易燃易爆区内的一般动火为四级动火。由施工单位定出安全措施，填写动火报告书，由基层小队技术员或队长批准即可动火。
二、流程的防冻
油气田多数处在盐碱、低洼、风砂、寒冷地带，给生产、生活、施工带来诸多不便，稍有马虎就会出现人、畜、设备、设施冻坏或冻结事故。特别是油田生产方面，原油含蜡量高时，在零上 30 ℃ 就凝固，这对油田的安全生产有着特殊的要求，因此防冻是油田一项特殊的重要工作。
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