学文网摘 要：液体输送过程中，当稳定状态受到破坏，压力发生瞬变时，会发生水击现象、多泵站长距离的密闭输油管道和高低压注水管道中都有可能发生水击现象。发生水击的物理原因是液体具有惯性和粘性，其特征是流速和压强发生急剧变化。根据水击现象的诱发因素，提出了具体的水击的预防措施，即压强自动保护、压强自动调节和液流泄放。
关键词：管道 井筒 水击 破坏 原因 分析 措施
一、常见输液管道中的水击现象
（1）目前埕岛油田输液管网现状
它的主要优点就是：（1）易于外输管理；（2）对设备的要求降低；（3）对一些突发事件能赢取时间。当然缺点也是非常明显：（1）在外输过程中油温降的比较快；（2）中间环节加多，需要管理人员增加，加大了成本；（3）中间环节多，容易引起一些设备的故障；（4）需要人员对平稳外输进行闸门及时调节，保持大罐液位等。
（2）多泵站长距离的密闭输油管道
“从泵到泵”的输送是长输油管线中全线统一的密闭输送系统，即除首末两站外，中间各站的油罐都取消，由泵出口直接泵入下一泵站的入口，是一种较先进的长距离输油方式。这种输油方式可以减少原油的热耗散，充分利用原油从泵站到下一泵站的剩余能量，可节省大量能源。现在我们在长距离输油时已采用从泵站到泵站的密闭输油工艺。
目前，海上中心平台“从罐到泵”的外输方式，而且为保证平稳外输、和注水平稳，给离心式外输泵、注水泵加装合适的变频装置。这样即能保证原油外输、注水平稳，又起到了设备保护和节能的效果。
（3）长距离顺序输送管道
顺序输送是指在同一条管道内按一定的顺序连续输送几种油品。由于管道内存在几种物理性质不同的油品，从而引起管道的水力工况变化比较复杂，特别是当两种不同的油品界面通过离心式输油泵时，会引起泵的运行控制条件发生变化，给管路的安全带来影响。油品交替完成之后，输油泵又回到正常工作点。这表明，当输送物质交替时间很短时，输油泵的工作点会大大偏离额定工作点，这种偏离对输油泵的正常工作影响很大，容易引起泵的汽蚀、泵机组的过载和因流量低于允许最小工作流量而停机。
（4）高压注水管道
根据各油层吸水能力的不同，我们采用了适合埕岛油田使用的高压注水方式，以改善不同渗透层的吸水指数和吸水层厚度。由于注水管网是彼此连通的压力系统，所以从注水站一直到注水井下的注水目的层，无论哪个部位出现问题，都会波及整个管网，引起其他井内的压力瞬变及注水量的突然改变，排出、吸入压力的瞬变波动使泵和动力机的负载不均匀，可能造成管线破裂、泵的机件（如泵阀）损坏和紧急停泵等重大事故。
二、水击现象的诱发因素
阀门的正常启闭和调节，阀门事故的开、关和阀瓣的损坏脱落。在注水管网中存在多环节的注水控制因素，这些因素在对水井的合理注水、控制方面起到关键作用，但是也是这些环节是造成水击的原因。还有就是在进行倒灌、洗井、测试时不正确的闸门操作对油水井的封隔器、井筒等造成的损害，所谓“环节越多，隐患环节越多，越难管理”。
注水泵的正常和事故启动和停止。现在中心一平台有1台30m3/h柱塞泵，1台80m3/h离心式泵。柱塞泵是现在注水工作中使用较多的泵型，该泵型的优点就是稳压效果好，在管线超压、欠压时不易受到损坏，在目前使用中存在缺点主要为最大排量低，无法满足调配、增注需要。离心式泵主要存在操作比较复杂，不易控制大排量缺点。
注水干线压力的变化及波动因素。因为我们注水管线在使用一段时间后出现管线脏等现象。为此我们制定了月冲洗干线的规定。我们在进行干压冲洗管线时，为了能够更好的达到管线冲洗彻底效果，使用了变压操作，即进行瞬时改变管线压力、排量的办法。这种办法液体弹性波是流变学特性的一种宏观反映，在管道中应用其进行除垢，实际上是利用了流体瞬变，即流体的振荡运动和水锤。由于水锤的作用，流体压力波高速传播，在低频源扰动下，管路各点具有较高的频率响应，波的反射入射特性内部矛盾的相互作用，可发展为自行调制的脉动，从而使管道内的输送流体产生振荡压力波。随着这种波的传播，管壁将相应地产生管壁应力波亦开始相互作用并传播。管壁这种交替的微小的塑性变形对于附着的垢质来说，将产生一定的裂纹、破碎、剥离及脱落作用〔这样虽然管线冲洗干净了，但是管线上的压力、流量变化使管线受到水击损害，致使管线上的闸门等设备损坏。
泵、透平转轮和叶片的不稳定性振动。由于泵的安装、工况等因素造成的管线中的注水水柱随着泵、透平转轮和叶片的不稳定振动，管线中出现脉冲式压力波动，这样随着时间的持续，管线、闸门等会出现老化现象，致使设备损坏。
管道的事故堵塞和泄漏因素。在我们的平时管理中堵塞事件未发生过，但是因为平台的***桩晃动造成注水管线的断裂事件就在CB22B发生了三次，这样突然的管线泻压，对中心平台的注水泵、电机、管网中的闸门等设备均造成了冲击。
负压波使产生的空泡溃灭等。像在原先处理中心二号处理的水中由于含有气泡，致使注水管线中运动产生集合，生成大型气包，从而有可能生成间歇流，在运动中这些间歇流会在注到水井或放空时产生大面积空泡溃灭，这样就会致使管线、、闸门、井下工具等设备受到损坏。
三、水击现象的预防措施
压强自动保护是在泵站进站压强和排出压强超过规定极限时自动切断机组电源，消除增压根源的一种保护措施；
压强自动调节即根据进站压强的变化来调节输液泵机组的转速和出口阀的开度来调节输液量，使输液泵的入口压力维持在给定范围；利用出站压力调节阀来控制出站压力，使流量稳定，避免出现泵的工作点幅度偏移。
液流泄放是指水击时在超压点把部分甚至全部液流泄放到常压罐中，以减轻和消除流速的变化和线路的充装作用。另外，若采用自动化程度较高的全线自动控制的方法控制水击，便有利于采取有效的应急措施。目前中心一采用此法。
合理控制切换阀门的切换时间，使输液泵与管线、管线与井充液过程为一个渐变过程。在进行闸门调节操作时也应该严格按照“慢开关，先平压”的原则进行操作。
既我们针对“点多隐患广”这一现象，尽量简化流程。针对平台晃动和管线在受到水击时会变形的现象，对平台管线进行安装了管线补偿器、万向节，有些进行了***桩加固改造对管网进行保护。
按油品的物理和化学性质相接近的程度来安排输送顺序，减小初始混油段内的油品的密度梯度，从而减小油品界面通过离心式输液泵时的压力变化。
针对离心式外输泵、注水泵加装合适的变频装置。
若密度差较大的两种油品不可避免同管道输送，可在二者中间增加隔离液，以达到油品界面通过离心式输液泵时压力变化减小的目的。例如，实际运行中，在汽油和柴油之间以煤油作为隔离液。
对于注水管网，根据其特殊性，可以安装排出空气包和吸入空气包，其次要加强注水生产管理，包括注水泵站的管理，确保泵压稳定；做好注水井动态分析，及时发现故障，及时采取措施。
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