解決增注泵排出水處理困難的研究與測(cè)試

于春玲 朱高科 周忠軍 唐桂玲 魏鵬

摘 要：油田用高壓增注泵是解決小斷塊低滲油藏完善注采井網(wǎng)的有效手段。但其運(yùn)維管理方面的會(huì)存在一定的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，其主要就是泵排出的污水處理的問(wèn)題。如何將泵排出水進(jìn)行更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保、更有效的處理，是各大油田需要精細(xì)摸索的。通過(guò)利用創(chuàng)新分析思維，為解決增注泵排出水的處理問(wèn)題，提供了有效的方法，實(shí)現(xiàn)了增注泵排出水處理更環(huán)保的同時(shí)，降低了管理成本。對(duì)今后增注泵的運(yùn)維管理具有較大的意義。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新方法;分析;污水;環(huán)保

1 問(wèn)題產(chǎn)生及初步分析

增注泵，與其他注水設(shè)備一樣，其運(yùn)維管理存在的主要問(wèn)題就是泵漏失，而泵漏失的水大部分是經(jīng)過(guò)聯(lián)合站油水分離后的污水，污水中含有一定量的雜質(zhì)、懸浮物和油污，如果增注泵的排出水不進(jìn)行定期處理，不僅會(huì)造成井場(chǎng)水淹影響油田生產(chǎn)，更會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期暴露在地面嚴(yán)重影響周邊環(huán)境，造成土壤和水源的污染，產(chǎn)生安全環(huán)保問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題產(chǎn)生的原因，開(kāi)展了分析討論。對(duì)目前排出水的處理方法進(jìn)行了精細(xì)剖析。

方法一是在周邊建立污水池進(jìn)行定期抽吸。這種方法有效解決了排出水油污污染地面造成的環(huán)保問(wèn)題，從根本上排除了污水水淹地面的可能性，但仍然帶來(lái)了一系列問(wèn)題：一是污水池具有溢流、外溢的風(fēng)險(xiǎn)，特別是雨雪天氣，拉運(yùn)車無(wú)法進(jìn)入井場(chǎng);二是產(chǎn)生較高的拉運(yùn)成本。

方法二是降低密封部位的漏失。這是降低污水排出的有效方法，能夠從上游減少排除水量，避免一定的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。其存在的主要問(wèn)題是維修成本較高（5萬(wàn)元/年/臺(tái)）。

因此對(duì)上述排出水處理方法進(jìn)行了總結(jié)分析，認(rèn)為兩種方法均解決了增注泵排出水處理的一定問(wèn)題，但就處理方法本身，其缺點(diǎn)是：存在一定的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，額外增加了水處理成本，在一定程度上影響了注水時(shí)率。處理方法仍有較大的空間去提升和改善。

2 創(chuàng)新方法分析及求解

如何將增注泵排出污水的系列問(wèn)題解決的更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)、更高效，是本項(xiàng)目的核心。通過(guò)積極選用tris理論等問(wèn)題解決工具，開(kāi)展頭腦風(fēng)暴，提出了可行性意見(jiàn)及相關(guān)方案。

2.1 應(yīng)用因果鏈分析

項(xiàng)目攻關(guān)小組對(duì)排出水處理困難的問(wèn)題進(jìn)行分析，初步原因由增注泵排出水多、環(huán)保要求嚴(yán)、排出水處理成本高3個(gè)原因。通過(guò)應(yīng)用因果鏈分析方法，最終得到11個(gè)導(dǎo)致排出水處理困難的原因，分別為：①自動(dòng)化水平低;②地層高壓低滲;③地層虧空嚴(yán)重;④盤根材質(zhì)差;⑤密封段維修周期短;⑥泵軸易損壞;⑦水源為聯(lián)合站處理后的污水，水質(zhì)差;⑧增注泵地處鹵池、鹽田水不易下滲透;⑨粘土濕潤(rùn)且滲透率低，水不易下滲;⑩罐車?yán)\(yùn)成本高;?維修材料費(fèi)用高。

得到主要方案5個(gè)。

方案一：提高增注泵自動(dòng)化水平，安裝水流量監(jiān)測(cè)儀、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、水位監(jiān)測(cè)儀等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備;

方案二：對(duì)地層進(jìn)行儲(chǔ)層改造，降低注入壓力，降低注入難度;

方案三：提高盤根、泵軸材質(zhì)性能;

方案四：用淺層清水代替聯(lián)合站污水注入;

方案五：改良密封段，延長(zhǎng)維修周期。

為解決增注泵排出水處理困難的問(wèn)題，分兩部分進(jìn)行解決，第一部分是現(xiàn)狀下，對(duì)排出水進(jìn)行高效處理;第二部分是減少泵漏失量。

2.2 應(yīng)用多屏幕法分析

在現(xiàn)有條件下，增注泵排出水的處理是一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)而直接的問(wèn)題。項(xiàng)目攻關(guān)小組針對(duì)上述問(wèn)題，應(yīng)用多屏幕法對(duì)現(xiàn)有水處理的方法，進(jìn)行分析討論，得出以下解決方案：

方案六：設(shè)計(jì)一個(gè)蒸發(fā)器加速蒸發(fā);

方案七：建立一套污水收集系統(tǒng)，集中拉運(yùn);

方案八：將污水泵入集油系統(tǒng);

方案九：水經(jīng)過(guò)濾排入地下、河溝;

方案十：水經(jīng)過(guò)濾泵入注水系統(tǒng)，或加熱爐內(nèi)，進(jìn)行重復(fù)利用。

2.3 利用STC算子進(jìn)行分析

盤根如何進(jìn)行優(yōu)化改良，利用STC算子進(jìn)行分析如下：

①想象盤根尺寸無(wú)限大：應(yīng)用一個(gè)大盤根，保證質(zhì)量好，耐磨損即可;②想象盤根尺寸無(wú)限小：需要配套襯套，或加無(wú)限個(gè)盤根，滿足需求;③想象盤根使用壽命過(guò)短：會(huì)導(dǎo)致水滲流過(guò)快，就需要建立污水收集槽;④想象盤根使用壽命過(guò)長(zhǎng)：減少盤根使用量，降低盤根成本;⑤想象盤根成本較大：選用耐磨損性能好，耐用性強(qiáng)，強(qiáng)度夠的盤根;⑥想象盤根成本較?。罕P根無(wú)限更換，降低更換盤根勞動(dòng)強(qiáng)度。

通過(guò)上述想象及分析，得出以下方案：

方案十一：選用耐磨性好、強(qiáng)度夠、價(jià)格低的盤根。

方案十二：設(shè)計(jì)一種新型盤根盒及盤根座。

方案十三：降低更換盤根勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.4 利用小人法進(jìn)行分析

通過(guò)STC算子這種方法對(duì)盤根進(jìn)行了分析，得出結(jié)論后，繼續(xù)針對(duì)盤根及泵軸這套簡(jiǎn)易系統(tǒng)進(jìn)行形象化的思考。

第一種方法是將縫隙進(jìn)行封堵，降低高壓水的滲入量，從而減少排出水量;第二種方法是想辦法將盤根進(jìn)行擠壓，減少盤根之間的縫隙，從而減少排出水量，可以利用高壓水做到;第三種方法是改變盤根結(jié)構(gòu)，使盤根在受到高壓水的擠壓后變形，自動(dòng)貼附于殼體及泵軸。

得出三個(gè)方案：

方案十四：設(shè)計(jì)一種帶有固體顆粒的密封脂。

方案十五：設(shè)計(jì)一種自壓板，減少盤根間隙。

方案十六：應(yīng)用泛塞封。

2.5 其他發(fā)明原理的應(yīng)用

依據(jù)40個(gè)發(fā)明原理，可提出6個(gè)方案，具體如下：

①依據(jù)局部質(zhì)量原理、組合原理提出方案二十：將泵軸進(jìn)行拆分組裝，把易損部位從主體分開(kāi)，降低更換泵軸費(fèi)用;②依據(jù)多用性原理，提出方案十七：盤根采用具有一定孔隙度的盤根，起到密封作用的同時(shí)，又能使水滲出，起到散熱及潤(rùn)滑效果;③依據(jù)嵌套原理，提出方案十八：設(shè)計(jì)一種有嵌套的盤根盒;④依據(jù)組合原理，提出方案十九：設(shè)計(jì)一種可分開(kāi)的盤根盒;⑤依據(jù)事先防范原理，提出方案二十：設(shè)計(jì)基于增注泵的監(jiān)測(cè)裝置;⑥依據(jù)變害為利原理，提出方案二十一：排出水過(guò)濾后重新利用。

3 技術(shù)方法評(píng)價(jià)結(jié)論

對(duì)上述提出的二十一套方案進(jìn)行合并同類項(xiàng)并分析討論，從安全環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、可操作性三個(gè)角度，以“好、中、差”三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類評(píng)價(jià)。

對(duì)上述方案進(jìn)行總結(jié)歸納，產(chǎn)生6項(xiàng)成果，具體如下：

成果一：優(yōu)選出新盤根材質(zhì)為高強(qiáng)度、耐磨性強(qiáng)、有一定孔隙度、價(jià)格低的盤根--泛塞封;成果二：研發(fā)兩種新型盤根盒，一是小盤根的盤根盒;二是一種可分開(kāi)的盤根盒;成果三：研制成功新型可拆卸泵軸，并去掉格蘭;成果四：研制成一種檢測(cè)裝置;成果五：調(diào)配成新型密封脂，并研制成密封脂加入工具;成果六：編制排出水泵入集油系統(tǒng)工藝方案，并予以實(shí)施。

4 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

目前增注泵排出水困難的問(wèn)題已解決取得了明顯效果。主要有：

①有效減少罐車?yán)鬯拇螖?shù)，降低環(huán)境污染，減少不安全因素，節(jié)約拉運(yùn)成本;②減少增注泵密封部位的漏失量，降低泵的維修費(fèi)用及材料成本;③改變盤根盒內(nèi)部結(jié)構(gòu)、改變格蘭的安裝方式、改變泵軸、盤根的材質(zhì)，從而減少盤根對(duì)泵軸的磨損，延長(zhǎng)材料使用周期，降低增注泵的漏失量，減少更換次數(shù)，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度。

經(jīng)濟(jì)效益方面：年減少罐車?yán)鬯M(fèi)用3.6萬(wàn)元。

運(yùn)用密封脂等密封方式，能有效減少污水漏失量，減少拉運(yùn)臺(tái)班費(fèi)用。節(jié)約材料成本、維修費(fèi)用年節(jié)約10萬(wàn)元。改造前：增注泵內(nèi)泵軸使用壽命短（60天）;價(jià)格高（2100元/根），一年需要用6根，成本支出是1.2萬(wàn)元;改造后：增注泵內(nèi)泵軸使用壽命不變，價(jià)格僅200多元/根，此項(xiàng)一年成本支出是1200多元，成本能有效節(jié)約1萬(wàn)元。

盤根方面：一年一臺(tái)泵僅盤根的費(fèi)用是1.7萬(wàn)元;一年一臺(tái)泵1350元，6臺(tái)泵盤根成本能有效節(jié)約9.6萬(wàn)元。