注水井洗井車的研究與應(yīng)用

曹玉倩(大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163000)

1 油田注水井清洗現(xiàn)狀

注水井在長期的注水過程中，所含雜質(zhì)在井簡油層附近不斷聚集，甚至堵塞地層，使地層吸水能力下降、注水壓力升高，影響了水井的正常注水。為確保正常注水，提高水驅(qū)開發(fā)效果，實現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)，須定期對注水井進(jìn)行清洗。近年來受環(huán)保和安全需求，朝陽溝油田注水井洗井受到限制，只能利用罐車?yán)\洗井，這種洗井方式洗井過程不連續(xù)，洗井只能保證測試工具下井，但水質(zhì)不能保證，且洗井不徹底，水井失洗嚴(yán)重。由于注水井欠洗，井筒內(nèi)污油及雜質(zhì)逐步增多，近井地帶及堵塞器處結(jié)垢日趨嚴(yán)重，導(dǎo)致測試?yán)щy，作業(yè)井逐年增多。導(dǎo)致欠注井增加，由于注水井欠注，地層能量嚴(yán)重不足，低壓層大量吸水，油井含水上升快，遞減快，嚴(yán)重影響開發(fā)效果。

2 移動式洗井車的構(gòu)造及工作原理

移動式洗井車采用重型汽車6×6的底盤為安裝基座，其主要由水處理系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及管匯系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成，其中五柱塞注水泵作為洗井動力，并在汽車發(fā)動機旁裝一個取力器和變速箱，為五柱塞注水泵提供動力。另外還附帶安全防護(hù)設(shè)備。

2.1 水處理系統(tǒng)

(1)減壓系統(tǒng)。將注水井返出污水壓力由15～20 MPa通過高壓過濾器(主要過濾較大的泥和顆粒，保證減壓閥正常工作)以及減壓閥安全降低到出口壓力為1.2～1.0 MPa，該系統(tǒng)不因出口壓力變化而改變流量。

(2)三相分離器。油田注水井含油污水經(jīng)減壓系統(tǒng)減壓后，由進(jìn)水口進(jìn)入三相分離板區(qū)，油珠垂直向分離板上部移動，泥及固體顆粒向分離板的底部移動，分離液從出口處流出，從而達(dá)到油、水、固體物質(zhì)初步分離。

(3)水力旋流除砂器。來水由進(jìn)水口進(jìn)入，在渦殼內(nèi)部形成加速的旋流，在下錐體段，在液流高速旋轉(zhuǎn)時，由于兩種互不相容的介質(zhì)的密度不同，從而產(chǎn)生的離心加速度也不同，即產(chǎn)生的離心力不同，因此產(chǎn)生分離，較大的固體顆粒被甩向器壁，并在其本身的重力的作用下沿器壁向下滑動，隨濃液從排沙口排出進(jìn)入儲砂罐；儲砂罐內(nèi)的水通過旁通進(jìn)入水力旋流除油器；較小的懸浮顆粒旋轉(zhuǎn)到一定程度后隨二次渦流由排水口排出，進(jìn)入下一級。

(4)水力旋流除油器。固液分離器排出的分離液進(jìn)入一級油水分離器進(jìn)行油水分離。由于水和油及微小懸浮顆粒的密度差及離心的作用。使水緊貼旋流器管內(nèi)壁而油和微小懸浮顆粒則向中心低壓區(qū)聚集，并向后從溢流口排出分離液中95%的浮油，同時除油后的分離液由一級進(jìn)入二級水力旋流油水分離器，繼續(xù)進(jìn)行除油和除微小懸浮物。處理后的水進(jìn)入清水箱，清水箱中的濾后水再由五柱塞泵輸送進(jìn)入高壓井口套管，形成循環(huán)洗井作業(yè)。這樣處理后的液體已完全達(dá)到注水井注水水質(zhì)的要求。

2.2 傳動系統(tǒng)

將發(fā)動機動力通過全功率取力器、傳動軸、變速箱、聯(lián)軸器傳送給五柱塞注水泵。

2.3 管匯系統(tǒng)

主要具有液體流向控制、輸送等功能。

2.4 控制系統(tǒng)

主要進(jìn)行五柱塞注水泵過載保護(hù)工作。五柱塞泵的最大工作壓力為(20 MPa)，當(dāng)五柱塞泵工作壓力超過設(shè)定壓力時，安全閥自動排壓，五柱塞泵壓力下降，將起到過載保護(hù)作用。

3 移動式洗井車的工藝流程及性能特點

3.1 工藝流程

注水井移動式洗井車的基本工作流程為：注水井油管放空閥返出的含油污水首先進(jìn)入移動式洗井裝置的減壓系統(tǒng)進(jìn)行減壓，減壓后含油污水進(jìn)入三相分離器進(jìn)行油、泥、水初步分離，分離液接著進(jìn)入兩級水力旋流除砂器，主要將小顆粒的泥沙和懸浮物除去；隨后進(jìn)入二級水力旋流除油器，去除其中大部分油粒、懸浮物。處理后的水進(jìn)入清水箱，清水箱中的濾后水再由五柱塞注水泵注入井口套管，形成循環(huán)洗井作業(yè)。當(dāng)洗井裝置進(jìn)出口水質(zhì)達(dá)到要求的指標(biāo)后，即可停止洗井作業(yè)[1]。

3.2 性能特點

移動式洗井車具有洗井時間短、洗井過程對注水系統(tǒng)、集油系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)沒有影響、無鋪設(shè)洗井流程、機動性強等特點。移動式洗井車屬于車載式可移動水處理設(shè)備。采用越野型、自走式底盤，能適應(yīng)油田道路和移動作業(yè)。自帶一個8 m3清水箱和一個2 m3集油箱，既節(jié)省施工設(shè)備、降低作業(yè)成本，又能保證連續(xù)洗井作業(yè)。采用底盤發(fā)動機作為污水處理設(shè)備的動力，能克服注水井井口無電源設(shè)備的弊端。整車的污水處理設(shè)備能有效地清洗注水井，節(jié)省注水用水，節(jié)省投資，并能避免直接外排造成環(huán)境污染。取得了良好的洗井效果。

(1)在除機雜方面，采用旋流除砂器確保處理水質(zhì)。

(2)在除油方面，采用旋流除油器，減少了設(shè)備占用空間，增大了污油箱容積，使沉降器排污徹底，保證了沉降器的有效沉降空間和沉降效果，減輕了后續(xù)濾罐的運行負(fù)荷，提高了除油效率。

(3)水處理流程先進(jìn)，適應(yīng)性強。針對不同的詵井返出液情況，可分別對一級過濾器、精細(xì)過濾器、液一液旋流器、管式沉降器、聚結(jié)除油器進(jìn)行超越，在達(dá)到處理水質(zhì)的情況下，保護(hù)水處理設(shè)備。保證設(shè)備長期穩(wěn)定運行[2]。

4 移動式洗井車現(xiàn)場試驗情況

對某礦的A井、B井應(yīng)用移動式洗井車進(jìn)行洗井作業(yè)。選取試驗井的基本運行參數(shù)如下：

4.1 洗井過程

對A、B注水井進(jìn)行洗井試驗，將洗井裝置與罐車就位，將洗井車?？吭诰嗑? m的平地上，車尾朝注水井高壓閥門背面或側(cè)面。將注水井停注，放掉封在管路中的存壓，拆卸補水口、進(jìn)水口、出水口上的堵頭，裝洗井車高壓軟管接頭，連接好進(jìn)出水管線。另外，為了防止高壓軟管卡套滑脫造成人身傷害，還需要在高壓軟管兩端裝安全防護(hù)鏈卡。起泵前需要先給清水箱補水，補水來自配水間，關(guān)閉注水井生產(chǎn)閥門，使配水間來水進(jìn)入洗井裝置水箱。其中A注水井流量為11.4～30.0 m3/h，B注水井流量為25.3～32.0 m3/h。待水箱上水結(jié)束，關(guān)閉注水井來水閥門，導(dǎo)入洗井流程，開始洗井。啟動注水泵，A注水井流量18～20.96 m3/h，注水泵出口壓力11.0 MPa。B注水井流量為17～22.6 m3/h，注水泵出口壓力12.5 MPa。之后進(jìn)行循環(huán)洗井，洗井時間為4 h。

洗井開始時用肉眼觀察，從井口返出的循環(huán)水中油和懸浮物含量很高。洗井循環(huán)后，發(fā)現(xiàn)水樣明顯變清，油和懸浮物明顯減少。通過過濾器處理后，水質(zhì)外觀宛如純凈水。經(jīng)過1～2 h之后進(jìn)出注水井的流量基本相同，3～4 h后進(jìn)出注水井的水質(zhì)也基本一致[3]。

4.2 洗井效果

應(yīng)用移動式洗井裝置對A和B注水井進(jìn)行洗井，達(dá)到了以下效果：

(1)不排放污水，經(jīng)洗井車處理后的水達(dá)到了注水站來水水質(zhì)，滿足了環(huán)保要求。

(2)含油和懸浮物明顯減少。A井懸浮物顆粒含量為864 mg/L，經(jīng)洗井車處理后，下降為80 mg/L；B井含油達(dá)284.4 mg/L，井口出水含油為2.68 mg/L。

(3)洗井后注水井吸水能力普遍得到提高。A井油壓下降0.8 MPa，洗井后回收油量可達(dá)3.5 t，B井油壓下降0.9 MPa，洗井后回收油量可達(dá)3.0 t。

5 結(jié)語

5.1 結(jié)論

(1)移動式洗井車可以達(dá)到洗井的目的。利用配水間來水通過洗井車洗井，經(jīng)過4～5 h進(jìn)出注水井的水的水質(zhì)就可以基本相同。一口井通過洗井可以洗出3～3.5 t油。

(2)移動式洗井車現(xiàn)場操作簡便：洗井車、罐車、注水井之間洗井工藝管線連接需要30 min左右；洗井裝置進(jìn)水需要30～40 min；洗井作業(yè)需要3～4 h。

(3)移動式洗井車洗井與罐車洗井對比：一是移動式洗井車洗井比罐車洗井徹底，可以把井底大部分污染物清洗干凈，罐車洗井只能通過泄壓帶出污染物，達(dá)不到清洗的目的；二是移動式洗井車清洗一口井排入系統(tǒng)的液量為8～10 m3，洗井排入地面系統(tǒng)的液量少，基本不增加地面系統(tǒng)負(fù)荷。罐車洗井排入系統(tǒng)的液量為24～36 m3[4]。

5.2 建議

(1)移動式洗井車與注水井之間連接的高壓管線，應(yīng)根據(jù)注水井位置和井場情況配備相應(yīng)的長度管線。從某油田的注水井情況看配備10.0 m、30.0 m、50.0 m長度的三套高壓管線，這樣就可以滿足洗井裝置洗井要求。

(2)移動式洗井車與罐車之間的排污管線應(yīng)從現(xiàn)在的4.0 m增加到8.0 m。

(3)車載注水泵應(yīng)設(shè)置流量相同壓力不同的洗井級配。比如流量為25 m3/h時，壓力設(shè)為9.0 MPa、10.0 MPa、11.0 MPa、12.0 MPa等級配，以便洗井操作。

(4)由于某油田開采年限比較長，井中懸浮物顆粒比較細(xì)小，洗井車通過離心分離技術(shù)不易將懸浮物從水中分離出來，這樣注入水與吐出水中懸浮物含量容易超標(biāo)。為解決這個問題，建議在洗井過程中加入一定量絮凝劑，運行40 min左右即可。