陳 飛，曹振華，張立松

（中國石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北 潛江433123）

引 言

江漢油田屬于鹽湖沉積盆地，地層水平均礦化度高達 （24.2～32.8）×104mg／L，溶解于井液中的礦物質(zhì)結(jié)晶逐漸析出，堵塞地層或尾管，使得油井減產(chǎn)，嚴重時結(jié)晶鹽附著于桿泵上，易造成鹽卡，致使抽油井停產(chǎn)被迫檢泵，增加生產(chǎn)成本。

江漢礦區(qū)目前油井開井1 056口，其中需要摻水解鹽油井522口，占全廠油井總數(shù)的49.4%，日均摻水量約為1 122m3，尤其以王場、黃場、張港油田結(jié)鹽較嚴重。

現(xiàn)行的油井解鹽方法主要是摻水解鹽，傳統(tǒng)摻水裝置是由鋼罐、旋翼式水表、水嘴等構(gòu)成。但由于摻水水質(zhì)不合格，使水表計數(shù)不準，需要頻繁清洗、校驗、更換旋翼式水表。而且調(diào)節(jié)水量時間較長（平均調(diào)好并檢驗1口井的摻水需要5分鐘左右），摻水池又以鋼質(zhì)材料制成，露天敞口中，內(nèi)壁會因為氧化作業(yè)極易腐蝕、生銹、長青苔，易受到外界干擾，日常清理維護難度大，尤其對于摻水井較多的站來說，巡井維護占用的時間更長。這些都對日常維護和管理帶了難度，所以迫切需要改善目前的摻水現(xiàn)狀。

1 新型摻水裝置結(jié)構(gòu)及原理

新型摻水裝置是由密封式玻璃鋼水箱、Y型過濾器、全自動水位控制閥、浮子流量計摻水水嘴五個部分組成（圖1）。

清水經(jīng)過站內(nèi)清水循環(huán)泵經(jīng)由管線輸送到單井，通過4分控制閘門、雙Y型雜質(zhì)過濾器、全自動水位控制閥進入到容量為1m3的單井清水儲罐中。儲罐中的清水達到水位控制閥液位時，閥體關(guān)閉，水位達到恒定。罐體出水通過4分鍍鋅防銹管、下水調(diào)節(jié)4分閘門、浮子流量計、水嘴進入井筒。

圖1 新型摻水裝置結(jié)構(gòu)圖

1.1 密閉式玻璃鋼水箱

由于以前水箱為敞口鋼罐，內(nèi)壁極易腐蝕、生銹、長青苔，易受到外界干擾，日常清理維護難度大，因此新型摻水裝置選用密閉式玻璃鋼水箱。玻璃鋼材質(zhì)是一種以高分子環(huán)氧樹脂為基體，玻璃鋼或碳纖維等為增強體，經(jīng)過復合工藝而制成的復合材料，是用玻璃纖維增強劑和不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂粘合劑為基本組成。

密閉式玻璃鋼水箱對大氣和水的氧化以及一般濃度的酸堿鹽等多種溶劑具有較強的抵抗能力，所以玻璃鋼水箱不會像鋼罐一樣生銹導致水質(zhì)變差，同時可以阻擋外部環(huán)境中的灰塵與微生物，里面的清水不受陽光直射，水中不易生長青苔，水質(zhì)不會受到影響，同時儲罐具有內(nèi)壁光滑，表面粗糙度低，內(nèi)表面容易清洗。主要特點是：耐腐蝕、保溫、使用壽命長，壽命可達20－30年。

1.2 Y型過濾器

以前摻水是經(jīng)海綿過濾，過濾效果不好，夏季容易長青苔，所以選用密封性好的Y型過濾器。新型過濾器采用金屬材料制成，Y型過濾網(wǎng)式結(jié)構(gòu)。工作原理是：當流體流經(jīng)過濾器時，雜質(zhì)被過濾元件阻擋在過濾器內(nèi)，而過濾后的流體則由過濾器出口排出，達到凈化的目的。維護清洗過濾網(wǎng)拆卸方便，只需要關(guān)閉進口閘門后，取下濾網(wǎng)即可清洗。該濾網(wǎng)網(wǎng)眼是60目，可以將直徑0.3mm的雜質(zhì)攔截在濾網(wǎng)中。從而達到去除來水中的鐵屑等雜質(zhì)（圖2）。

圖2 Y型過濾器結(jié)構(gòu)圖

1.3 水管式浮子流量計

由于以前摻水裝置是用旋翼式水表計量，而摻水量是間接算出流量，費時費力，因此選用直讀式的水管式浮子流量計。水管式浮子流量計是變面積式流量計的一種，它是由一個錐形管和一個置于錐形管內(nèi)可以上下自由移動的浮子構(gòu)成。浮子流量計本體可以用兩端螺紋連接，垂直安裝在測量管道上。當流體自下而上流入錐管時，被浮子截流，這樣在轉(zhuǎn)子上、下游之間產(chǎn)生壓力差，浮子在壓力差的作用下上升或是下降，這時在浮子上的力共有3個：流體對浮子向上的動壓力（與流體流速有關(guān)）、浮子在流體中向上的浮力和浮子自身向下的重力（圖3）。

圖3 浮子流量計結(jié)構(gòu)圖

當3個力平衡時即，重力＝浮力＋動壓力時浮子就穩(wěn)定在錐形管中的某一個位置。對于不同型號的浮子流量計而言浮子的重力與自身結(jié)構(gòu)造成的浮力已經(jīng)確定，浮子在錐形管中的位置僅有向上的動壓力決定，這樣浮子的位置就與流體的流量形成正比的關(guān)系，流量越大浮子的位置也就越靠上，這就是浮子流量計的工作原理。

工作參數(shù)：壓力范圍：0.02～1.0MPa，適用于來水壓力，適用介質(zhì)溫度0℃～60℃，由于材料選取為PE材料，適用于江漢油區(qū)的氣候條件。

1.4 全自動水位控制閥

全自動水位控制閥采油PE材料。它的的工作原理是當水箱或水箱內(nèi)水位下降時，閥腔內(nèi)浮子下沉，帶動杠桿，打開控制閥的先導孔，受管道內(nèi)水壓作用，將控制閥的密封面打開，水便從控制閥流出；當水位上升到控制線時浮子上升，觸動杠桿，關(guān)閉先導孔，閥腔開始注滿水，將控制閥的密封面封閉，控制閥立即停止供水。全自動水位控制閥系傳統(tǒng)浮球閥的換代專利產(chǎn)品，適用于各種高位水箱、水箱、水塔的自動供水系統(tǒng)。

技術(shù)參數(shù)：適用介質(zhì)：普通自來水；工作壓力范圍：0.02～1.0MPa滿足油井來水壓力；適用介質(zhì)溫度：≤60℃，由于材料選取為PE材料可以適用于江漢油區(qū)的氣候條件。

1.5 摻水水嘴

水嘴大小與摻水量匹配。江漢采油廠嚴格按照摻水量的大小，選擇匹配的水嘴，水嘴的定制的標準嚴格按專業(yè)技術(shù)指數(shù)要求（表1）。

表1 摻水量與水嘴孔徑對應(yīng)表

水嘴按實際生產(chǎn)要求，做成活扣可按摻水量不同進行快拆更換水嘴。

2 新型摻水裝置使用前后效果對比分析

傳統(tǒng)摻水裝置是在油井井口處安裝一個敞口鋼制水箱，通過旋翼式水表計量給油井摻水解鹽。過濾采取簡易敞口海綿過濾。為保證摻水水質(zhì)，過濾海綿要周期更換，水箱需要周期清理。計量采取旋翼式水表，調(diào)整摻水時間較長，從現(xiàn)場使用來看精度不能滿足生產(chǎn)的需要。

敞口式鋼罐由于其材質(zhì)是鐵，浸泡在水中容易生銹，生銹后會成為三氧化二鐵，使水質(zhì)變差。鋼罐中的鐵在水中生銹實際上涉及原電池反應(yīng)。鐵與碳形成原電池（因為鐵不不純的，里面含有C等其它元素）。反應(yīng)方程式是：

Fe2O3是鐵銹的主要成分，在鋼罐中使水質(zhì)發(fā)黃變差。

3 新型摻水裝置的主要優(yōu)點

3.1 降低勞動工作量，提高勞動效率

目前使用新型摻水裝置工作量減半，工作效率翻倍。新型摻水裝置巡查和調(diào)水量工作量由原來的20 min左右減少為10min（表2）。

表2 單井摻水調(diào)水工作量對比表

一般油井傳統(tǒng)摻水裝置鋼板摻水箱清理周期為0.5次／月，累計一年清理6次，每次清理時間為8個小時，兩名職工操作，一名員工在水箱內(nèi)部清理，另一名員工在外部清理并做好監(jiān)護工作，整個過程有清理水箱、曬干、刷防銹漆、外壁刷漆、最后安裝附屬部件等工序。

而玻璃鋼摻水箱清理周期在6次／年，每次耗時1小時，而且清理的時間僅是清理Y型過濾器濾嘴、擦拭玻璃鋼罐內(nèi)壁、清理浮子流量計內(nèi)壁等簡單工作，單井工作時間僅需1小時（表3）。

表3 單井摻水箱清理防腐工作量對比表

如果采油廠522口摻水井全部推廣使用新型摻水裝置，則較以前一年巡井時間和清理時間節(jié)約53 766小時，折算勞動力費用為129.2萬元（一年一人按正常上班260天，每天上班8小時，一年一名員工5萬元工資）（表4）。

表4 全廠推廣新型摻水總成節(jié)約工作量及費用對比表

3.2 提高摻水水質(zhì)，精細調(diào)整摻水量

傳統(tǒng)摻水箱采用鐵為原料并且不密閉，不達標的水質(zhì)也造成了傳統(tǒng)的旋翼式水表經(jīng)常聚集雜質(zhì)造成水表每天顯示數(shù)據(jù)誤差遠高于允許誤差0.4m3，達不到精細摻水工作的要求。新型摻水裝置從提高摻水水質(zhì)和精細摻水量兩個方面都有相應(yīng)的措施。

水質(zhì)較以膠得到改善，來水經(jīng)過雙Y型過濾器過濾水質(zhì)，密閉玻璃鋼罐不會產(chǎn)生鐵銹與青苔，摻水量誤差較小，全自動水位控制閥可以保證玻璃鋼罐內(nèi)水位恒定，下流的浮子流量計的系統(tǒng)誤差在0.2m3／d以下，較好地滿足生產(chǎn)需要。

2.3 減少成本消耗，保證安全生產(chǎn)

傳統(tǒng)摻水裝置的維護成本包括：每年過濾海綿、清摻水箱防銹漆、每年每口井需要更換1－2塊旋翼式水表，一年約240元／井。

新型摻水裝置的消耗包括：Y型過濾器濾網(wǎng)、自動液位閥、浮子流量計，一年約100元／井（表5）。

表5 全廠推廣新型摻水總成節(jié)約維護費用對比表

從上表可以看出全區(qū)摻水井每年在節(jié)約成本和維護消耗費用方面約7.3萬元。

新型摻水裝置采用玻璃鋼，該裝置清理不存在刷漆等工序，對職工身體傷害較低，同時節(jié)約了廢水成本。

2013年6月15日黃斜53井由于傳統(tǒng)摻水裝置摻水不及時造成油井鹽卡，整個檢泵費用約15萬元，耽誤產(chǎn)量18t（9萬元），累計損失24萬元。根據(jù)全廠近幾年由于摻水不及時導致作業(yè)油井至少有3口油井，其損失約72萬元。

綜上所述，如果全廠全部推廣新型摻水裝置從節(jié)約勞動力費用129.2萬元，節(jié)約成本及維護費用7.3萬元，降低摻水不及時鹽卡井數(shù)節(jié)約成本72萬元三個方面，全廠所有摻水油井年節(jié)約費用208.5萬元。

4 結(jié)束語

該新型摻水系統(tǒng)，現(xiàn)場試驗35口井，從目前使用情況來看，新型摻水裝置不僅達到精細摻水解鹽的目的，同時維護簡單，管理方便，維護費用降低，大幅度減輕了工人勞動強度，提高了工作效率，提升現(xiàn)場管理水平。從目前油區(qū)前線操作員工缺員問題較為突出，該新型摻水裝置自動化程度高，有效地減輕員工工作量和減少人員，進一步適應(yīng)于無人值守新形式。

［1］齊春海.用多級清水過濾器改善引用水水質(zhì)［J］.油氣田地面工程，2007，26（01）：32.

［2］戴頌周，盧明昌.玻璃鋼罐應(yīng)用于含油污水處理站［J］.油氣田地面工程，2007，26（11）：27－28.

［3］梁志全.油套環(huán)空摻水優(yōu)選模式的建立與應(yīng)用［J］.內(nèi)江科技，2011（02）：113.