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        注水井洗井車的研究與應(yīng)用

        2021-01-08 21:57:26曹玉倩大慶油田有限責(zé)任公司黑龍江大慶163000
        化工管理 2021年12期
        關(guān)鍵詞:注水泵罐車洗井

        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(zhǎng)期的注水過程中,所含雜質(zhì)在井簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn),須定期對(duì)注水井進(jìn)行清洗。近年來(lái)受環(huán)保和安全需求,朝陽(yáng)溝油田注水井洗井受到限制,只能利用罐車?yán)\(yùn)洗井,這種洗井方式洗井過程不連續(xù),洗井只能保證測(cè)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(cè)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(dòng)式洗井車的構(gòu)造及工作原理

        移動(dòng)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(dòng)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(dòng)力,并在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)旁裝一個(gè)取力器和變速箱,為五柱塞注水泵提供動(dòng)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(dòng),泥及固體顆粒向分離板的底部移動(dòng),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(lái)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(shí),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(dòng),隨濃液從排沙口排出進(jìn)入儲(chǔ)砂罐;儲(chǔ)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(jí)。

        (4)水力旋流除油器。固液分離器排出的分離液進(jìn)入一級(jí)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(shí)除油后的分離液由一級(jí)進(jìn)入二級(jí)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(dòng)系統(tǒng)

        將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過全功率取力器、傳動(dòng)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(shí),安全閥自動(dòng)排壓,五柱塞泵壓力下降,將起到過載保護(hù)作用。

        3 移動(dòng)式洗井車的工藝流程及性能特點(diǎn)

        3.1 工藝流程

        注水井移動(dòng)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(dòng)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(jí)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(jí)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(diǎn)

        移動(dòng)式洗井車具有洗井時(shí)間短、洗井過程對(duì)注水系統(tǒng)、集油系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)沒有影響、無(wú)鋪設(shè)洗井流程、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。移動(dòng)式洗井車屬于車載式可移動(dòng)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(dòng)作業(yè)。自帶一個(gè)8 m3清水箱和一個(gè)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(dòng)機(jī)作為污水處理設(shè)備的動(dòng)力,能克服注水井井口無(wú)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(jī)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(yùn)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(qiáng)。針對(duì)不同的詵井返出液情況,可分別對(duì)一級(jí)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(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

        4 移動(dòng)式洗井車現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

        對(duì)某礦的A井、B井應(yīng)用移動(dòng)式洗井車進(jìn)行洗井作業(yè)。選取試驗(yàn)井的基本運(yùn)行參數(shù)如下:

        4.1 洗井過程

        對(duì)A、B注水井進(jìn)行洗井試驗(yàn),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(bǔ)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(bǔ)水,補(bǔ)水來(lái)自配水間,關(guān)閉注水井生產(chǎn)閥門,使配水間來(lái)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(lái)水閥門,導(dǎo)入洗井流程,開始洗井。啟動(dòng)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(shí)間為4 h。

        洗井開始時(shí)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(dòng)式洗井裝置對(duì)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(lái)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(yǔ)

        5.1 結(jié)論

        (1)移動(dòng)式洗井車可以達(dá)到洗井的目的。利用配水間來(lái)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(dòng)式洗井車現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)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(dòng)式洗井車洗井與罐車洗井對(duì)比:一是移動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(chǎng)情況配備相應(yīng)的長(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)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(jí)配。比如流量為25 m3/h時(shí),壓力設(shè)為9.0 MPa、10.0 MPa、11.0 MPa、12.0 MPa等級(jí)配,以便洗井操作。

        (4)由于某油田開采年限比較長(zhǎng),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(lái),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(gè)問題,建議在洗井過程中加入一定量絮凝劑,運(yùn)行40 min左右即可。

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