提高循環洗井車利用率

中國石油大慶油田有限責任公司第七采油廠 工藝QC小組

（黑龍江 大慶 163453）

提高循環洗井車利用率

中國石油大慶油田有限責任公司第七采油廠 工藝QC小組

（黑龍江 大慶 163453）

1 小組概況

小組概況（表1）。

2 選題理由

中國石油大慶油田第七采油廠考核指標——單臺循環洗井車年利用率50%以上。

采油礦洗井車使用現狀——按照車隊管理要求，單臺洗井車每天洗井1口。2010年有工作日246個，應洗井數為246井次，而實際完成洗井108井次,全年利用率為43.9%（表2）。

循環洗井車的技術優越性——目前，油田常規罐車洗井需污水外排，且存在罐車拉運費和污水處理費，洗井成本高且環保性差。而循環洗井車洗井后，直接將處理后的合格水回注，不存在罐車拉運和污水處理，洗井成本低且不產生污水外排，符合油田正在推廣的節能環保型洗井理念。2種洗井方式對比（表 3）。

表1 小組的基本情況

因此，小組成員經過研究選定課題“提高循環洗井車利用率”。

3 設定目標

根據第七采油廠循環洗井車考核指標，活動目標設定為：將循環洗井車年利用率提高50%以上。

4 目標可行性分析

影響洗井車利用率的因素有：洗井裝置故障、井場條件不具備、車輛故障和其他因素。小組根據所取得的數據，作了統計表（表4）。

從表4中可以看出，洗井裝置故障因素占到63.77%，是造成循環洗井車利用率低的主要問題。小組成員針對主要問題進行了深入分析，其中洗井裝置故障受溫度影響情況見表5。

從表5中可以看出：-15～0℃影響洗井數為29井次，如果能將循環洗井車的適用溫度提高到-15℃以上，循環洗井車將有能力進行此29井次洗井，即全年完成洗井137井次，循環洗井車利用率為55.7%，進而實現目標值。

表2 影響循環洗井車利用率調查統計表

表3 兩種洗井方式對比表

表4 影響循環洗井車利用率調查統計表

表5 2010年洗井裝置故障受溫度影響情況統計表

工藝QC小組成員曾承擔并完成了 “超導化清車冬季洗井保溫技術研究”項目，具備該類問題處理經驗，有能力將循環洗井車適用溫度提高到-15℃以上，實現小組活動目標。因此，設定目標可行。

5 分析原因

針對“洗井裝置故障”這一主要問題，QC小組召開了“諸葛亮”會，從人員、環境、方法、洗井液4個方面，綜合考慮了造成洗井裝置故障的各種因素，并繪制了分析樹圖（圖1）。

6 確定主要原因

為了確定以上末端因素是否是要因，小組成員針對“洗井裝置故障”的7個末端因素進行了一一確認，在2011年2月27日、2月28日、3月1日和3月4日進行了4次試驗性現場洗井。

6.1 確認一：員工操作不熟練

循環洗井車操作執行的是油田公司質量標準部門下發的 《DQG5200TJC型洗井車注水井循環洗井操作規程》。2011年2～3月間4次試驗性洗井中，小組成員對循環洗井車崗位工人洗井操作情況均進行了檢查，未發現員工操作不熟練情況，并通過現場隨機提問的方式對崗位員工洗井操作進行了考查，發現崗位員工對操作規程掌握較好。同時，小組成員還翻閱了2010年20井次循環洗井車操作記錄，未發現員工操作不熟練情況。

結論：員工操作不熟練不是主要原因。

6.2 確認二：無壓力液位監測設備

洗井中，由于沒有液位監測設備，洗井裝置前箱液位高度變化不能及時發現，易造成溢箱情況，導致短路事故，損害散熱器等周邊設備；由于沒有壓力監控設備，大泵容易超壓工作，損害設備，造成洗井裝置故障。2011年2～3月間4次試驗性洗井中，均出現此情況。

結論：無壓力液位監測設備是主要原因。

6.3 確認三：分離器無保溫措施

無動力油水分離器具有分離固體雜質和油污的作用，能夠及時對油污及泥沙進行排除。由于循環洗井車分離器裸露在外界環境下，0℃以下條件時，分離器內液體結冰致使分離器不工作，油水分離效果無法實現。2011年2～3月間，4次試驗性洗井中，均出現此情況，導致洗井裝置故障，洗井無法進行。

結論：分離器無保溫措施是主要原因。

6.4 確認四：閘門無保溫措施

循環洗井車共有閘門14個，在這些閘門的控制下，洗井車分離油污、泥沙，凈化水質的功能得以實現。由于閘門裸露在外，0℃以下條件時，當閘門處于靜止狀態時，閘體內附著水極易結冰，導致閘門凍住，洗井流程無法通過閘門控制，洗井無法進行。2011年2～3月間，4次試驗性洗井中，均出現此情況，導致洗井裝置故障，洗井無法進行。

結論：閘門無保溫措施是主要原因。

6.5 確認五：泵口水未充分排凈

大泵吸入口是整個循環洗井通道的入口，它的暢通與否對循環洗井起決定性作用。0℃以下條件時，由于上次洗井后，大泵未將水排凈，泵口處殘余部分水結冰后使泵口堵死，造成洗井無法正常進行。

小組成員于2011年2月27日進行洗井試驗后，確認了此問題。在2月28日洗井試驗中，通過使用放空閘門，將大泵處的殘余水排凈，在3月1日及3月4日洗井試驗中，再未出現泵口結冰堵死情況，找到了問題解決方法，避免了該問題的重復發生。

圖1 洗井裝置故障樹圖

結論：泵口水未充分排凈不是主要原因。

6.6 確認六：管內水未充分排凈

高壓膠管是連接洗井車和水井井口的通道，2條膠管有一條堵死則無法構成循環，洗井無法進行。0℃以下條件時，由于上次洗井后，管內殘余部分水結冰后使管線堵死，造成洗井無法正常進行。

2011年2月2 8日洗井試驗中出現了此問題，小組成員經過研究分析，認為崗位工人洗完井后，將高壓膠管直接裝車，未考慮到管內殘余水結冰的情況，因而未進行有意識的放凈。3月1日洗井結束后，崗位工人將管內水充分放凈后，在3月4日洗井中未出現此問題，從而避免了該類問題的重復發生。

結論：管內水未充分排凈不是主要原因。

6.7 確認七：洗井液不防凍

循環洗井液主要由藥劑基液、陽離子活性劑、絮體交聯劑等組成，能快速吸附油滴及分散粒子，促使油滴聚集，吸附多個膠體離子后能快速使絮體上浮，除油和機械雜質效果好，同時具備殺菌能力。

常規循環洗井液是在常溫下（15℃）配制的，油水分離效果較好，能夠滿足常規條件下洗井需要。0℃以下時，洗井液結冰，向洗井水中加入洗井液過程中，容易造成卡泵現象，致使洗井裝置故障。洗井液冷凍試驗效果見表6。

4 次試驗性洗井中，均出現此類情況，是導致洗井裝置故障的主要問題。

結論：洗井液不防凍是主要原因。

通過以上7個末端因素的調查驗證、分析，要因確認情況見表7。小組成員確定導致洗井裝置故障的主要原因有：①無壓力液位監測設備；②分離器無保溫措施；③閘門無保溫措施；④洗井液不防凍。

7 制定對策

針對調查得出的主要原因，小組制定了切實可行的具體措施，并做出了對策表（表8），逐項落實到人，按期完成。

8 對策實施

8.1 實施一 配備壓力液位監測設備

（1）壓力監測設備的選擇、安裝。計劃在大泵處安裝壓力傳感器，使壓力模擬信號轉換成數字信號，通過數據線將壓力數據傳輸到駕駛室內，通過電子儀表顯示。在壓力傳感器選擇上，經過市場調研，發現主要有3種主流壓力傳感器，它們性能參數見表9。

通過參數對比，小組將方案一確定為最佳方案。將壓力傳感器產生的電信號通過后續儀表的放大電路進行放大，從而在儀表上將壓力精確顯示出來。

（2）液位監測設備的選擇、安裝。在前箱安裝液位傳感器，使液位模擬信號轉換成數字信號，通過數據線將壓力數據傳輸到駕駛室內電子儀表顯示。在液位傳感器選擇上，經過市場調研，發現主要有2種液位傳感器，其性能參數見表10。

表6 洗井液冷凍試驗效果表

年試驗性洗井檢驗結果要因確認情況表

表8 對策表

表9 3種壓力傳感器性能參數表

表10 兩種液位傳感器性能參數表

通過參數對比，將方案一確定為最佳方案。將液位傳感器通過“連通器”的方式與前箱底部連接，通過對前箱水底部壓力的感應，產生的電信號通過后續儀表的放大電路進行放大，從而在電子儀表上精確顯示。

（3）監測設備的調試。小組將安裝好的壓力、液位傳感器（量程分別為 0～60MPa、0～3m）進行了現場試驗，試驗中對液位真實高度和大泵實測壓力進行了測量，并與駕駛室內電子儀表進行了核對，發現數據誤差低于5%，實現了駕駛室內全程實時監測壓力、液位的目的，達到了設計目標。

8.2 實施二：對分離器實施保溫措施

（1）箱體頂部保溫板的選擇、安裝。保溫板的選擇上，主要考慮的因素：一是保溫性能好，可以防止熱量散失；二是防火性能好，不易燃；三是重量較輕，便于夏季拆卸。通過調查研究，從市面上選出了3種保溫板，其性能參數見表11。

通過參數對比，小組將方案三確定為最佳方案。用PVC保溫板對循環洗井車后箱頂部進行遮蓋的同時，通過寬30mm、厚3mm不同長度鋼條對PVC保溫板進行固定，保證其強度。

（2）箱體頂部保溫板的調試。小組將安裝好頂蓋的循環洗井車進行了現場洗井試驗，經溫度計測量，洗井過程中后箱溫度一直保持在10℃以上，達到了設計目標。

8.3 實施三 對閘門實施保溫措施

8.3.1 確定方案、選材

根據目標，小組自行制定了閘門保溫系統設計流程，從各個環節進行多方案的分析和選擇 （圖2）。

麥氏培養基：葡萄糖 0.1%、KCl 0.18%、NaAC 0.82%、酵母浸膏0.25%、瓊脂2%，115 ℃高壓蒸汽滅菌20 min。

圖2 閘門保溫系統設計流程

（1）保溫方式的選擇。目前，對閘門進行保溫的方法很多，哪一種更適合應用？為有效地解決這一問題，小組提出了3種方案，通過試驗對比分析 （表12），選取最佳方案，即“箱體包裹，發動機水箱取熱保溫”方式。

（2）確定外形尺寸。為確定保溫箱體各項參數，對洗井車閘門管線整體長、寬、高等參數進行測量，同時也對留出空間進行了測量，該位置用來安裝散熱風扇（表13）。

（3）選擇材料設備。由于循環洗井車在往返井場過程中，保溫箱體要受風吹、雨水浸泡等影響，對其強度、耐腐蝕性等有一定要求，針對箱體材質提出了3種方案（表14）。通過對比，最終確定方案三“鐵板刷漆”材質為最佳優選方案。

由于鐵板不具備保溫功能，須在其內部增加保溫材料。之前選擇的PVC保溫板具有很好的保溫性能，因此選用PVC保溫板作為其內部保溫材料。

在散熱風扇的選擇上，由于預留空間大小（長：0.4m，高：1m，寬：0.1m）已經確定，在市面上僅找到了一種適合其安裝的散熱風扇，其參數見表15。

（4）選擇裝配方式。針對密閉箱體的實現方式，運用“頭腦風暴法”提出了2種裝配方案，并對其優缺點進行了對比分析（表16）。最終確定“實現后易于管理，夏天可拆卸掉，可減少洗井車負重的整體式安裝”作為最佳裝配方案。

表11 3種保溫板性能參數表

表12 3種保溫方式試驗分析對比表

表13 循環洗井車閘門管線實測數據表

表14 3種箱體材質參數表

通過對閘門保溫系統的各個環節進行多方案的分析和選擇，確定其最佳方案為：①箱體包裹，發動機水箱取熱保溫；②箱體參數確定；③鐵板刷漆+PVC保溫板+AD120-KF散熱風扇；④保溫箱體整體式安裝。

表15 AD120-KF散熱風扇工作參數

表16 兩種保溫箱體裝配方案

（1）安裝保溫箱體。安裝箱體的框架為40·40 mm鐵板，內外采用綠色油漆進行粉刷，內填充PVC保溫板（與封頂保溫板材質相同），總體厚度45mm。在管線保溫箱體側面進行了開窗，窗體由2層3cm保溫被進行遮擋，外層利用封條封閉，掀開后，內留縫隙方便開關閘門。

（2）安裝生熱裝置。從發動機水箱散熱口引出一條水循環導熱管，一直延伸至AD120-KF散熱風扇，通過風扇將熱量吹向保溫箱體密封空間。

（3）調試閘門保溫系統。經現場檢驗，箱體內發動機空轉情況下，風扇吹出溫度為15℃，當帶動載荷運轉時，達20℃以上，試驗中保溫箱體溫度均保持在10℃以上，達到了設計目標。

8.4 實施四 研制防凍型洗井液

要使洗井液具備防凍性能，只需在洗井液中加入適量甲醇即可，但要確定甲醇具體用量及確保洗井液較好的油水分離效果，則需對洗井液各項配比進行重新優化。為尋找洗井液各項配方在-20℃時的最佳組合方案，利用正交試驗法科學地安排多因素水平試驗方案，通過運用分析和處理試驗結果的數學方法，確定防凍洗井液的最佳配比方案。

（1）選取正交試驗因素。選擇能夠明確取值的因素作為正交試驗因素：①甲醇；②藥劑基液；③絮體交聯劑；④陽離子活性劑。每個因素取3個水平,列出因素水平表(表17)。

表17 因素水平表

（2）選用正交表進行方案試驗，并進行結果計算分析。選用正交表L9（34）來安排試驗，把4個因素順序放到正交表的4列，把各因素的3個水平分別填入表內，即得試驗方案表。然后按規定的試驗條件進行試驗，測出各號試驗所得油水分離效率指標 （表18）。

由試驗結果分析得出：

①由于洗井液油水分離效率越高，對洗井越有利，所以水平平均效應越高越好；②“直接看”：油水分離效果最好的試驗組合為A1B3C3D3；③“算一算”：比較各列位級和的平均值，最好方案為A1B3C3D3；④“看一看”=“算一算”。

由分析可知，最優水平組合為A1B3C3D3。根據極差（R）的大小,決定除油效率調節因素主次為DACB（表 19）。

表18 試驗方案及結果

表19 確定洗井液配方

（3）綜合評價各種因素（洗井液配比參數）對系統效率的影響。通過對比陽離子活性劑、絮替交聯劑增加，對油水分離效率提升明顯。甲醇增加對油水分離效率呈負增長趨勢。藥劑基液的變化對油水分離效果影響較小。由最優選取原則，正常洗井過程中，按照A1B3C3D3配方比例進行加藥洗井，油水分離效率最高。

（4）洗井液效果檢驗。經現場檢驗，研制的防凍型洗井液，-20℃時呈液態且油水分離效果明顯，能夠滿足現場使用。

9 效果檢查

9.1 目標值完成情況

通過上述措施的實施，解決了“洗井裝置故障”的主要問題，2011年各月洗井情況統計（表20）。

截止2011年12月底，已應用循環洗井車現場洗井166井次，循環洗井車利用率達67.48%，超過了50%的設定目標。

9.2 經濟效益

通過本次小組活動，循環洗井車利用率從活動前的43.9%提高到了67.48%，提高了23.58%，比2010年多完成洗井58井次。

（1）節約注水費。循環洗井車洗井過程中，地層返出水經循環過濾后全部回注井內，因此可節約注水費用。循環洗井車洗井水量為80m3/井次、注水費按13.89元/m3(采油七廠操作成本)計算，則循環洗井裝置可節約注水費1 111.2元/井次，完成洗井58井次，共節約注水費用6.45萬元。

（2）節約污水處理費。與罐車拉運洗井方式相比，循環洗井車洗井過程中無污水外排，因此可節約污水處理費，以循環水量80m3計算，可單井次節約污水處理費用0.95元/m3×80m3=76元。58井次則節約污水處理費0.44萬元。

（3）節約洗井成本費。與罐車拉運洗井方式相比，在洗相同井量的情況下，循環洗井車洗井成本較低。

表20 2011年循環洗井車各月實際洗井數

循環洗井車：油料60L×7.5元/L＝450元，洗井液621.5元，合計1 071.5元；

罐車拉運洗井方式：油料30.4L×7.5元/L×7趟＝1 596元；

節約單井次洗井成本524.5元，共節約成本3.04萬元。

合計共創經濟效益9.93萬元。

完成1套循環洗井車改進，投入費用總計2.80萬元（表21）?？鄢杀?，本成果可具體計算的全年純經濟效益為：9.93-2.8=7.13萬元。

投入產出比：2.80∶9.93＝1∶3.5。

表21 工藝QC小組活動投資名細表

9.3 社會效益

經過工藝QC小組一年來的活動，使循環洗井車利用率得到了提高，在緩解油田冬季洗井壓力的同時，為保證油田合理有效注水，減少洗井污水排放作出了貢獻。活動后，循環洗井車能夠在-15℃以上溫度進行洗井，其連續洗井、洗井液不外排、洗井效果好等特點得以充分發揮，對油田環保型洗井方式推廣起到了較好的推動作用。

10 鞏固措施

為了進一步鞏固QC小組所取得的成果，提高員工技術業務水平，特制定以下鞏固措施。

10.1 技術措施規?；?/p>

將QC活動中獲取的循環洗井車改進經驗成果推廣應用到大慶油田其他循環洗井車上，截止2012年5月31日，已在28臺循環洗井車上推廣應用該成果，預計2012年QC成果應用計劃見表22。

10.2 現場操作標準化

小組成員完善了 《DQG5200TJC型洗井車注水井循環洗井操作規程》中的2.6條“若在低溫下洗井（0℃以下，-15℃以上），循環洗井裝置分離池頂部需用PVC陽光板密封好”；3.1.4條 “開啟井口放空閥門，向車內放水，取樣觀察水質情況，記錄流量計底數，同時加藥，若在溫度較低時洗井（0℃以下，-15℃以上），則應同時打開閥門保溫系統暖風”；3.3.2條“排污結束后，關閉井口放空閥，將洗井管線卸下并裝車收好，清點工具，恢復井口注水流程，恢復注水。若在低溫下洗井（0℃以下，-15℃以上），則應關閉閥門保溫系統暖風，打開柱塞泵放空閘門，將循環洗井裝置前箱內水放凈，并將高壓膠管內水放凈后裝車”。

表22 預計2012年QC成果應用計劃表

10.3 成果跟蹤

2011年1 ～5月的成果跟蹤見表23。

表23 2012年改進循環洗井車各月實際洗井數

11 總結和下步打算

通過本輪PDCA循環，小組的成果達到并超過了預期制定的目標?；顒雍笮〗M成員改進油田設備的經驗更加豐富，團隊配合更加默契，分析問題、解決問題的思路更加清晰，小組成員正確運用QC方法進行技術攻關的能力進一步提高。

今年，工藝QC小組的活動課題是：“降低循環洗井車耗油量”。

王梅

2012-09-23▌