一款車載式注水井洗井車

陳文軍1 張晟2 申平安1

1. 中石化石油工程機械有限公司 湖北潛江 433114

2. 漢陽專用汽車研究所 湖北武漢 430056

1 引言

油田注水井在長期注水過程中，水中所含的少量機械雜質及油類會在井筒周圍的地層中聚集，使地層吸水能力下降，從而污染注水井，使得注水壓力逐年提高，甚至堵塞地層，導致地層注水量不足，影響周邊受益油井原油產量。

為確保正常注水，實現原油高產穩產，必須定期對注水井進行清洗。國內油田注水井洗井方式主要有泵車與罐車配合洗井、連續油管作業機洗井、注水管網洗井、洗井車洗井等四種。洗井車洗井由于具有設備投資少、洗井過程密閉循環無污水排放、操作人員勞動強度低、注水井洗井不需鋪設專門洗井管線等優點，應用越來越廣泛。

洗井時，從注水井返回污水處理的過程中，大量的油和懸浮物被攔截在洗井車上，必須定期對濾料反洗、再生，才能保證經洗井車處理后的水質達到循環洗井要求。因此，洗井車在使用過程中需要建立專門反洗站進行反洗，每次反洗各個過濾器時，需重新接排污管線。但是，在實際使用過程中，由于受條件限制，有時無法建立專門反洗站，洗井車濾料反洗不干凈，導致洗井車處理后水質難以達到洗井的要求。 因此，開發了一款反洗井機構和反洗流程優化設計后的洗井車，依靠洗井車柱塞泵將反洗清水加壓，攪拌機構采用液壓取代電機驅動，無需外接電源，反洗過程中接一次管線，無需建專門反洗站，即可完成濾料清洗。

2 技術特點

a. 動力系統功率儲備大，以底盤發動機作為整車工作動力源。帶壓洗井作業要求洗井工作時高壓、大排量，該車最大排量為40 m3/h，最高壓力為30 MPa。

傳動路線1：底盤發動機→底盤變速器→傳動軸1→分動箱→傳動軸2→三缸泵

傳動路線2：底盤發動機→底盤變速器→取力器→傳動軸3→液壓泵

b. 洗井車濾料反洗系統適應性強。洗井車纖維球和核桃殼過濾器頂部安裝反洗攪拌裝置，保證濾料反洗干凈。攪拌機構采用液壓馬達驅動，提高了工作效率，不需要外接380 V電源，適應于油田野外洗井作業環境，可徹底解決洗井車反洗難的問題，反洗過程中只需接一次管線。

c. 設備防腐。斜管除油器、纖維球過濾器、核桃殼過濾器罐體內表面采用多層涂料防腐措施，此外再增設一道陽極保護措施，大大延長了過濾器使用壽命，尤其適合應用于高含鹽介質。

d. 安全。采用安全閥、三缸泵超壓自動切斷剪切銷和控制系統超壓發動機熄火的三重保護，保障洗井作業安全。

3 洗井車概述

3.1 洗井車結構及優化設計

3.1.1 洗井車結構

洗井車采用二類汽車底盤為裝載底盤，采用底盤發動機為柱塞泵工作動力源。洗井車主要由底盤、控制系統、傳動系統、柱塞泵、水處理裝置、反洗攪拌機構、降壓系統等組成。洗井車結構如圖1所示。

3.1.2 主要技術參數

發動機功率為 242 kW，最大洗井流量為40 m3/h，最大洗井壓力為30 MPa；水處理設計處理量為40 m3/h，適用介質溫度為0℃～60℃，處理后水中含油量≤15 mg/L，水中懸浮物含量≤15 mg/L。

3.1.3 傳動系統優化設計

3.1.3.1 優化設計

由于洗井車在油田野外道路行駛條件較差，因此整車外形尺寸應盡量小，整車質量應盡量輕，洗井車的動力源來自底盤發動機。洗井作業時，利用車輛變速器檔位和發動機油門共同作用變換洗井排量，傳動系統示意如圖2所示。

3.1.3.2 動力匹配計算

洗井車主要適用于30 MPa以下注水井洗井，一般注水井洗井排量為塞泵所需功率計算如下：

經計算，求得動力匹配如表1所示。

表1 動力匹配表

3.2 洗井流程

洗井時，洗幷車出水管線與井口套管連接、進口管線與油管連接，清水經柱塞泵加壓，注入套管；井底污水從油管返出，首先進入高壓管道過濾器去除大顆粒雜質，再進入手動降壓系統將液體壓力降至0.6 MPa以下，隨后污水進入兩級旋流除砂器，將砂、油、水分離，此步驟可去除砂90%以上，再進入斜管除油器，此時可去除85%的原油，隨后進入核桃殼過濾器，去除油及懸浮物（出水含油彡30mg/L,含懸浮物彡30mg/L)，最后進入纖維球過濾器，去除其中更小的油及懸浮物（出水油<15mg/L 含懸浮物<15mg/L)，處理干凈后的水進入清水箱，再由柱塞錄注入套管，形成循環洗井作業。洗井工藝流程如圖3所示。

3.3 攪拌反洗裝置

在洗井車的纖維球過濾器和核桃殼過濾器上，安裝了攪拌反洗裝置，可以有效地延長過濾器濾芯的使用壽命。該攪拌裝置由液壓馬達、漿葉、攪拌軸、密封元件等組成，液壓馬達直接與攬拌軸連接，便于安裝。軸密封方式采用機械密封，以保證液體密封可靠。

攪拌裝置轉速通過比例換向閥控制，由于纖維球過濾器和核桃殼過濾器反洗不能同時進行，因此，采用單塊比例換向閥的A 口和B 口分別與纖維球過濾器和核桃殼過濾器的驅動液壓馬達連法⑴

洗井車反洗時，先利用車上自帶三缸柱塞泵對清水進行加壓，清水分別通過反洗井管線進入斜管除油器、核桃殼過濾器和纖維球過濾器進行清洗，清洗后的污水經過各過濾器排口及管線匯集到車上排污口，最后進入污水罐車。其中纖維球過濾器與核桃殼過濾器分別反洗時，同時打開比例換向閥驅動頂部液壓馬達帶動攪拌機旋轉，攪拌槳葉帶動過濾器中濾料翻轉，將油、機雜、懸浮物與濾料分離，達到將濾料清洗干凈的目的。攪拌機構結構如圖4所示。

4 使用效果

該洗井車在國內某油田使用近一年，共洗井1 200井次，洗井過程中運行穩定。現場試驗數據如表2所示，洗井現場如圖5所示。

表2 現場試驗數據

5 結語

經實際生產使用證明，該洗井車動力充足，傳動可靠性好30 MPa注水壓力以下的注水井不需要提前卸壓洗井，手動降壓統可將從注水井返回的高壓污水壓力降低到1 MPa以下。帶壓洗可保證洗井過程中，注水井注水狀態保持不變，周邊受益油井量不受影響。洗井車過濾器安裝的液壓攪拌機構解決了洗井車洗難、反洗不徹底，需建專門反洗站等問題。

未來將繼續關注該洗井車在國內各油田的應用情況，對洗車布局和洗幷車水處理流程和裝置進行更加優化的設計，使洗車能夠更好地服務于油田注水幷洗井作業。

[1]杜波，高詠梅.洗井車反洗系統改進設計[J].江漢石油職工大學學報，2015(3): 7 71+83.