某海上油田注水系統(tǒng)注水水質(zhì)不合格原因分析

彭遠(yuǎn)志 鄭樹(shù)偉（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司）

某海上油田是油田群的注水中心，海水經(jīng)過(guò)注水設(shè)備的逐級(jí)處理注水水質(zhì)合格后一部分作為本油田注入水注入地層，另一部分輸送至其他油田注水系統(tǒng)。2017年4月份油田注水水質(zhì)V30日常化驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)化驗(yàn)不合格，為了防止不合格注入水對(duì)地層的傷害，油田暫停注水系統(tǒng)進(jìn)行注水水質(zhì)變差的問(wèn)題排查。

1 某油田注水流程簡(jiǎn)介

某油田注水流程:從海水提升泵過(guò)來(lái)的海水先通過(guò)粗過(guò)濾器，使95%直徑大于或等于80 μm的懸浮顆粒被祛除。PAP海水提升泵的海水經(jīng)過(guò)PAP粗過(guò)濾器過(guò)濾后與A平臺(tái)粗過(guò)濾器水出口匯合。

經(jīng)初步過(guò)濾的海水有一部分供給其它用戶，大部分匯合PAP粗過(guò)濾器過(guò)來(lái)的海水一起進(jìn)入細(xì)過(guò)濾器，使98%直徑大于或等于5 μm的懸浮顆粒被除去。為了提高過(guò)濾效果，在細(xì)過(guò)濾器的入口處注入兩種化學(xué)藥劑：聚合物和殺蟲(chóng)劑，殺蟲(chóng)劑每周注入一次，在不注殺蟲(chóng)劑期間注入次氯酸鈉進(jìn)行殺菌。

經(jīng)細(xì)過(guò)濾器過(guò)濾的海水過(guò)入脫氧塔，通過(guò)真空泵使脫氧塔形成真空，海水中的游離氧在真空條件下從海水中分離出來(lái)，使海水中氧的降低于0.01 mg/L。同時(shí)，為了提高脫氧塔的脫氧效果，在增壓泵到脫氧塔的回流管線上注入脫氧劑，脫氧劑經(jīng)海水稀釋從脫氧塔中部均勻噴撒在塔內(nèi)。為防止地層結(jié)垢在脫氧塔出口管線注入鋇鍶防垢劑。油田注水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)[1]要求見(jiàn)表1。

表1 某油田注水水質(zhì)要求

經(jīng)脫氧后的海水進(jìn)入增壓泵，被增壓到3300 kPa使海水的壓力滿足注水泵的吸入壓力。一部分進(jìn)入注水泵進(jìn)一步增壓后作為油田注水水注入地層，另一部分輸送至合作平臺(tái)納濾系統(tǒng)進(jìn)一步處理，處理之后的海水輸送至下游油田注水系統(tǒng)[2]。油田注水設(shè)備及設(shè)計(jì)處理量見(jiàn)表2。

表2 某油田注水設(shè)備性能參數(shù)

2 問(wèn)題過(guò)程描述

2017年4月20日3:00～6:00在某油田注水系統(tǒng)下游用戶反映納濾系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中入口保安濾器5 μm、壓差高1 MPa，拆檢發(fā)現(xiàn)濾芯有較大藻類味道，沒(méi)發(fā)現(xiàn)什么明顯的堵塞物，疑似有點(diǎn)像藻類和生物堵塞。說(shuō)明上游水質(zhì)可能變差。當(dāng)天V30測(cè)試為9 L。

2017年4月22日5:00再次發(fā)生納濾系統(tǒng)保安濾器堵塞，某油田化驗(yàn)增壓泵出口V30=（5.0 L，5.2 L）＜7 L，通知各下游平臺(tái)停止注水，排查原因。油田最近10天V30化驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖1。

圖1 4月份某油田注水V30水質(zhì)變化情況

3 問(wèn)題排查

由于注水系統(tǒng)只有增壓泵出口每天進(jìn)行注水水質(zhì)的監(jiān)控，在注水系統(tǒng)水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，不能根據(jù)每個(gè)設(shè)備的處理效果分析判斷設(shè)備運(yùn)行情況，所以在案例中，油田采用了魚(yú)骨圖分析法，從設(shè)備、操作、化學(xué)藥劑、環(huán)境4個(gè)方面進(jìn)行分析，共找出影響注水水質(zhì)變化的因素20條，并制作了魚(yú)骨分析圖[3-6]見(jiàn)圖 2。

按照先易后難的分析步驟，首先對(duì)易于排查的化驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)、絮凝劑失效等11條要素進(jìn)行了分析、驗(yàn)證，排除影響因素11條；然后逐步對(duì)海水提升泵濾器、粗過(guò)濾器、細(xì)過(guò)濾器關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)水質(zhì)進(jìn)行逐步排查。

3.1 對(duì)海水提升泵出口濾器進(jìn)行排查

1）切換海水提升泵濾器，對(duì)切換前后海水進(jìn)行V30化驗(yàn)分析，化驗(yàn)結(jié)果無(wú)明顯變化（表3）。2）將海水提升泵濾器拆開(kāi)檢查，濾網(wǎng)有輕微破損，但是對(duì)注水水質(zhì)基本無(wú)影響。

表3 海水提升泵出口濾器切換前后V30對(duì)比 單位：L

3.2 對(duì)粗過(guò)濾器及PAP粗過(guò)濾器影響因素進(jìn)行分析

1）將PAP海水粗過(guò)濾器退出系統(tǒng)后，對(duì)細(xì)過(guò)濾器進(jìn)口水質(zhì)進(jìn)行V30化驗(yàn)分析；注水水質(zhì)無(wú)明顯變化，化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 PAP粗過(guò)濾器退出前后V30對(duì)比 單位：L

圖2 某油田注水系統(tǒng)問(wèn)題排查魚(yú)骨圖

2）對(duì)A平臺(tái)粗過(guò)濾器反洗排海閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)關(guān)正常，但是粗過(guò)濾器壓力基本無(wú)變化，懷疑排海閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥門(mén)之間的鍵槽脫開(kāi)，退出粗過(guò)濾器后對(duì)閥門(mén)進(jìn)行維修，維修完成后恢復(fù)粗過(guò)濾器系統(tǒng)。對(duì)粗過(guò)濾器出口水質(zhì)進(jìn)行V30化驗(yàn)分析。化驗(yàn)數(shù)據(jù)基本無(wú)變化（表5），排除此閥門(mén)對(duì)注水水質(zhì)影響。

表5 A臺(tái)粗過(guò)濾器反洗閥修復(fù)前后V30對(duì)比 單位：L

3）對(duì)粗過(guò)濾器旁通閥進(jìn)行內(nèi)漏檢測(cè)，將粗過(guò)濾器下游各個(gè)用戶用水全部關(guān)閉，然后將粗過(guò)濾器出口閥慢慢全部關(guān)上，粗過(guò)濾器出口壓力維持在5.0 kg，將出口壓力泄壓至零后，關(guān)閉泄壓閥，出口壓力基本無(wú)上漲，說(shuō)明粗過(guò)濾器旁通閥無(wú)內(nèi)漏現(xiàn)象。

3.3 對(duì)細(xì)過(guò)濾器進(jìn)行排查

由于粗過(guò)濾器2016年下半年進(jìn)行過(guò)內(nèi)部檢修，失效可能性較小而且粗過(guò)濾器拆檢工程量相對(duì)較大，先對(duì)細(xì)過(guò)濾器進(jìn)行開(kāi)罐檢查；濾料剩余不到一半，表面的無(wú)煙煤基本消失，而且濾料中大量泥土類雜質(zhì)，基本確定細(xì)過(guò)濾器失效。

隨后根據(jù)細(xì)過(guò)濾器濾料要求，從倉(cāng)庫(kù)調(diào)撥合適粒徑的細(xì)石榴石，粗石榴石，無(wú)煙煤3種濾料，對(duì)細(xì)過(guò)濾器進(jìn)行徹底的清罐防腐，對(duì)集水器分水器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了檢查并按照設(shè)計(jì)濾料厚度更換濾料。濾料更換完成后，注水系統(tǒng)恢復(fù)正常（圖3）。

圖3 某油田細(xì)過(guò)濾器填料更換后注水V30化驗(yàn)

4 結(jié)論

1）通過(guò)魚(yú)骨圖分析法找出了影響某油田注水系統(tǒng)注水水質(zhì)變化的所有因素，并逐項(xiàng)排查，最終找到了注水水質(zhì)不合格的根本原因?yàn)榧?xì)過(guò)濾器濾料失效，問(wèn)題解決后及時(shí)恢復(fù)了注水系統(tǒng)。

2）由于日常注水水質(zhì)監(jiān)測(cè)只在注水增壓泵出口一個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行，導(dǎo)致注水系統(tǒng)每個(gè)設(shè)備的處理效果不能及時(shí)有效監(jiān)測(cè)，給問(wèn)題的排查帶來(lái)了極大困難。注水系統(tǒng)恢復(fù)正常后，在固定用水量的前提下，對(duì)注水系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行V30及粒子中值加密取樣監(jiān)測(cè)，建立注水水質(zhì)更換填料后的原始數(shù)據(jù)，方便日后注水系統(tǒng)水質(zhì)問(wèn)題的對(duì)比分析排查[7]。

3）注水系統(tǒng)是油田的關(guān)鍵設(shè)備，以后要加強(qiáng)對(duì)注水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)以及注水設(shè)備的定期問(wèn)題排查。特別是細(xì)過(guò)濾器的填料漏失情況，要定期通過(guò)觀察孔進(jìn)行觀察，通過(guò)濾料高度的對(duì)比（添加填料后已經(jīng)做了標(biāo)記），及時(shí)分析查找濾料漏失問(wèn)題。

4）細(xì)過(guò)濾器填料為無(wú)煙煤、石榴石等不易變質(zhì)的材料，而且油田群有多套注水系統(tǒng)，建議基地倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行一定數(shù)量的填料備件，以便有問(wèn)題時(shí)能及時(shí)進(jìn)行更換。