解決增注泵排出水處理困難的研究與測試

于春玲 朱高科 周忠軍 唐桂玲 魏鵬

摘 要：油田用高壓增注泵是解決小斷塊低滲油藏完善注采井網的有效手段。但其運維管理方面的會存在一定的安全環保風險，其主要就是泵排出的污水處理的問題。如何將泵排出水進行更經濟、更環保、更有效的處理，是各大油田需要精細摸索的。通過利用創新分析思維，為解決增注泵排出水的處理問題，提供了有效的方法，實現了增注泵排出水處理更環保的同時，降低了管理成本。對今后增注泵的運維管理具有較大的意義。

關鍵詞：創新方法;分析;污水;環保

1 問題產生及初步分析

增注泵，與其他注水設備一樣，其運維管理存在的主要問題就是泵漏失，而泵漏失的水大部分是經過聯合站油水分離后的污水，污水中含有一定量的雜質、懸浮物和油污，如果增注泵的排出水不進行定期處理，不僅會造成井場水淹影響油田生產，更會因為長期暴露在地面嚴重影響周邊環境，造成土壤和水源的污染，產生安全環保問題。

針對上述問題產生的原因，開展了分析討論。對目前排出水的處理方法進行了精細剖析。

方法一是在周邊建立污水池進行定期抽吸。這種方法有效解決了排出水油污污染地面造成的環保問題，從根本上排除了污水水淹地面的可能性，但仍然帶來了一系列問題：一是污水池具有溢流、外溢的風險，特別是雨雪天氣，拉運車無法進入井場;二是產生較高的拉運成本。

方法二是降低密封部位的漏失。這是降低污水排出的有效方法，能夠從上游減少排除水量，避免一定的安全環保風險。其存在的主要問題是維修成本較高（5萬元/年/臺）。

因此對上述排出水處理方法進行了總結分析，認為兩種方法均解決了增注泵排出水處理的一定問題，但就處理方法本身，其缺點是：存在一定的安全環保風險，額外增加了水處理成本，在一定程度上影響了注水時率。處理方法仍有較大的空間去提升和改善。

2 創新方法分析及求解

如何將增注泵排出污水的系列問題解決的更環保、更經濟、更高效，是本項目的核心。通過積極選用tris理論等問題解決工具，開展頭腦風暴，提出了可行性意見及相關方案。

2.1 應用因果鏈分析

項目攻關小組對排出水處理困難的問題進行分析，初步原因由增注泵排出水多、環保要求嚴、排出水處理成本高3個原因。通過應用因果鏈分析方法，最終得到11個導致排出水處理困難的原因，分別為：①自動化水平低;②地層高壓低滲;③地層虧空嚴重;④盤根材質差;⑤密封段維修周期短;⑥泵軸易損壞;⑦水源為聯合站處理后的污水，水質差;⑧增注泵地處鹵池、鹽田水不易下滲透;⑨粘土濕潤且滲透率低，水不易下滲;⑩罐車拉運成本高;?維修材料費用高。

得到主要方案5個。

方案一：提高增注泵自動化水平，安裝水流量監測儀、現場監控、水位監測儀等自動化監測儀器設備;

方案二：對地層進行儲層改造，降低注入壓力，降低注入難度;

方案三：提高盤根、泵軸材質性能;

方案四：用淺層清水代替聯合站污水注入;

方案五：改良密封段，延長維修周期。

為解決增注泵排出水處理困難的問題，分兩部分進行解決，第一部分是現狀下，對排出水進行高效處理;第二部分是減少泵漏失量。

2.2 應用多屏幕法分析

在現有條件下，增注泵排出水的處理是一個非常現實而直接的問題。項目攻關小組針對上述問題，應用多屏幕法對現有水處理的方法，進行分析討論，得出以下解決方案：

方案六：設計一個蒸發器加速蒸發;

方案七：建立一套污水收集系統，集中拉運;

方案八：將污水泵入集油系統;

方案九：水經過濾排入地下、河溝;

方案十：水經過濾泵入注水系統，或加熱爐內，進行重復利用。

2.3 利用STC算子進行分析

盤根如何進行優化改良，利用STC算子進行分析如下：

①想象盤根尺寸無限大：應用一個大盤根，保證質量好，耐磨損即可;②想象盤根尺寸無限小：需要配套襯套，或加無限個盤根，滿足需求;③想象盤根使用壽命過短：會導致水滲流過快，就需要建立污水收集槽;④想象盤根使用壽命過長：減少盤根使用量，降低盤根成本;⑤想象盤根成本較大：選用耐磨損性能好，耐用性強，強度夠的盤根;⑥想象盤根成本較小：盤根無限更換，降低更換盤根勞動強度。

通過上述想象及分析，得出以下方案：

方案十一：選用耐磨性好、強度夠、價格低的盤根。

方案十二：設計一種新型盤根盒及盤根座。

方案十三：降低更換盤根勞動強度。

2.4 利用小人法進行分析

通過STC算子這種方法對盤根進行了分析，得出結論后，繼續針對盤根及泵軸這套簡易系統進行形象化的思考。

第一種方法是將縫隙進行封堵，降低高壓水的滲入量，從而減少排出水量;第二種方法是想辦法將盤根進行擠壓，減少盤根之間的縫隙，從而減少排出水量，可以利用高壓水做到;第三種方法是改變盤根結構，使盤根在受到高壓水的擠壓后變形，自動貼附于殼體及泵軸。

得出三個方案：

方案十四：設計一種帶有固體顆粒的密封脂。

方案十五：設計一種自壓板，減少盤根間隙。

方案十六：應用泛塞封。

2.5 其他發明原理的應用

依據40個發明原理，可提出6個方案，具體如下：

①依據局部質量原理、組合原理提出方案二十：將泵軸進行拆分組裝，把易損部位從主體分開，降低更換泵軸費用;②依據多用性原理，提出方案十七：盤根采用具有一定孔隙度的盤根，起到密封作用的同時，又能使水滲出，起到散熱及潤滑效果;③依據嵌套原理，提出方案十八：設計一種有嵌套的盤根盒;④依據組合原理，提出方案十九：設計一種可分開的盤根盒;⑤依據事先防范原理，提出方案二十：設計基于增注泵的監測裝置;⑥依據變害為利原理，提出方案二十一：排出水過濾后重新利用。

3 技術方法評價結論

對上述提出的二十一套方案進行合并同類項并分析討論，從安全環保性、經濟性、實用性、可操作性三個角度，以“好、中、差”三個標準進行分類評價。

對上述方案進行總結歸納，產生6項成果，具體如下：

成果一：優選出新盤根材質為高強度、耐磨性強、有一定孔隙度、價格低的盤根--泛塞封;成果二：研發兩種新型盤根盒，一是小盤根的盤根盒;二是一種可分開的盤根盒;成果三：研制成功新型可拆卸泵軸，并去掉格蘭;成果四：研制成一種檢測裝置;成果五：調配成新型密封脂，并研制成密封脂加入工具;成果六：編制排出水泵入集油系統工藝方案，并予以實施。

4 經濟效益評價

目前增注泵排出水困難的問題已解決取得了明顯效果。主要有：

①有效減少罐車拉污水的次數，降低環境污染，減少不安全因素，節約拉運成本;②減少增注泵密封部位的漏失量，降低泵的維修費用及材料成本;③改變盤根盒內部結構、改變格蘭的安裝方式、改變泵軸、盤根的材質，從而減少盤根對泵軸的磨損，延長材料使用周期，降低增注泵的漏失量，減少更換次數，降低員工勞動強度。

經濟效益方面：年減少罐車拉污水費用3.6萬元。

運用密封脂等密封方式，能有效減少污水漏失量，減少拉運臺班費用。節約材料成本、維修費用年節約10萬元。改造前：增注泵內泵軸使用壽命短（60天）;價格高（2100元/根），一年需要用6根，成本支出是1.2萬元;改造后：增注泵內泵軸使用壽命不變，價格僅200多元/根，此項一年成本支出是1200多元，成本能有效節約1萬元。

盤根方面：一年一臺泵僅盤根的費用是1.7萬元;一年一臺泵1350元，6臺泵盤根成本能有效節約9.6萬元。