洗井車的研究與應(yīng)用探究

田雪慶

（大慶油田裝備制造集團(tuán)，黑龍江 大慶 163411）

水井經(jīng)過長期注水作業(yè)后，井筒油層附近會出現(xiàn)大量雜質(zhì)聚集現(xiàn)象，嚴(yán)重時會導(dǎo)致地層堵塞，從而影響地層吸水能力，注水壓力也會隨著升高，水井正常注水作業(yè)也會受到嚴(yán)重影響。為充分保障油田正常注水作業(yè)的正常進(jìn)行，并全面提升水驅(qū)開發(fā)效果，保障油田穩(wěn)產(chǎn)，要根據(jù)油井生產(chǎn)狀況及時進(jìn)行清洗。近年來，石油行業(yè)全面提出了安全環(huán)保生產(chǎn)，全國各地油田注水井洗井作業(yè)受到極大限制，多數(shù)情況下，需要利用罐車進(jìn)行拉運，導(dǎo)致洗井作業(yè)無法連續(xù)，整個洗井過程只能為測試工具下井提供支撐，無法充分保證水質(zhì)，而且存在洗井不徹底的問題，從而導(dǎo)致水井失洗。在此情形下，會導(dǎo)致井筒內(nèi)大量累積油污和雜質(zhì)，堵塞器和近井地帶結(jié)垢嚴(yán)重后會導(dǎo)致后期測試作業(yè)難度增加，作業(yè)井水量也會急劇增加。嚴(yán)重影響油田生產(chǎn)開采效果。

1 移動式洗井車構(gòu)造及工作原理

本文研究洗井車采取的是重型汽車6×6 底盤車作為基座（見圖1），整個系統(tǒng)主要包括了水處理系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、管匯系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等幾個部分，洗井動力主要來自五柱塞注水泵，五柱塞注水泵動力通過取力器和變速箱從底盤車發(fā)動起獲取動力。

圖1 移動式洗井車

1.1 水處理系統(tǒng)

（1）減壓系統(tǒng)。減壓系統(tǒng)的主要作用是利用高壓過濾器及減壓閥將注水井中返出的高壓污水進(jìn)行降壓處理，經(jīng)處理后出口處污水壓力為1.2 ～1.0MPa，減壓系統(tǒng)及時在壓力變化的情況下流量仍然可以基本維持不變。

（2）三相分離器。從注水井返出的含油污水經(jīng)過減壓系統(tǒng)處理后，從出水口最終引入三相分離板區(qū)，此時，油珠會呈現(xiàn)垂直分離板向上移動趨勢，泥沙以及固體顆粒會在重力作用下向分離板底部移動，分離液則流向出口處，這樣經(jīng)過三相分離器實現(xiàn)了含油污水中油、水、固體物質(zhì)的初步分離。

（3）水利旋流除砂器。來水進(jìn)入進(jìn)水口后，會在蝸殼中形成加速旋流，當(dāng)液體進(jìn)入下錐體的時候，呈現(xiàn)出高速旋轉(zhuǎn)狀，由于兩相不相溶且密度不同，因此在高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的離心加速度也存在一定差別，離心加速度不同從而實現(xiàn)分離，大固體顆粒在向心力作用下逐步被甩到管壁上，并在重力作用下沿著管壁逐步下滑，最終與濃液一起從排沙口進(jìn)入儲砂罐內(nèi)部；隨后儲砂罐中的水經(jīng)過旁通最終進(jìn)入水力旋流除油器中，體積較小的懸浮顆粒當(dāng)達(dá)到一定旋轉(zhuǎn)速度后會與二次渦流一起通過排水口最終排出，并進(jìn)入下一級處理中。

（4）水力旋流除油器。分離液從固液分離器中排出后會進(jìn)入一級油水分離器中實現(xiàn)油水分離處理。在分離液中包含的水、油以及微小懸浮顆粒由于密度不同、離心力作用不同，在旋流器管壁內(nèi)部水會緊貼內(nèi)壁，而油和微小顆粒則會逐步向著中心低壓區(qū)聚集，這種分離液中95%的浮油都可以通過溢流口排出，油水分離后的分離液會最終進(jìn)入二級水力旋流油水分離器中進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)過二級油水分離器處理后，可以將分離液中的大部分油以及微小懸浮物進(jìn)行清除。經(jīng)過處理后分離出的水最終會排到清水箱中，隨后利用五柱塞泵將處理后的水泵送到高壓井口托管中，從而形成了一次完整的洗井循環(huán)作業(yè)。經(jīng)過上述流程處理后，水質(zhì)完全可以達(dá)到注水井注水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 傳動系統(tǒng)

汽車傳動系統(tǒng)主要是為五柱塞注水泵提供動力，其采取的是取力器、變速箱、聯(lián)動軸承從發(fā)動機獲取動力。

1.3 管匯系統(tǒng)

洗井車管匯系統(tǒng)的主要作用是完成液體的輸送和流向控制。

1.4 控制系統(tǒng)

洗井車控制系統(tǒng)的主要作用是對五柱塞注水泵在運行過程中可能出現(xiàn)的過載問題進(jìn)行保護(hù)。五柱塞注水泵目前最大工作壓力能達(dá)到20MPa，在洗井作業(yè)中，一旦五柱塞水泵實際工作壓力超過額定壓力的情況下，安全閥會自動開啟進(jìn)行排壓，此時，五柱塞注水泵壓力會逐步下降，從而可以達(dá)到良好的保護(hù)作用。

1.5 氣壓系統(tǒng)及控制特性

該套設(shè)備的氣壓系統(tǒng)設(shè)計過程中，主要采取的是氣壓機構(gòu)對纖維濾料的壓縮和輸送進(jìn)行控制來實現(xiàn)高精度過濾和提升反沖洗效果。由于纖維濾料主要采取的是機械壓實的方法，因此即使進(jìn)入反沖洗后期階段初期過濾精度也不會出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。在進(jìn)行反沖洗過程中，可以充分借助氣動控制閥以及壓力閥來實現(xiàn)對反沖洗水和出水的有效分配，在此情況下，無須額外配備反沖洗泵或反沖洗水池即可完成自我反沖洗的目標(biāo)。進(jìn)入啟動系統(tǒng)后，通過系統(tǒng)軟件就可以完成管線閥門的操作，使得整個系統(tǒng)的可操作性得到了極大的提升。

1.6 氣浮斜板除油技術(shù)

該技術(shù)主要是將一個氣液多相泵安裝在氣浮沉降箱底部，利用氣液多相泵可以產(chǎn)生大量氣泡同時吸入空氣。當(dāng)氣液多相泵向沉降箱內(nèi)部注入氣液的情況下，洗井過程中產(chǎn)生的液體與氣液相互融合，在此過程中，氣泡就會吸附油水雜質(zhì)從而上浮到液體表面，隨后利用鏈條式斜板刮油裝置即可將液體表面的表層浮油、懸浮污染物收集到污油箱中。同時經(jīng)過處理后的清水還可以最終回注到清潔水箱中備用。在當(dāng)前油田水處理工藝中氣浮處理工藝已經(jīng)非常成熟，在清理浮油和懸浮物的過程中效果明顯，實際出油率能夠達(dá)到95%以上。

2 自循環(huán)洗井車工藝流程及性能分析

2.1 工藝流程

注水井自循環(huán)吸進(jìn)車基本工藝流程如下：從注水井井口放空閥返出的含油污水直接進(jìn)入洗井車減壓裝置進(jìn)行減壓處理，含有污水壓力降低后會被進(jìn)一步輸送到三相分離器中來實現(xiàn)水、油、泥三相的初步分離，隨后排出的分離液會最終進(jìn)入兩級水力旋流除砂器中，將其中的大部分泥沙和小顆粒固體懸浮物進(jìn)行去除；最后通過二級水力旋流除油器將分離液中的大部分油滴和懸浮物進(jìn)行去除。經(jīng)過處理后，最終排出的清水通過清水箱進(jìn)行過濾后利用無柱塞注水泵最終注回井口套管中，從而形成整個洗井循環(huán)作業(yè)。通過循環(huán)洗井當(dāng)井口裝置注水水質(zhì)達(dá)到注水井注水標(biāo)準(zhǔn)要求即完成了整個洗井作業(yè)。

2.2 性能特征

自循環(huán)移動式洗井車在油田洗井作業(yè)過程中的應(yīng)用體現(xiàn)出了耗時短、洗井作業(yè)對油田集輸系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)以及注水系統(tǒng)不會產(chǎn)生任何影響，而且整個洗井流程無須鋪設(shè)管路，具有極強的機動性。作為一種車載式可移動的水處理設(shè)備，配備了越野型自走底盤，完全能夠適應(yīng)路況復(fù)雜油田道路的移動作業(yè)需求。而且在該套設(shè)備中設(shè)置了一個2m3的集油箱和一個8m3的清水清，這樣可以有效節(jié)省油田洗井作業(yè)的設(shè)備投入成本，實現(xiàn)洗井作業(yè)成本的有效控制。通過該設(shè)備的應(yīng)用，完全可以實現(xiàn)洗井作業(yè)的連續(xù)性。另外，該套設(shè)備中的污水處理設(shè)備可以從底盤發(fā)動機中獲取動力，從而有效克服傳統(tǒng)注水井洗井作業(yè)中無法獲取電源設(shè)備的弊端。利用該設(shè)備可以完全實現(xiàn)注水井的徹底清洗，同時也能有效節(jié)約水資源，避免洗井作業(yè)過程中污染物的直接排放而影響周邊環(huán)境，在當(dāng)前油田中的應(yīng)用取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

配套設(shè)備使用旋流除砂機有效去除分離液中的各類雜質(zhì)，從而可以充分保障水質(zhì)處理效果。另外，其自配的旋流除油器不僅可以有效節(jié)約洗井作業(yè)的設(shè)備占地空間，而且也可以有效提升污油箱容積，也可以讓沉降期的排污更加徹底，沉降器的沉降空間和沉降效果也可得到充分保障，有效減輕了濾罐后期的運行負(fù)荷，除油效果也得到了有效提升。另外，該套設(shè)備具備先進(jìn)的水處理流程，而且可以適應(yīng)有點各類注水井的作業(yè)需求。該套系統(tǒng)中設(shè)置了一級過濾器、管式沉降器、旋流器和精細(xì)過濾器等，不僅可以充分滿足水質(zhì)處理的實際需求，而且也可以對水處理設(shè)備形成良好的保護(hù)，有效提升了設(shè)備整體的運行壽命。

3 結(jié)語

目前，在油田注水井洗井作業(yè)中，自循環(huán)洗井車已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，通過該套設(shè)備，可以使套管中的腐蝕物和雜質(zhì)被徹底清洗出來，從而有效避免出水井和油層受到污染或堵塞，進(jìn)一步提升了注水作業(yè)效率，促進(jìn)了油田穩(wěn)產(chǎn)。