反沖式過濾除污系統在油田摻水過程中的應用

李長江

（東營新東方建設機械有限責任公司，山東 東營 257237）

反沖式過濾除污系統在油田摻水過程中的應用

李長江

（東營新東方建設機械有限責任公司，山東 東營 257237）

針對油田生產的高粘度、高含蠟、高膠質、高凝固點的稠油的特點，采用了多種生產工藝進行處理，但日積月累造成內部結垢嚴重、管道堵塞等問題，結合生產現場的實際情況，進行了反沖式過濾除污系統的研制和應用。

稠油；結垢；摻水；反沖式過濾除污系統

1 問題的提出和依據

對于油田生產的高粘度、高含蠟、高膠質、高凝固點的稠油油田，采用摻水采油、高溫高壓熱洗清蠟和酸洗清垢等生產工藝。稠油具有稠度大、流動性差的特點，開采難度較大，孤東目前主要采用泵上摻水工藝、電加熱工藝，空心桿工藝，由于摻水介質反復循環使用，水質逐漸惡化，致使摻水集油、污水處理及各系統的管道、容器和加熱器的內部結垢日趨嚴重，造成管道堵塞、加熱效率降低、輸液泵排量減少，嚴重地影響著油田的正常生產。圖1和圖2是水垢堵塞管線的情況。

圖1 單井摻水管線內的堵塞

圖2 摻水干線內的堵塞物

2 解決問題的途徑及過濾除污系統的研制

目前稠油摻水和注水都是來自聯合站的外調污水，這些污水處理水平低，礦化度高，有的污水礦化度高達13221毫升/升。經對現場管線及空心桿內的結垢物化驗知，主要成分是泥砂、粘土等物質，來源于油層中。

整個污水和摻水系統的除垢是個復雜的工程，既然在摻水系統中的主要致垢物為污泥，首先從摻水源頭將其除去，同時減少摻水中的其它懸浮物，將大大改善摻水水質，減少摻水系統中的結垢，這是當前能夠解決的問題。

通過研究，對現場的工藝流程進行改造，設計、制作一套能夠過濾掉較大顆粒的的裝置，滿足摻水管線和空心桿工藝生產對摻水水質的一般要求。

2.1 設計思路

本系統是針對流體介質中存在顆粒狀的雜質需要去除的情況而設計，為降低使用勞動強度，提高工作效率，設計有兩套反沖流程，可以在流體輸送過程中，實現不停產實時自沖洗，將過濾產生的有害雜質隨時排出管道外，保持過濾界面清潔，從而保證過濾器長期處于良好過濾狀態，達到降低管損、提高管道輸送效率、為生產服務的目的。

2.2 工作原理

反沖式過濾除污系統主要由兩個主過濾單元、每個過濾單元的兩套反沖洗流程、沉淀除污系統、污水分離回注系統等部分構成。兩套主過濾單元根據具體工作流量或壓力需要，可以采用“一用一備”或“兩個同用”的工作模式。以油田使用污水摻水生產為例，簡要說明其工作過程：污水來水通過主過濾單元的進口閥門進入過濾罐體內，污水內的粒徑大于0．02毫米的雜質被濾網分離，潔凈的污水通過主過濾單元的出口閥門，進入污水原流程流向摻水泵，而粒徑大于0．02毫米的雜質被留在過濾罐體的下端腔體，隨著時間的延續，腔體內的雜質越來越多，必然造成過濾單元的出口壓力逐漸降低，如果不及時將這些雜質去除，必然導致過濾單元堵塞，從而使生產間斷。當雜質積累到一定程度，分別開啟過濾腔體下端和側面的反沖流程，使用過濾后的潔凈污水將過濾網從反面進行沖洗，直至將濾網沖洗得較為干凈為止，關閉反沖流程，過濾單元再次進入正常工作狀態。兩個主過濾單元分別進行沖洗，以保證摻水流程能夠正常連續生產。過濾單元反沖帶出的雜質進入沉淀除污系統，在清砂罐內沉淀分離。分離產生的污水進入污水分離回注系統，污泥留在清砂罐內，累積到一定程度通過方形孔清除出罐；進入污水分離回注系統的含油污水經初步沉淀分離后，將含油較少的污水通過回收泵打回原污水流程進入摻水泵。這樣就完成了一個含雜質污水經反沖式過濾除污系統，完成污水與雜質分離的過程，達到去除污水中雜質的目的，減少回注流程及界面的油泥結垢，提高生產系統的效率。

2.3 實際流程及實物圖

圖3為反沖式過濾除污系統實際流程圖。

下面是反沖式過濾除污系統的主要部分的實物圖（以污水摻水生產為例），系統全貌、原污水摻水流程、兩個主過濾單元、側面反沖流程、下端反沖流程、污水分離回注系統、沉淀除污系統，分別如圖4～10所示。

圖3 反沖式過濾除污系統實際流程圖

圖4 反沖式過濾除污系統全貌

圖5 原污水摻水流程

圖6 兩個主過濾單元

圖7 側面反沖流程

圖8 下端反沖流程

圖9 污水分離回注系統

2.4 摻水過濾除污系統的現場應用

該摻水過濾系統在孤東采油廠采四管理區摻水站應用后，效果非常明顯。一方面，摻水污水經該過濾系統過濾后，排出大量較大顆粒的膠質沉淀物，使污水水質得到明顯改善；另一方面，減少了摻水管線的堵塞，降低管線壓力損失，減少躺井及作業施工，經濟效益和社會效益十分明顯。

圖10 沉淀除污系統

3 經濟效益和社會效益

2014年，采四管理區因空心桿結垢造成油井躺井56井次；因管線結垢造成油井停產610井次，影響產量5927噸；因水質結垢造成的單井摻水管線、水表、加熱爐更換周期縮短，2014年該管理區全年已更換單井摻水管線15000米，更新加熱爐26臺，水表新進33臺、維修267臺次。

2015年度，該管理區在402摻水站使用本摻水除污系統后，使該區域內25口摻水井的平均作業周期由4個月提高到12個月，單井年度作業次數減少2次，僅此一項，合計減少作業50次，作業每次的管桿及施工費按照平均12．88萬元計算，節省費用：12．88×50=644萬元；增產原油：單井日產5噸，單井作業占用周期按10天計，增產原油：5×50×10=2500噸；每噸原油按照約0．2萬元計算，增產的原油價值為2500×0．2=500萬元。僅此兩項，創造經濟效益為1144萬元。

另外，經統計管線堵塞的次數大大減少，管線、加熱爐、水表的維修次數降低50%以上，經濟效益也十分突出。

通過該摻水過濾除污系統的應用，延長了稠油油井生產的有效時間，減少了導致停井或作業的因素，降低了采油一線職工的勞動強度，消除了很多安全生產的隱患；同時因減少穿孔和罐內清污，降低了對環境的污染，為避免工農糾紛，創建和諧環保油區發揮了積極作用。

[1]機械工程師手冊編委會．機械工程師手冊[M]．機械工業出版社，2007．

[2]靳海鵬，田世澄，周勇．高含鹽油田摻水工藝[J]，特種油氣藏,2011（02）：117-119+141-142．

[3]萬仁溥主編．采油工程手冊[M]．石油工業出版社，2003．

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