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 鄭樹偉（中海石油（中國）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)過注水設(shè)備的逐級處理注水水質(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?；灂r發(fā)現(xiàn)化驗不合格，為了防止不合格注入水對地層的傷害，油田暫停注水系統(tǒng)進(jìn)行注水水質(zhì)變差的問題排查。

1 某油田注水流程簡介

某油田注水流程:從海水提升泵過來的海水先通過粗過濾器，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PAP粗過濾器過濾后與A平臺粗過濾器水出口匯合。

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

經(jīng)細(xì)過濾器過濾的海水過入脫氧塔，通過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，使海水中氧的降低于0.01 mg/L。同時，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。油田注水各項水質(zhì)指標(biāo)[1]要求見表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)計處理量見表2。

表2 某油田注水設(shè)備性能參數(shù)

2 問題過程描述

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，沒發(fā)現(xiàn)什么明顯的堵塞物，疑似有點像藻類和生物堵塞。說明上游水質(zhì)可能變差。當(dāng)天V30測試為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，某油田化驗增壓泵出口V30=（5.0 L，5.2 L）＜7 L，通知各下游平臺停止注水，排查原因。油田最近10天V30化驗數(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，不能根據(jù)每個設(shè)備的處理效果分析判斷設(shè)備運行情況，所以在案例中，油田采用了魚骨圖分析法，從設(shè)備、操作、化學(xué)藥劑、環(huán)境4個方面進(jìn)行分析，共找出影響注水水質(zhì)變化的因素20條，并制作了魚骨分析圖[3-6]見圖 2。

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

3.1 對海水提升泵出口濾器進(jìn)行排查

1）切換海水提升泵濾器，對切換前后海水進(jìn)行V30化驗分析，化驗結(jié)果無明顯變化（表3）。2）將海水提升泵濾器拆開檢查，濾網(wǎng)有輕微破損，但是對注水水質(zhì)基本無影響。

表3 海水提升泵出口濾器切換前后V30對比 單位：L

3.2 對粗過濾器及PAP粗過濾器影響因素進(jìn)行分析

1）將PAP海水粗過濾器退出系統(tǒng)后，對細(xì)過濾器進(jìn)口水質(zhì)進(jìn)行V30化驗分析；注水水質(zhì)無明顯變化，化驗結(jié)果見表4。

表4 PAP粗過濾器退出前后V30對比 單位：L

圖2 某油田注水系統(tǒng)問題排查魚骨圖

2）對A平臺粗過濾器反洗排海閥進(jìn)行開關(guān)測試，發(fā)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開關(guān)正常，但是粗過濾器壓力基本無變化，懷疑排海閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥門之間的鍵槽脫開，退出粗過濾器后對閥門進(jìn)行維修，維修完成后恢復(fù)粗過濾器系統(tǒng)。對粗過濾器出口水質(zhì)進(jìn)行V30化驗分析。化驗數(shù)據(jù)基本無變化（表5），排除此閥門對注水水質(zhì)影響。

表5 A臺粗過濾器反洗閥修復(fù)前后V30對比 單位：L

3）對粗過濾器旁通閥進(jìn)行內(nèi)漏檢測，將粗過濾器下游各個用戶用水全部關(guān)閉，然后將粗過濾器出口閥慢慢全部關(guān)上，粗過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，出口壓力基本無上漲，說明粗過濾器旁通閥無內(nèi)漏現(xiàn)象。

3.3 對細(xì)過濾器進(jìn)行排查

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

隨后根據(jù)細(xì)過濾器濾料要求，從倉庫調(diào)撥合適粒徑的細(xì)石榴石，粗石榴石，無煙煤3種濾料，對細(xì)過濾器進(jìn)行徹底的清罐防腐，對集水器分水器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了檢查并按照設(shè)計濾料厚度更換濾料。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)過濾器填料更換后注水V30化驗

4 結(jié)論

1）通過魚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，并逐項排查，最終找到了注水水質(zhì)不合格的根本原因為細(xì)過濾器濾料失效，問題解決后及時恢復(fù)了注水系統(tǒng)。

2）由于日常注水水質(zhì)監(jiān)測只在注水增壓泵出口一個取樣點進(jìn)行，導(dǎo)致注水系統(tǒng)每個設(shè)備的處理效果不能及時有效監(jiān)測，給問題的排查帶來了極大困難。注水系統(tǒng)恢復(fù)正常后，在固定用水量的前提下，對注水系統(tǒng)各個關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行V30及粒子中值加密取樣監(jiān)測，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)問題的對比分析排查[7]。

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

4）細(xì)過濾器填料為無煙煤、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)，建議基地倉庫進(jìn)行一定數(shù)量的填料備件，以便有問題時能及時進(jìn)行更換。