某海上油田注水系統注水水質不合格原因分析

彭遠志 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，海水經過注水設備的逐級處理注水水質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。2017年4月份油田注水水質V30日常化驗時發現化驗不合格，為了防止不合格注入水對地層的傷害，油田暫停注水系統進行注水水質變差的問題排查。

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過PAP粗過濾器過濾后與A平臺粗過濾器水出口匯合。

經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入細過濾器，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，在細過濾器的入口處注入兩種化學藥劑：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行殺菌。

經細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，脫氧劑經海水稀釋從脫氧塔中部均勻噴撒在塔內。為防止地層結垢在脫氧塔出口管線注入鋇鍶防垢劑。油田注水各項水質指標[1]要求見表1。

表1 某油田注水水質要求

經脫氧后的海水進入增壓泵，被增壓到3300 kPa使海水的壓力滿足注水泵的吸入壓力。一部分進入注水泵進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進一步處理，處理之后的海水輸送至下游油田注水系統[2]。油田注水設備及設計處理量見表2。

表2 某油田注水設備性能參數

2 問題過程描述

2017年4月20日3:00～6:00在某油田注水系統下游用戶反映納濾系統調試過程中入口保安濾器5 μm、壓差高1 MPa，拆檢發現濾芯有較大藻類味道，沒發現什么明顯的堵塞物，疑似有點像藻類和生物堵塞。說明上游水質可能變差。當天V30測試為9 L。

2017年4月22日5:00再次發生納濾系統保安濾器堵塞，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化驗數據如圖1。

圖1 4月份某油田注水V30水質變化情況

3 問題排查

由于注水系統只有增壓泵出口每天進行注水水質的監控，在注水系統水質發生變化時，不能根據每個設備的處理效果分析判斷設備運行情況，所以在案例中，油田采用了魚骨圖分析法，從設備、操作、化學藥劑、環境4個方面進行分析，共找出影響注水水質變化的因素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果不準、絮凝劑失效等11條要素進行了分析、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、細過濾器關鍵節點水質進行逐步排查。

3.1 對海水提升泵出口濾器進行排查

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

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行分析

1）將PAP海水粗過濾器退出系統后，對細過濾器進口水質進行V30化驗分析；注水水質無明顯變化，化驗結果見表4。

表4 PAP粗過濾器退出前后V30對比 單位：L

圖2 某油田注水系統問題排查魚骨圖

2）對A平臺粗過濾器反洗排海閥進行開關測試，發現執行機構開關正常，但是粗過濾器壓力基本無變化，懷疑排海閥執行機構與閥門之間的鍵槽脫開，退出粗過濾器后對閥門進行維修，維修完成后恢復粗過濾器系統。對粗過濾器出口水質進行V30化驗分析。化驗數據基本無變化（表5），排除此閥門對注水水質影響。

表5 A臺粗過濾器反洗閥修復前后V30對比 單位：L

3）對粗過濾器旁通閥進行內漏檢測，將粗過濾器下游各個用戶用水全部關閉，然后將粗過濾器出口閥慢慢全部關上，粗過濾器出口壓力維持在5.0 kg，將出口壓力泄壓至零后，關閉泄壓閥，出口壓力基本無上漲，說明粗過濾器旁通閥無內漏現象。

3.3 對細過濾器進行排查

由于粗過濾器2016年下半年進行過內部檢修，失效可能性較小而且粗過濾器拆檢工程量相對較大，先對細過濾器進行開罐檢查；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，基本確定細過濾器失效。

隨后根據細過濾器濾料要求，從倉庫調撥合適粒徑的細石榴石，粗石榴石，無煙煤3種濾料，對細過濾器進行徹底的清罐防腐，對集水器分水器結構進行了檢查并按照設計濾料厚度更換濾料。濾料更換完成后，注水系統恢復正常（圖3）。

圖3 某油田細過濾器填料更換后注水V30化驗

4 結論

1）通過魚骨圖分析法找出了影響某油田注水系統注水水質變化的所有因素，并逐項排查，最終找到了注水水質不合格的根本原因為細過濾器濾料失效，問題解決后及時恢復了注水系統。

2）由于日常注水水質監測只在注水增壓泵出口一個取樣點進行，導致注水系統每個設備的處理效果不能及時有效監測，給問題的排查帶來了極大困難。注水系統恢復正常后，在固定用水量的前提下，對注水系統各個關鍵節點進行V30及粒子中值加密取樣監測，建立注水水質更換填料后的原始數據，方便日后注水系統水質問題的對比分析排查[7]。

3）注水系統是油田的關鍵設備，以后要加強對注水水質的監測以及注水設備的定期問題排查。特別是細過濾器的填料漏失情況，要定期通過觀察孔進行觀察，通過濾料高度的對比（添加填料后已經做了標記），及時分析查找濾料漏失問題。

4）細過濾器填料為無煙煤、石榴石等不易變質的材料，而且油田群有多套注水系統，建議基地倉庫進行一定數量的填料備件，以便有問題時能及時進行更換。