注水井洗井車的研究與應用

曹玉倩(大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163000)

1 油田注水井清洗現狀

注水井在長期的注水過程中，所含雜質在井簡油層附近不斷聚集，甚至堵塞地層，使地層吸水能力下降、注水壓力升高，影響了水井的正常注水。為確保正常注水，提高水驅開發效果，實現油田穩產，須定期對注水井進行清洗。近年來受環保和安全需求，朝陽溝油田注水井洗井受到限制，只能利用罐車拉運洗井，這種洗井方式洗井過程不連續，洗井只能保證測試工具下井，但水質不能保證，且洗井不徹底，水井失洗嚴重。由于注水井欠洗，井筒內污油及雜質逐步增多，近井地帶及堵塞器處結垢日趨嚴重，導致測試困難，作業井逐年增多。導致欠注井增加，由于注水井欠注，地層能量嚴重不足，低壓層大量吸水，油井含水上升快，遞減快，嚴重影響開發效果。

2 移動式洗井車的構造及工作原理

移動式洗井車采用重型汽車6×6的底盤為安裝基座，其主要由水處理系統、傳動系統及管匯系統和控制系統等組成，其中五柱塞注水泵作為洗井動力，并在汽車發動機旁裝一個取力器和變速箱，為五柱塞注水泵提供動力。另外還附帶安全防護設備。

2.1 水處理系統

(1)減壓系統。將注水井返出污水壓力由15～20 MPa通過高壓過濾器(主要過濾較大的泥和顆粒，保證減壓閥正常工作)以及減壓閥安全降低到出口壓力為1.2～1.0 MPa，該系統不因出口壓力變化而改變流量。

(2)三相分離器。油田注水井含油污水經減壓系統減壓后，由進水口進入三相分離板區，油珠垂直向分離板上部移動，泥及固體顆粒向分離板的底部移動，分離液從出口處流出，從而達到油、水、固體物質初步分離。

(3)水力旋流除砂器。來水由進水口進入，在渦殼內部形成加速的旋流，在下錐體段，在液流高速旋轉時，由于兩種互不相容的介質的密度不同，從而產生的離心加速度也不同，即產生的離心力不同，因此產生分離，較大的固體顆粒被甩向器壁，并在其本身的重力的作用下沿器壁向下滑動，隨濃液從排沙口排出進入儲砂罐；儲砂罐內的水通過旁通進入水力旋流除油器；較小的懸浮顆粒旋轉到一定程度后隨二次渦流由排水口排出，進入下一級。

(4)水力旋流除油器。固液分離器排出的分離液進入一級油水分離器進行油水分離。由于水和油及微小懸浮顆粒的密度差及離心的作用。使水緊貼旋流器管內壁而油和微小懸浮顆粒則向中心低壓區聚集，并向后從溢流口排出分離液中95%的浮油，同時除油后的分離液由一級進入二級水力旋流油水分離器，繼續進行除油和除微小懸浮物。處理后的水進入清水箱，清水箱中的濾后水再由五柱塞泵輸送進入高壓井口套管，形成循環洗井作業。這樣處理后的液體已完全達到注水井注水水質的要求。

2.2 傳動系統

將發動機動力通過全功率取力器、傳動軸、變速箱、聯軸器傳送給五柱塞注水泵。

2.3 管匯系統

主要具有液體流向控制、輸送等功能。

2.4 控制系統

主要進行五柱塞注水泵過載保護工作。五柱塞泵的最大工作壓力為(20 MPa)，當五柱塞泵工作壓力超過設定壓力時，安全閥自動排壓，五柱塞泵壓力下降，將起到過載保護作用。

3 移動式洗井車的工藝流程及性能特點

3.1 工藝流程

注水井移動式洗井車的基本工作流程為：注水井油管放空閥返出的含油污水首先進入移動式洗井裝置的減壓系統進行減壓，減壓后含油污水進入三相分離器進行油、泥、水初步分離，分離液接著進入兩級水力旋流除砂器，主要將小顆粒的泥沙和懸浮物除去；隨后進入二級水力旋流除油器，去除其中大部分油粒、懸浮物。處理后的水進入清水箱，清水箱中的濾后水再由五柱塞注水泵注入井口套管，形成循環洗井作業。當洗井裝置進出口水質達到要求的指標后，即可停止洗井作業[1]。

3.2 性能特點

移動式洗井車具有洗井時間短、洗井過程對注水系統、集油系統和污水處理系統沒有影響、無鋪設洗井流程、機動性強等特點。移動式洗井車屬于車載式可移動水處理設備。采用越野型、自走式底盤，能適應油田道路和移動作業。自帶一個8 m3清水箱和一個2 m3集油箱，既節省施工設備、降低作業成本，又能保證連續洗井作業。采用底盤發動機作為污水處理設備的動力，能克服注水井井口無電源設備的弊端。整車的污水處理設備能有效地清洗注水井，節省注水用水，節省投資，并能避免直接外排造成環境污染。取得了良好的洗井效果。

(1)在除機雜方面，采用旋流除砂器確保處理水質。

(2)在除油方面，采用旋流除油器，減少了設備占用空間，增大了污油箱容積，使沉降器排污徹底，保證了沉降器的有效沉降空間和沉降效果，減輕了后續濾罐的運行負荷，提高了除油效率。

(3)水處理流程先進，適應性強。針對不同的詵井返出液情況，可分別對一級過濾器、精細過濾器、液一液旋流器、管式沉降器、聚結除油器進行超越，在達到處理水質的情況下，保護水處理設備。保證設備長期穩定運行[2]。

4 移動式洗井車現場試驗情況

對某礦的A井、B井應用移動式洗井車進行洗井作業。選取試驗井的基本運行參數如下：

4.1 洗井過程

對A、B注水井進行洗井試驗，將洗井裝置與罐車就位，將洗井車?？吭诰嗑? m的平地上，車尾朝注水井高壓閥門背面或側面。將注水井停注，放掉封在管路中的存壓，拆卸補水口、進水口、出水口上的堵頭，裝洗井車高壓軟管接頭，連接好進出水管線。另外，為了防止高壓軟管卡套滑脫造成人身傷害，還需要在高壓軟管兩端裝安全防護鏈卡。起泵前需要先給清水箱補水，補水來自配水間，關閉注水井生產閥門，使配水間來水進入洗井裝置水箱。其中A注水井流量為11.4～30.0 m3/h，B注水井流量為25.3～32.0 m3/h。待水箱上水結束，關閉注水井來水閥門，導入洗井流程，開始洗井。啟動注水泵，A注水井流量18～20.96 m3/h，注水泵出口壓力11.0 MPa。B注水井流量為17～22.6 m3/h，注水泵出口壓力12.5 MPa。之后進行循環洗井，洗井時間為4 h。

洗井開始時用肉眼觀察，從井口返出的循環水中油和懸浮物含量很高。洗井循環后，發現水樣明顯變清，油和懸浮物明顯減少。通過過濾器處理后，水質外觀宛如純凈水。經過1～2 h之后進出注水井的流量基本相同，3～4 h后進出注水井的水質也基本一致[3]。

4.2 洗井效果

應用移動式洗井裝置對A和B注水井進行洗井，達到了以下效果：

(1)不排放污水，經洗井車處理后的水達到了注水站來水水質，滿足了環保要求。

(2)含油和懸浮物明顯減少。A井懸浮物顆粒含量為864 mg/L，經洗井車處理后，下降為80 mg/L；B井含油達284.4 mg/L，井口出水含油為2.68 mg/L。

(3)洗井后注水井吸水能力普遍得到提高。A井油壓下降0.8 MPa，洗井后回收油量可達3.5 t，B井油壓下降0.9 MPa，洗井后回收油量可達3.0 t。

5 結語

5.1 結論

(1)移動式洗井車可以達到洗井的目的。利用配水間來水通過洗井車洗井，經過4～5 h進出注水井的水的水質就可以基本相同。一口井通過洗井可以洗出3～3.5 t油。

(2)移動式洗井車現場操作簡便：洗井車、罐車、注水井之間洗井工藝管線連接需要30 min左右；洗井裝置進水需要30～40 min；洗井作業需要3～4 h。

(3)移動式洗井車洗井與罐車洗井對比：一是移動式洗井車洗井比罐車洗井徹底，可以把井底大部分污染物清洗干凈，罐車洗井只能通過泄壓帶出污染物，達不到清洗的目的；二是移動式洗井車清洗一口井排入系統的液量為8～10 m3，洗井排入地面系統的液量少，基本不增加地面系統負荷。罐車洗井排入系統的液量為24～36 m3[4]。

5.2 建議

(1)移動式洗井車與注水井之間連接的高壓管線，應根據注水井位置和井場情況配備相應的長度管線。從某油田的注水井情況看配備10.0 m、30.0 m、50.0 m長度的三套高壓管線，這樣就可以滿足洗井裝置洗井要求。

(2)移動式洗井車與罐車之間的排污管線應從現在的4.0 m增加到8.0 m。

(3)車載注水泵應設置流量相同壓力不同的洗井級配。比如流量為25 m3/h時，壓力設為9.0 MPa、10.0 MPa、11.0 MPa、12.0 MPa等級配，以便洗井操作。

(4)由于某油田開采年限比較長，井中懸浮物顆粒比較細小，洗井車通過離心分離技術不易將懸浮物從水中分離出來，這樣注入水與吐出水中懸浮物含量容易超標。為解決這個問題，建議在洗井過程中加入一定量絮凝劑，運行40 min左右即可。