洗井車的研究與應用探究

田雪慶

（大慶油田裝備制造集團，黑龍江 大慶 163411）

水井經過長期注水作業后，井筒油層附近會出現大量雜質聚集現象，嚴重時會導致地層堵塞，從而影響地層吸水能力，注水壓力也會隨著升高，水井正常注水作業也會受到嚴重影響。為充分保障油田正常注水作業的正常進行，并全面提升水驅開發效果，保障油田穩產，要根據油井生產狀況及時進行清洗。近年來，石油行業全面提出了安全環保生產，全國各地油田注水井洗井作業受到極大限制，多數情況下，需要利用罐車進行拉運，導致洗井作業無法連續，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，而且存在洗井不徹底的問題，從而導致水井失洗。在此情形下，會導致井筒內大量累積油污和雜質，堵塞器和近井地帶結垢嚴重后會導致后期測試作業難度增加，作業井水量也會急劇增加。嚴重影響油田生產開采效果。

1 移動式洗井車構造及工作原理

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），整個系統主要包括了水處理系統、傳動系統、管匯系統以及控制系統等幾個部分，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動起獲取動力。

圖1 移動式洗井車

1.1 水處理系統

（1）減壓系統。減壓系統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行降壓處理，經處理后出口處污水壓力為1.2 ～1.0MPa，減壓系統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過減壓系統處理后，從出水口最終引入三相分離板區，此時，油珠會呈現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，這樣經過三相分離器實現了含油污水中油、水、固體物質的初步分離。

（3）水利旋流除砂器。來水進入進水口后，會在蝸殼中形成加速旋流，當液體進入下錐體的時候，呈現出高速旋轉狀，由于兩相不相溶且密度不同，因此在高速旋轉過程中產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入儲砂罐內部；隨后儲砂罐中的水經過旁通最終進入水力旋流除油器中，體積較小的懸浮顆粒當達到一定旋轉速度后會與二次渦流一起通過排水口最終排出，并進入下一級處理中。

（4）水力旋流除油器。分離液從固液分離器中排出后會進入一級油水分離器中實現油水分離處理。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，在旋流器管壁內部水會緊貼內壁，而油和微小顆粒則會逐步向著中心低壓區聚集，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入二級水力旋流油水分離器中進行后續處理，經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行清除。經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作業。經過上述流程處理后，水質完全可以達到注水井注水水質的標準要求。

1.2 傳動系統

汽車傳動系統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、聯動軸承從發動機獲取動力。

1.3 管匯系統

洗井車管匯系統的主要作用是完成液體的輸送和流向控制。

1.4 控制系統

洗井車控制系統的主要作用是對五柱塞注水泵在運行過程中可能出現的過載問題進行保護。五柱塞注水泵目前最大工作壓力能達到20MPa，在洗井作業中，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行排壓，此時，五柱塞注水泵壓力會逐步下降，從而可以達到良好的保護作用。

1.5 氣壓系統及控制特性

該套設備的氣壓系統設計過程中，主要采取的是氣壓機構對纖維濾料的壓縮和輸送進行控制來實現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，因此即使進入反沖洗后期階段初期過濾精度也不會出現下降的現象。在進行反沖洗過程中，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。進入啟動系統后，通過系統軟件就可以完成管線閥門的操作，使得整個系統的可操作性得到了極大的提升。

1.6 氣浮斜板除油技術

該技術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生大量氣泡同時吸入空氣。當氣液多相泵向沉降箱內部注入氣液的情況下，洗井過程中產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。同時經過處理后的清水還可以最終回注到清潔水箱中備用。在當前油田水處理工藝中氣浮處理工藝已經非常成熟，在清理浮油和懸浮物的過程中效果明顯，實際出油率能夠達到95%以上。

2 自循環洗井車工藝流程及性能分析

2.1 工藝流程

注水井自循環吸進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入洗井車減壓裝置進行減壓處理，含有污水壓力降低后會被進一步輸送到三相分離器中來實現水、油、泥三相的初步分離，隨后排出的分離液會最終進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行去除。經過處理后，最終排出的清水通過清水箱進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作業。通過循環洗井當井口裝置注水水質達到注水井注水標準要求即完成了整個洗井作業。

2.2 性能特征

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

配套設備使用旋流除砂機有效去除分離液中的各類雜質，從而可以充分保障水質處理效果。另外，其自配的旋流除油器不僅可以有效節約洗井作業的設備占地空間，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荷，除油效果也得到了有效提升。另外，該套設備具備先進的水處理流程，而且可以適應有點各類注水井的作業需求。該套系統中設置了一級過濾器、管式沉降器、旋流器和精細過濾器等，不僅可以充分滿足水質處理的實際需求，而且也可以對水處理設備形成良好的保護，有效提升了設備整體的運行壽命。

3 結語

目前，在油田注水井洗井作業中，自循環洗井車已經實現了廣泛應用，通過該套設備，可以使套管中的腐蝕物和雜質被徹底清洗出來，從而有效避免出水井和油層受到污染或堵塞，進一步提升了注水作業效率，促進了油田穩產。