張隨望 （中石油長慶油田分公司油氣工藝研究院；低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710018）

楊印華，郭發(fā)榮 （中石油長慶油田分公司油田開發(fā)處，陜西 西安710018）

陸小兵 （中石油長慶油田分公司油氣工藝研究院；低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710018）

1 概述

注水井洗井是指利用高壓水，清除注水井井筒、吸水層段的滲濾面及井底附近的污染物，使吸水層段的滲濾面避免或減緩注入水水質(zhì)的污染、堵塞和腐蝕。通過洗井可以解除或緩解井底近處已經(jīng)受到的水質(zhì)污染及堵塞，從而恢復(fù)地層吸水能力，保證正常注水。

國內(nèi)各油田常見的注水井洗井方式包括流程洗井、水泥車洗井和活動(dòng)洗井車洗井3種方式。長慶油田目前注水流程主要采取樹枝狀穩(wěn)流配水注水工藝 （圖1），由于單井管徑較小 （φ34mm），無法實(shí)施流程洗井，現(xiàn)場主要采取水泥泵車＋水罐車和活動(dòng)洗井車洗井方式。

水泥泵車＋水罐車洗井是采取水泥車＋清水將井筒內(nèi)液體返排出地面。具有洗井壓力高、排量大的特點(diǎn)，洗后水質(zhì)凈化效果較好，但存在著泄水降壓周期較長、返排液易造成環(huán)境污染、作業(yè)成本較高等問題。

活動(dòng)洗井車洗井主要是利用高壓軟管將注水井井口與洗井車相連接，注水井井口正洗或者反洗時(shí)返出液經(jīng)洗井車凈化處理后，利用高壓泵注入井下進(jìn)行循環(huán)使用，組成一個(gè)密閉循環(huán)系統(tǒng)，直到達(dá)到洗井要求，可以實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保洗井?，F(xiàn)有的活動(dòng)洗井車主要存在水處理效果不理想、洗井效率較低等問題，影響了活動(dòng)洗井車的正常推廣。

圖1 長慶油田樹枝狀穩(wěn)流配水注水流程示意圖

因此為進(jìn)一步提高注水井洗井效果和效率，實(shí)現(xiàn)低成本和綠色環(huán)保洗井，新型活動(dòng)洗井裝置的研究顯得尤為重要。

2 撬裝一體化洗井裝置研究

長慶油田注水井井深在1000～3000m，單井配注在10～50m3/d，洗井具有以下特點(diǎn)：洗井時(shí)返出液中主要含有浮油、固體顆粒、懸浮物等，成分復(fù)雜；各區(qū)塊注水壓力變化較大，平均注水壓力約15MPa，部分區(qū)塊在20MPa以上；洗井要求排量較高，能夠使近井地帶的更多污染物被攜帶出來。

因此要實(shí)現(xiàn)高效的循環(huán)洗井，就要求車載水處理設(shè)備的效果好、效率高，同時(shí)滿足車載需要；實(shí)現(xiàn)密閉的帶壓洗井，需要配套必要的壓力調(diào)節(jié)裝置和動(dòng)力設(shè)備。

2.1 水處理工藝優(yōu)選

對(duì)比長慶油田在用的4種采出水處理工藝 （表1），認(rèn)為多功能一體化處理工藝具有功能強(qiáng)、處理效果好、體積小、反洗再生能力強(qiáng)等特點(diǎn)，更適合于車載處理。

表1 長慶油田4種主要采出水處理工藝對(duì)比

多功能一體化油田水處理器是利用水溶氣后進(jìn)入過濾罐渦流器中進(jìn)行向心氣浮除油和混凝，除油后的污水進(jìn)填料迷宮中進(jìn)行微渦旋除污降濁，降濁后的水進(jìn)行精細(xì)過濾，過濾后的水再次進(jìn)行電極的加強(qiáng)處理。

2.2 車載撬裝一體化洗井設(shè)備

車載水處理設(shè)備采取油泥水分離罐、多功能一體化水處理器粗濾罐與細(xì)濾罐三級(jí)處理。處理流程如圖2所示。

1）油泥水分離罐 該罐利用溶氣液體通過內(nèi)渦旋發(fā)生器進(jìn)入罐內(nèi)，在罐內(nèi)特殊除油填料和特殊的內(nèi)部軌跡下多次改變流動(dòng)方向，產(chǎn)生的渦旋、微渦旋、慣性、離心力、浮力和重力等作用力，協(xié)同將其進(jìn)入的溶氣液體中的油、泥、水分離開。裝置為一進(jìn)三出連續(xù)運(yùn)行，無需反沖洗，運(yùn)行過程中只加空氣，可以實(shí)現(xiàn)向心氣浮去除90%以上的浮油和分散油，離心去除90%以上的固體顆粒。

2）多功能一體化水處理器粗、細(xì)過濾罐 液體首先通過外渦旋發(fā)生器完成渦旋向心氣浮除油，然后通過特殊吸附聚集材料制成的迷宮產(chǎn)生微渦旋，將其細(xì)小顆粒和油珠聚結(jié)成大顆粒和大油珠，形成的大油珠上浮去除、形成的大顆粒通過過濾去除。粗細(xì)處理罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，不同之處在于兩個(gè)罐內(nèi)的除油填料和濾料的大小不同，去除的顆粒大小也不相同。

圖2 車載撬裝一體化水處理設(shè)備水處理流程

同時(shí)配套了空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、提升泵、反沖洗泵、控制柜等設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)三級(jí)處理罐氣浮處理、反沖洗等運(yùn)行需要。

2.3 壓力調(diào)節(jié)裝置

循環(huán)洗井時(shí)，由油管、撬裝一體化洗井裝置、油套環(huán)空形成一個(gè)大 “U”型管 （圖3），如何在不影響活動(dòng)洗井車運(yùn)行效率的前提下，將高壓返出液降至車載水處理設(shè)備要求的0.6MPa以下，是實(shí)現(xiàn)帶壓洗井必須解決的問題。

溫室一般高4.5～12.0 m，不同的功能按0.5 m的倍數(shù)增加，溫室的跨度分為9.6 m、10.8 m和12 m，溫室的開間距離分為4 m、8 m和12 m。應(yīng)考慮場地大小、區(qū)域劃分、使用功能等不同因素，合理選擇溫室跨度及開間的模數(shù)及個(gè)數(shù)。溫室大多采用主體鋼架，其壽命可以達(dá)到15 a之久。

研制的壓力調(diào)節(jié)裝置是一種直行程、啟動(dòng)活塞式氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由減壓、控制和執(zhí)行3部分組成 （圖4）。安裝在一體化水處理設(shè)備的進(jìn)口，通過高壓管與注水井口直接相連，可以將最高25MPa的井口返出液壓力降低到0.6MPa以內(nèi)，滿足撬裝一體化水處理設(shè)備的壓力要求。

2.3.1 減壓部分

圖3 注水井帶壓洗井示意圖

通徑為25mm，采取讓通過液體走 “臺(tái)階”的方式，改變流速和流向，增加摩阻等方式實(shí)現(xiàn)減壓，將通過的高壓液體壓力降低至0.6MPa以下。

2.3.2 控制部分

該部分主要由信號(hào)轉(zhuǎn)換器、定位器和減壓閥等組成，工作時(shí)需要用到電和氣，所需氣源由一體化水處理設(shè)備的空氣壓縮機(jī)提供，所需電由車載動(dòng)力或者井場電壓器等提供。

2.3.3 執(zhí)行部分

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是按照力矩平衡原理工作的，由活塞和六組彈簧組成，分為正、反作用兩種形式。隨信號(hào)壓力增加時(shí)，推桿下移為正作用，反之推桿上移為反作用，彈簧對(duì)主杠桿的拉力與信號(hào)壓力用在波紋管上的力達(dá)到力矩平衡時(shí)，儀表達(dá)到平衡狀態(tài)。最高壓力為25MPa。

圖4 減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖

3 現(xiàn)場試驗(yàn)

以鎮(zhèn)××井為例，初始時(shí)返出水中懸浮物質(zhì)量濃度為1388mg/L，經(jīng)過近2h的洗井，撬裝一體化洗井裝置出水水質(zhì)質(zhì)量濃度為6mg/L，撬裝一體化洗井裝置對(duì)懸浮物的去除率為86.8% （圖5）。

現(xiàn)場試驗(yàn)的18口帶壓循環(huán)洗井，井口壓力從12.6MPa到21.4MPa不等 （圖6），通過壓力調(diào)節(jié)閥后壓力均控制在設(shè)計(jì)的0.6MPa以內(nèi)，表明減壓閥的工作狀況是可靠和穩(wěn)定的。

4 結(jié)論

1）研制的撬裝一體化洗井設(shè)備借鑒采出水多功能一體化處理工藝，采取三罐體設(shè)計(jì)，簡單緊湊，滿足車載要求。

圖5 鎮(zhèn)××井洗井過程中機(jī)雜含量變化曲線

圖6 壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓力對(duì)比

2）研制的減壓閥可以實(shí)現(xiàn)將進(jìn)口最大壓力25MPa降低到0.6MPa以下，適合現(xiàn)場不同壓力等級(jí)的注水井，現(xiàn)場降壓效果可靠穩(wěn)定。

3）現(xiàn)場試驗(yàn)表明經(jīng)過1.5～4h的循環(huán)洗井，可以將注水井井口返出液中的懸浮物和含油質(zhì)量濃度有效控制在30mg/L范圍以內(nèi)，具有洗井效果好、洗井效率高的特點(diǎn)，適合不同工況的注水井。

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