李長江

（東營新東方建設機械有限責任公司，山東 東營 257237）

反沖式過濾除污系統(tǒng)在油田摻水過程中的應用

李長江

（東營新東方建設機械有限責任公司，山東 東營 257237）

針對油田生產(chǎn)的高粘度、高含蠟、高膠質(zhì)、高凝固點的稠油的特點，采用了多種生產(chǎn)工藝進行處理，但日積月累造成內(nèi)部結(jié)垢嚴重、管道堵塞等問題，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況，進行了反沖式過濾除污系統(tǒng)的研制和應用。

稠油；結(jié)垢；摻水；反沖式過濾除污系統(tǒng)

1 問題的提出和依據(jù)

對于油田生產(chǎn)的高粘度、高含蠟、高膠質(zhì)、高凝固點的稠油油田，采用摻水采油、高溫高壓熱洗清蠟和酸洗清垢等生產(chǎn)工藝。稠油具有稠度大、流動性差的特點，開采難度較大，孤東目前主要采用泵上摻水工藝、電加熱工藝，空心桿工藝，由于摻水介質(zhì)反復循環(huán)使用，水質(zhì)逐漸惡化，致使摻水集油、污水處理及各系統(tǒng)的管道、容器和加熱器的內(nèi)部結(jié)垢日趨嚴重，造成管道堵塞、加熱效率降低、輸液泵排量減少，嚴重地影響著油田的正常生產(chǎn)。圖1和圖2是水垢堵塞管線的情況。

圖1 單井摻水管線內(nèi)的堵塞

圖2 摻水干線內(nèi)的堵塞物

2 解決問題的途徑及過濾除污系統(tǒng)的研制

目前稠油摻水和注水都是來自聯(lián)合站的外調(diào)污水，這些污水處理水平低，礦化度高，有的污水礦化度高達13221毫升/升。經(jīng)對現(xiàn)場管線及空心桿內(nèi)的結(jié)垢物化驗知，主要成分是泥砂、粘土等物質(zhì)，來源于油層中。

整個污水和摻水系統(tǒng)的除垢是個復雜的工程，既然在摻水系統(tǒng)中的主要致垢物為污泥，首先從摻水源頭將其除去，同時減少摻水中的其它懸浮物，將大大改善摻水水質(zhì)，減少摻水系統(tǒng)中的結(jié)垢，這是當前能夠解決的問題。

通過研究，對現(xiàn)場的工藝流程進行改造，設計、制作一套能夠過濾掉較大顆粒的的裝置，滿足摻水管線和空心桿工藝生產(chǎn)對摻水水質(zhì)的一般要求。

2.1 設計思路

本系統(tǒng)是針對流體介質(zhì)中存在顆粒狀的雜質(zhì)需要去除的情況而設計，為降低使用勞動強度，提高工作效率，設計有兩套反沖流程，可以在流體輸送過程中，實現(xiàn)不停產(chǎn)實時自沖洗，將過濾產(chǎn)生的有害雜質(zhì)隨時排出管道外，保持過濾界面清潔，從而保證過濾器長期處于良好過濾狀態(tài)，達到降低管損、提高管道輸送效率、為生產(chǎn)服務的目的。

2.2 工作原理

反沖式過濾除污系統(tǒng)主要由兩個主過濾單元、每個過濾單元的兩套反沖洗流程、沉淀除污系統(tǒng)、污水分離回注系統(tǒng)等部分構(gòu)成。兩套主過濾單元根據(jù)具體工作流量或壓力需要，可以采用“一用一備”或“兩個同用”的工作模式。以油田使用污水摻水生產(chǎn)為例，簡要說明其工作過程：污水來水通過主過濾單元的進口閥門進入過濾罐體內(nèi)，污水內(nèi)的粒徑大于0．02毫米的雜質(zhì)被濾網(wǎng)分離，潔凈的污水通過主過濾單元的出口閥門，進入污水原流程流向摻水泵，而粒徑大于0．02毫米的雜質(zhì)被留在過濾罐體的下端腔體，隨著時間的延續(xù)，腔體內(nèi)的雜質(zhì)越來越多，必然造成過濾單元的出口壓力逐漸降低，如果不及時將這些雜質(zhì)去除，必然導致過濾單元堵塞，從而使生產(chǎn)間斷。當雜質(zhì)積累到一定程度，分別開啟過濾腔體下端和側(cè)面的反沖流程，使用過濾后的潔凈污水將過濾網(wǎng)從反面進行沖洗，直至將濾網(wǎng)沖洗得較為干凈為止，關閉反沖流程，過濾單元再次進入正常工作狀態(tài)。兩個主過濾單元分別進行沖洗，以保證摻水流程能夠正常連續(xù)生產(chǎn)。過濾單元反沖帶出的雜質(zhì)進入沉淀除污系統(tǒng)，在清砂罐內(nèi)沉淀分離。分離產(chǎn)生的污水進入污水分離回注系統(tǒng)，污泥留在清砂罐內(nèi)，累積到一定程度通過方形孔清除出罐；進入污水分離回注系統(tǒng)的含油污水經(jīng)初步沉淀分離后，將含油較少的污水通過回收泵打回原污水流程進入摻水泵。這樣就完成了一個含雜質(zhì)污水經(jīng)反沖式過濾除污系統(tǒng)，完成污水與雜質(zhì)分離的過程，達到去除污水中雜質(zhì)的目的，減少回注流程及界面的油泥結(jié)垢，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的效率。

2.3 實際流程及實物圖

圖3為反沖式過濾除污系統(tǒng)實際流程圖。

下面是反沖式過濾除污系統(tǒng)的主要部分的實物圖（以污水摻水生產(chǎn)為例），系統(tǒng)全貌、原污水摻水流程、兩個主過濾單元、側(cè)面反沖流程、下端反沖流程、污水分離回注系統(tǒng)、沉淀除污系統(tǒng)，分別如圖4～10所示。

圖3 反沖式過濾除污系統(tǒng)實際流程圖

圖4 反沖式過濾除污系統(tǒng)全貌

圖5 原污水摻水流程

圖6 兩個主過濾單元

圖7 側(cè)面反沖流程

圖8 下端反沖流程

圖9 污水分離回注系統(tǒng)

2.4 摻水過濾除污系統(tǒng)的現(xiàn)場應用

該摻水過濾系統(tǒng)在孤東采油廠采四管理區(qū)摻水站應用后，效果非常明顯。一方面，摻水污水經(jīng)該過濾系統(tǒng)過濾后，排出大量較大顆粒的膠質(zhì)沉淀物，使污水水質(zhì)得到明顯改善；另一方面，減少了摻水管線的堵塞，降低管線壓力損失，減少躺井及作業(yè)施工，經(jīng)濟效益和社會效益十分明顯。

圖10 沉淀除污系統(tǒng)

3 經(jīng)濟效益和社會效益

2014年，采四管理區(qū)因空心桿結(jié)垢造成油井躺井56井次；因管線結(jié)垢造成油井停產(chǎn)610井次，影響產(chǎn)量5927噸；因水質(zhì)結(jié)垢造成的單井摻水管線、水表、加熱爐更換周期縮短，2014年該管理區(qū)全年已更換單井摻水管線15000米，更新加熱爐26臺，水表新進33臺、維修267臺次。

2015年度，該管理區(qū)在402摻水站使用本摻水除污系統(tǒng)后，使該區(qū)域內(nèi)25口摻水井的平均作業(yè)周期由4個月提高到12個月，單井年度作業(yè)次數(shù)減少2次，僅此一項，合計減少作業(yè)50次，作業(yè)每次的管桿及施工費按照平均12．88萬元計算，節(jié)省費用：12．88×50=644萬元；增產(chǎn)原油：單井日產(chǎn)5噸，單井作業(yè)占用周期按10天計，增產(chǎn)原油：5×50×10=2500噸；每噸原油按照約0．2萬元計算，增產(chǎn)的原油價值為2500×0．2=500萬元。僅此兩項，創(chuàng)造經(jīng)濟效益為1144萬元。

另外，經(jīng)統(tǒng)計管線堵塞的次數(shù)大大減少，管線、加熱爐、水表的維修次數(shù)降低50%以上，經(jīng)濟效益也十分突出。

通過該摻水過濾除污系統(tǒng)的應用，延長了稠油油井生產(chǎn)的有效時間，減少了導致停井或作業(yè)的因素，降低了采油一線職工的勞動強度，消除了很多安全生產(chǎn)的隱患；同時因減少穿孔和罐內(nèi)清污，降低了對環(huán)境的污染，為避免工農(nóng)糾紛，創(chuàng)建和諧環(huán)保油區(qū)發(fā)揮了積極作用。

[1]機械工程師手冊編委會．機械工程師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2007．

[2]靳海鵬，田世澄，周勇．高含鹽油田摻水工藝[J]，特種油氣藏,2011（02）：117-119+141-142．

[3]萬仁溥主編．采油工程手冊[M]．石油工業(yè)出版社，2003．

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