一款车载式注水井洗井车

陈文军1 张晟2 申平安1

1. 中石化石油工程机械有限公司 湖北潜江 433114

2. 汉阳专用汽车研究所 湖北武汉 430056

1 引言

油田注水井在长期注水过程中，水中所含的少量机械杂质及油类会在井筒周围的地层中聚集，使地层吸水能力下降，从而污染注水井，使得注水压力逐年提高，甚至堵塞地层，导致地层注水量不足，影响周边受益油井原油产量。

为确保正常注水，实现原油高产稳产，必须定期对注水井进行清洗。国内油田注水井洗井方式主要有泵车与罐车配合洗井、连续油管作业机洗井、注水管网洗井、洗井车洗井等四种。洗井车洗井由于具有设备投资少、洗井过程密闭循环无污水排放、操作人员劳动强度低、注水井洗井不需铺设专门洗井管线等优点，应用越来越广泛。

洗井时，从注水井返回污水处理的过程中，大量的油和悬浮物被拦截在洗井车上，必须定期对滤料反洗、再生，才能保证经洗井车处理后的水质达到循环洗井要求。因此，洗井车在使用过程中需要建立专门反洗站进行反洗，每次反洗各个过滤器时，需重新接排污管线。但是，在实际使用过程中，由于受条件限制，有时无法建立专门反洗站，洗井车滤料反洗不干净，导致洗井车处理后水质难以达到洗井的要求。 因此，开发了一款反洗井机构和反洗流程优化设计后的洗井车，依靠洗井车柱塞泵将反洗清水加压，搅拌机构采用液压取代电机驱动，无需外接电源，反洗过程中接一次管线，无需建专门反洗站，即可完成滤料清洗。

2 技术特点

a. 动力系统功率储备大，以底盘发动机作为整车工作动力源。带压洗井作业要求洗井工作时高压、大排量，该车最大排量为40 m3/h，最高压力为30 MPa。

传动路线1：底盘发动机→底盘变速器→传动轴1→分动箱→传动轴2→三缸泵

传动路线2：底盘发动机→底盘变速器→取力器→传动轴3→液压泵

b. 洗井车滤料反洗系统适应性强。洗井车纤维球和核桃壳过滤器顶部安装反洗搅拌装置，保证滤料反洗干净。搅拌机构采用液压马达驱动，提高了工作效率，不需要外接380 V电源，适应于油田野外洗井作业环境，可彻底解决洗井车反洗难的问题，反洗过程中只需接一次管线。

c. 设备防腐。斜管除油器、纤维球过滤器、核桃壳过滤器罐体内表面采用多层涂料防腐措施，此外再增设一道阳极保护措施，大大延长了过滤器使用寿命，尤其适合应用于高含盐介质。

d. 安全。采用安全阀、三缸泵超压自动切断剪切销和控制系统超压发动机熄火的三重保护，保障洗井作业安全。

3 洗井车概述

3.1 洗井车结构及优化设计

3.1.1 洗井车结构

洗井车采用二类汽车底盘为装载底盘，采用底盘发动机为柱塞泵工作动力源。洗井车主要由底盘、控制系统、传动系统、柱塞泵、水处理装置、反洗搅拌机构、降压系统等组成。洗井车结构如图1所示。

3.1.2 主要技术参数

发动机功率为 242 kW，最大洗井流量为40 m3/h，最大洗井压力为30 MPa；水处理设计处理量为40 m3/h，适用介质温度为0℃～60℃，处理后水中含油量≤15 mg/L，水中悬浮物含量≤15 mg/L。

3.1.3 传动系统优化设计

3.1.3.1 优化设计

由于洗井车在油田野外道路行驶条件较差，因此整车外形尺寸应尽量小，整车质量应尽量轻，洗井车的动力源来自底盘发动机。洗井作业时，利用车辆变速器档位和发动机油门共同作用变换洗井排量，传动系统示意如图2所示。

3.1.3.2 动力匹配计算

洗井车主要适用于30 MPa以下注水井洗井，一般注水井洗井排量为塞泵所需功率计算如下：

经计算，求得动力匹配如表1所示。

表1 动力匹配表

3.2 洗井流程

洗井时，洗幷车出水管线与井口套管连接、进口管线与油管连接，清水经柱塞泵加压，注入套管；井底污水从油管返出，首先进入高压管道过滤器去除大颗粒杂质，再进入手动降压系统将液体压力降至0.6 MPa以下，随后污水进入两级旋流除砂器，将砂、油、水分离，此步骤可去除砂90%以上，再进入斜管除油器，此时可去除85%的原油，随后进入核桃壳过滤器，去除油及悬浮物（出水含油彡30mg/L,含悬浮物彡30mg/L)，最后进入纤维球过滤器，去除其中更小的油及悬浮物（出水油<15mg/L 含悬浮物<15mg/L)，处理干净后的水进入清水箱，再由柱塞录注入套管，形成循环洗井作业。洗井工艺流程如图3所示。

3.3 搅拌反洗装置

在洗井车的纤维球过滤器和核桃壳过滤器上，安装了搅拌反洗装置，可以有效地延长过滤器滤芯的使用寿命。该搅拌装置由液压马达、浆叶、搅拌轴、密封元件等组成，液压马达直接与揽拌轴连接，便于安装。轴密封方式采用机械密封，以保证液体密封可靠。

搅拌装置转速通过比例换向阀控制，由于纤维球过滤器和核桃壳过滤器反洗不能同时进行，因此，采用单块比例换向阀的A 口和B 口分别与纤维球过滤器和核桃壳过滤器的驱动液压马达连法⑴

洗井车反洗时，先利用车上自带三缸柱塞泵对清水进行加压，清水分别通过反洗井管线进入斜管除油器、核桃壳过滤器和纤维球过滤器进行清洗，清洗后的污水经过各过滤器排口及管线汇集到车上排污口，最后进入污水罐车。其中纤维球过滤器与核桃壳过滤器分别反洗时，同时打开比例換向阀驱动顶部液压马达带动搅拌机旋转，搅拌桨叶带动过滤器中滤料翻转，将油、机杂、悬浮物与滤料分离，达到将滤料清洗干净的目的。搅拌机构结构如图4所示。

4 使用效果

该洗井车在国内某油田使用近一年，共洗井1 200井次，洗井过程中运行稳定。现场试验数据如表2所示，洗井现场如图5所示。

表2 现场试验数据

5 结语

经实际生产使用证明，该洗井车动力充足，传动可靠性好30 MPa注水压力以下的注水井不需要提前卸压洗井，手动降压统可将从注水井返回的高压污水压力降低到1 MPa以下。带压洗可保证洗井过程中，注水井注水状态保持不变，周边受益油井量不受影响。洗井车过滤器安装的液压搅拌机构解决了洗井车洗难、反洗不彻底，需建专门反洗站等问题。

未来将继续关注该洗井车在国内各油田的应用情况，对洗车布局和洗幷车水处理流程和装置进行更加优化的设计，使洗车能够更好地服务于油田注水幷洗井作业。

[1]杜波，高咏梅.洗井车反洗系统改进设计[J].江汉石油职工大学学报，2015(3): 7 71+83.