某海上油田注水系统注水水质不合格原因分析

彭远志 郑树伟（中海石油（中国）有限公司湛江分公司）

某海上油田是油田群的注水中心，海水经过注水设备的逐级处理注水水质合格后一部分作为本油田注入水注入地层，另一部分输送至其他油田注水系统。2017年4月份油田注水水质V30日常化验时发现化验不合格，为了防止不合格注入水对地层的伤害，油田暂停注水系统进行注水水质变差的问题排查。

1 某油田注水流程简介

某油田注水流程:从海水提升泵过来的海水先通过粗过滤器，使95%直径大于或等于80 μm的悬浮颗粒被祛除。PAP海水提升泵的海水经过PAP粗过滤器过滤后与A平台粗过滤器水出口汇合。

经初步过滤的海水有一部分供给其它用户，大部分汇合PAP粗过滤器过来的海水一起进入细过滤器，使98%直径大于或等于5 μm的悬浮颗粒被除去。为了提高过滤效果，在细过滤器的入口处注入两种化学药剂：聚合物和杀虫剂，杀虫剂每周注入一次，在不注杀虫剂期间注入次氯酸钠进行杀菌。

经细过滤器过滤的海水过入脱氧塔，通过真空泵使脱氧塔形成真空，海水中的游离氧在真空条件下从海水中分离出来，使海水中氧的降低于0.01 mg/L。同时，为了提高脱氧塔的脱氧效果，在增压泵到脱氧塔的回流管线上注入脱氧剂，脱氧剂经海水稀释从脱氧塔中部均匀喷撒在塔内。为防止地层结垢在脱氧塔出口管线注入钡锶防垢剂。油田注水各项水质指标[1]要求见表1。

表1 某油田注水水质要求

经脱氧后的海水进入增压泵，被增压到3300 kPa使海水的压力满足注水泵的吸入压力。一部分进入注水泵进一步增压后作为油田注水水注入地层，另一部分输送至合作平台纳滤系统进一步处理，处理之后的海水输送至下游油田注水系统[2]。油田注水设备及设计处理量见表2。

表2 某油田注水设备性能参数

2 问题过程描述

2017年4月20日3:00～6:00在某油田注水系统下游用户反映纳滤系统调试过程中入口保安滤器5 μm、压差高1 MPa，拆检发现滤芯有较大藻类味道，没发现什么明显的堵塞物，疑似有点像藻类和生物堵塞。说明上游水质可能变差。当天V30测试为9 L。

2017年4月22日5:00再次发生纳滤系统保安滤器堵塞，某油田化验增压泵出口V30=（5.0 L，5.2 L）＜7 L，通知各下游平台停止注水，排查原因。油田最近10天V30化验数据如图1。

图1 4月份某油田注水V30水质变化情况

3 问题排查

由于注水系统只有增压泵出口每天进行注水水质的监控，在注水系统水质发生变化时，不能根据每个设备的处理效果分析判断设备运行情况，所以在案例中，油田采用了鱼骨图分析法，从设备、操作、化学药剂、环境4个方面进行分析，共找出影响注水水质变化的因素20条，并制作了鱼骨分析图[3-6]见图 2。

按照先易后难的分析步骤，首先对易于排查的化验结果不准、絮凝剂失效等11条要素进行了分析、验证，排除影响因素11条；然后逐步对海水提升泵滤器、粗过滤器、细过滤器关键节点水质进行逐步排查。

3.1 对海水提升泵出口滤器进行排查

1）切换海水提升泵滤器，对切换前后海水进行V30化验分析，化验结果无明显变化（表3）。2）将海水提升泵滤器拆开检查，滤网有轻微破损，但是对注水水质基本无影响。

表3 海水提升泵出口滤器切换前后V30对比 单位：L

3.2 对粗过滤器及PAP粗过滤器影响因素进行分析

1）将PAP海水粗过滤器退出系统后，对细过滤器进口水质进行V30化验分析；注水水质无明显变化，化验结果见表4。

表4 PAP粗过滤器退出前后V30对比 单位：L

图2 某油田注水系统问题排查鱼骨图

2）对A平台粗过滤器反洗排海阀进行开关测试，发现执行机构开关正常，但是粗过滤器压力基本无变化，怀疑排海阀执行机构与阀门之间的键槽脱开，退出粗过滤器后对阀门进行维修，维修完成后恢复粗过滤器系统。对粗过滤器出口水质进行V30化验分析。化验数据基本无变化（表5），排除此阀门对注水水质影响。

表5 A台粗过滤器反洗阀修复前后V30对比 单位：L

3）对粗过滤器旁通阀进行内漏检测，将粗过滤器下游各个用户用水全部关闭，然后将粗过滤器出口阀慢慢全部关上，粗过滤器出口压力维持在5.0 kg，将出口压力泄压至零后，关闭泄压阀，出口压力基本无上涨，说明粗过滤器旁通阀无内漏现象。

3.3 对细过滤器进行排查

由于粗过滤器2016年下半年进行过内部检修，失效可能性较小而且粗过滤器拆检工程量相对较大，先对细过滤器进行开罐检查；滤料剩余不到一半，表面的无烟煤基本消失，而且滤料中大量泥土类杂质，基本确定细过滤器失效。

随后根据细过滤器滤料要求，从仓库调拨合适粒径的细石榴石，粗石榴石，无烟煤3种滤料，对细过滤器进行彻底的清罐防腐，对集水器分水器结构进行了检查并按照设计滤料厚度更换滤料。滤料更换完成后，注水系统恢复正常（图3）。

图3 某油田细过滤器填料更换后注水V30化验

4 结论

1）通过鱼骨图分析法找出了影响某油田注水系统注水水质变化的所有因素，并逐项排查，最终找到了注水水质不合格的根本原因为细过滤器滤料失效，问题解决后及时恢复了注水系统。

2）由于日常注水水质监测只在注水增压泵出口一个取样点进行，导致注水系统每个设备的处理效果不能及时有效监测，给问题的排查带来了极大困难。注水系统恢复正常后，在固定用水量的前提下，对注水系统各个关键节点进行V30及粒子中值加密取样监测，建立注水水质更换填料后的原始数据，方便日后注水系统水质问题的对比分析排查[7]。

3）注水系统是油田的关键设备，以后要加强对注水水质的监测以及注水设备的定期问题排查。特别是细过滤器的填料漏失情况，要定期通过观察孔进行观察，通过滤料高度的对比（添加填料后已经做了标记），及时分析查找滤料漏失问题。

4）细过滤器填料为无烟煤、石榴石等不易变质的材料，而且油田群有多套注水系统，建议基地仓库进行一定数量的填料备件，以便有问题时能及时进行更换。