注水井洗井车的研究与应用

曹玉倩(大庆油田有限责任公司，黑龙江 大庆 163000)

1 油田注水井清洗现状

注水井在长期的注水过程中，所含杂质在井简油层附近不断聚集，甚至堵塞地层，使地层吸水能力下降、注水压力升高，影响了水井的正常注水。为确保正常注水，提高水驱开发效果，实现油田稳产，须定期对注水井进行清洗。近年来受环保和安全需求，朝阳沟油田注水井洗井受到限制，只能利用罐车拉运洗井，这种洗井方式洗井过程不连续，洗井只能保证测试工具下井，但水质不能保证，且洗井不彻底，水井失洗严重。由于注水井欠洗，井筒内污油及杂质逐步增多，近井地带及堵塞器处结垢日趋严重，导致测试困难，作业井逐年增多。导致欠注井增加，由于注水井欠注，地层能量严重不足，低压层大量吸水，油井含水上升快，递减快，严重影响开发效果。

2 移动式洗井车的构造及工作原理

移动式洗井车采用重型汽车6×6的底盘为安装基座，其主要由水处理系统、传动系统及管汇系统和控制系统等组成，其中五柱塞注水泵作为洗井动力，并在汽车发动机旁装一个取力器和变速箱，为五柱塞注水泵提供动力。另外还附带安全防护设备。

2.1 水处理系统

(1)减压系统。将注水井返出污水压力由15～20 MPa通过高压过滤器(主要过滤较大的泥和颗粒，保证减压阀正常工作)以及减压阀安全降低到出口压力为1.2～1.0 MPa，该系统不因出口压力变化而改变流量。

(2)三相分离器。油田注水井含油污水经减压系统减压后，由进水口进入三相分离板区，油珠垂直向分离板上部移动，泥及固体颗粒向分离板的底部移动，分离液从出口处流出，从而达到油、水、固体物质初步分离。

(3)水力旋流除砂器。来水由进水口进入，在涡壳内部形成加速的旋流，在下锥体段，在液流高速旋转时，由于两种互不相容的介质的密度不同，从而产生的离心加速度也不同，即产生的离心力不同，因此产生分离，较大的固体颗粒被甩向器壁，并在其本身的重力的作用下沿器壁向下滑动，随浓液从排沙口排出进入储砂罐；储砂罐内的水通过旁通进入水力旋流除油器；较小的悬浮颗粒旋转到一定程度后随二次涡流由排水口排出，进入下一级。

(4)水力旋流除油器。固液分离器排出的分离液进入一级油水分离器进行油水分离。由于水和油及微小悬浮颗粒的密度差及离心的作用。使水紧贴旋流器管内壁而油和微小悬浮颗粒则向中心低压区聚集，并向后从溢流口排出分离液中95%的浮油，同时除油后的分离液由一级进入二级水力旋流油水分离器，继续进行除油和除微小悬浮物。处理后的水进入清水箱，清水箱中的滤后水再由五柱塞泵输送进入高压井口套管，形成循环洗井作业。这样处理后的液体已完全达到注水井注水水质的要求。

2.2 传动系统

将发动机动力通过全功率取力器、传动轴、变速箱、联轴器传送给五柱塞注水泵。

2.3 管汇系统

主要具有液体流向控制、输送等功能。

2.4 控制系统

主要进行五柱塞注水泵过载保护工作。五柱塞泵的最大工作压力为(20 MPa)，当五柱塞泵工作压力超过设定压力时，安全阀自动排压，五柱塞泵压力下降，将起到过载保护作用。

3 移动式洗井车的工艺流程及性能特点

3.1 工艺流程

注水井移动式洗井车的基本工作流程为：注水井油管放空阀返出的含油污水首先进入移动式洗井装置的减压系统进行减压，减压后含油污水进入三相分离器进行油、泥、水初步分离，分离液接着进入两级水力旋流除砂器，主要将小颗粒的泥沙和悬浮物除去；随后进入二级水力旋流除油器，去除其中大部分油粒、悬浮物。处理后的水进入清水箱，清水箱中的滤后水再由五柱塞注水泵注入井口套管，形成循环洗井作业。当洗井装置进出口水质达到要求的指标后，即可停止洗井作业[1]。

3.2 性能特点

移动式洗井车具有洗井时间短、洗井过程对注水系统、集油系统和污水处理系统没有影响、无铺设洗井流程、机动性强等特点。移动式洗井车属于车载式可移动水处理设备。采用越野型、自走式底盘，能适应油田道路和移动作业。自带一个8 m3清水箱和一个2 m3集油箱，既节省施工设备、降低作业成本，又能保证连续洗井作业。采用底盘发动机作为污水处理设备的动力，能克服注水井井口无电源设备的弊端。整车的污水处理设备能有效地清洗注水井，节省注水用水，节省投资，并能避免直接外排造成环境污染。取得了良好的洗井效果。

(1)在除机杂方面，采用旋流除砂器确保处理水质。

(2)在除油方面，采用旋流除油器，减少了设备占用空间，增大了污油箱容积，使沉降器排污彻底，保证了沉降器的有效沉降空间和沉降效果，减轻了后续滤罐的运行负荷，提高了除油效率。

(3)水处理流程先进，适应性强。针对不同的诜井返出液情况，可分别对一级过滤器、精细过滤器、液一液旋流器、管式沉降器、聚结除油器进行超越，在达到处理水质的情况下，保护水处理设备。保证设备长期稳定运行[2]。

4 移动式洗井车现场试验情况

对某矿的A井、B井应用移动式洗井车进行洗井作业。选取试验井的基本运行参数如下：

4.1 洗井过程

对A、B注水井进行洗井试验，将洗井装置与罐车就位，将洗井车停靠在距井口5 m的平地上，车尾朝注水井高压阀门背面或侧面。将注水井停注，放掉封在管路中的存压，拆卸补水口、进水口、出水口上的堵头，装洗井车高压软管接头，连接好进出水管线。另外，为了防止高压软管卡套滑脱造成人身伤害，还需要在高压软管两端装安全防护链卡。起泵前需要先给清水箱补水，补水来自配水间，关闭注水井生产阀门，使配水间来水进入洗井装置水箱。其中A注水井流量为11.4～30.0 m3/h，B注水井流量为25.3～32.0 m3/h。待水箱上水结束，关闭注水井来水阀门，导入洗井流程，开始洗井。启动注水泵，A注水井流量18～20.96 m3/h，注水泵出口压力11.0 MPa。B注水井流量为17～22.6 m3/h，注水泵出口压力12.5 MPa。之后进行循环洗井，洗井时间为4 h。

洗井开始时用肉眼观察，从井口返出的循环水中油和悬浮物含量很高。洗井循环后，发现水样明显变清，油和悬浮物明显减少。通过过滤器处理后，水质外观宛如纯净水。经过1～2 h之后进出注水井的流量基本相同，3～4 h后进出注水井的水质也基本一致[3]。

4.2 洗井效果

应用移动式洗井装置对A和B注水井进行洗井，达到了以下效果：

(1)不排放污水，经洗井车处理后的水达到了注水站来水水质，满足了环保要求。

(2)含油和悬浮物明显减少。A井悬浮物颗粒含量为864 mg/L，经洗井车处理后，下降为80 mg/L；B井含油达284.4 mg/L，井口出水含油为2.68 mg/L。

(3)洗井后注水井吸水能力普遍得到提高。A井油压下降0.8 MPa，洗井后回收油量可达3.5 t，B井油压下降0.9 MPa，洗井后回收油量可达3.0 t。

5 结语

5.1 结论

(1)移动式洗井车可以达到洗井的目的。利用配水间来水通过洗井车洗井，经过4～5 h进出注水井的水的水质就可以基本相同。一口井通过洗井可以洗出3～3.5 t油。

(2)移动式洗井车现场操作简便：洗井车、罐车、注水井之间洗井工艺管线连接需要30 min左右；洗井装置进水需要30～40 min；洗井作业需要3～4 h。

(3)移动式洗井车洗井与罐车洗井对比：一是移动式洗井车洗井比罐车洗井彻底，可以把井底大部分污染物清洗干净，罐车洗井只能通过泄压带出污染物，达不到清洗的目的；二是移动式洗井车清洗一口井排入系统的液量为8～10 m3，洗井排入地面系统的液量少，基本不增加地面系统负荷。罐车洗井排入系统的液量为24～36 m3[4]。

5.2 建议

(1)移动式洗井车与注水井之间连接的高压管线，应根据注水井位置和井场情况配备相应的长度管线。从某油田的注水井情况看配备10.0 m、30.0 m、50.0 m长度的三套高压管线，这样就可以满足洗井装置洗井要求。

(2)移动式洗井车与罐车之间的排污管线应从现在的4.0 m增加到8.0 m。

(3)车载注水泵应设置流量相同压力不同的洗井级配。比如流量为25 m3/h时，压力设为9.0 MPa、10.0 MPa、11.0 MPa、12.0 MPa等级配，以便洗井操作。

(4)由于某油田开采年限比较长，井中悬浮物颗粒比较细小，洗井车通过离心分离技术不易将悬浮物从水中分离出来，这样注入水与吐出水中悬浮物含量容易超标。为解决这个问题，建议在洗井过程中加入一定量絮凝剂，运行40 min左右即可。