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注水井撬装一体化洗井装置技术研究

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注水 井撬装 一体化 装置 技术研究
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石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年11月第36卷第11期 il .0 1 4 6 1 注水井撬装一体化洗井装置技术研究 张中石油长庆油田分公司油气工艺研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安71 0018) 杨印华,郭发荣 (中石油长庆油田分公司油田开发处,陕西西安71 001 8) 陆,J、兵 (中石油长庆油田分公司油气工艺研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安71 001 8) [摘要]注水井洗井是净化井筒、确保正常注水的重要手段。结合长庆油田洗井特点和现状,开展了撬装 一体化洗井装置研究,研制了适合的撬装一体化水处理设备和压力调节阀,并实现了洗井装置的车载, 配合水泥泵车,实现了带压循环洗井,水处理效果较好,洗井效率较高,而且作业绿色环保。该装置的 研制对于提高注水井洗井效果和环保作业具有积极的现实意义。 [关键词]注水井;一体化洗井装置;压力调节阀;带压循环洗井 [中图分类号] [文献标志码]A [文章编号]1000—9752(2014)11—0239—04 1 概述 注水井洗井是指利用高压水, 清除注水井井筒、吸水层段的渗 滤面及井底附近的污染物,使吸 水层段的渗滤面避免或减缓注入 水水质的污染、堵塞和腐蚀。通 过洗井可以解除或缓解井底近处 已经受到的水质污染及堵塞,从 而恢复地层吸水能力,保证正 常注水。 国内各油田常见的注水井洗 井方式包括流程洗井、水泥车洗 井和活动洗井车洗井3种方式。 长庆油田目前注水流程主要采取 匝 井 匝 一 树枝状稳流配水注水工艺(图1),由于单井管径较小( 34无法实施流程洗井,现场主要采取 水泥泵车+水罐车和活动洗井车洗井方式。 水泥泵车+水罐车洗井是采取水泥车+清水将井筒内液体返排出地面。具有洗井压力高、排量大的 特点,洗后水质净化效果较好,但存在着泄水降压周期较长、返排液易造成环境污染、作业成本较高等 问题。 活动洗井车洗井主要是利用高压软管将注水井井口与洗井车相连接,注水井井口正洗或者反洗时返 出液经洗井车净化处理后,利用高压泵注入井下进行循环使用,组成一个密闭循环系统,直到达到洗井 要求,可以实现绿色环保洗井。现有的活动洗井车主要存在水处理效果不理想、洗井效率较低等问题, 影响了活动洗井车的正常推广。 [收稿日期]2014—08一作者简介]张随望(1979一),男,2002年大学毕业,高级工程师,现主要从事油田注水工艺技术研究。 石油机械工程 2014年11月 因此为进一步提高注水井洗井效果和效率,实现低成本和绿色环保洗井,新型活动洗井装置的研究 显得尤为重要。 2撬装一体化洗井装置研究 长庆油田注水井井深在1000~3000m,单井配注在10~50m。/a,洗井具有以下特点:洗井时返出 液中主要含有浮油、固体颗粒、悬浮物等,成分复杂;各区块注水压力变化较大,平均注水压力约 15分区块在20井要求排量较高,能够使近井地带的更多污染物被携带出来。 因此要实现高效的循环洗井,就要求车载水处理设备的效果好、效率高,同时满足车载需要;实现 密闭的带压洗井,需要配套必要的压力调节装置和动力设备。 2.1水处理工艺优选 对比长庆油田在用的4种采出水处理工艺(表1),认为多功能一体化处理工艺具有功能强、处理 效果好、体积小、反洗再生能力强等特点,更适合于车载处理。 表1长庆油_田4种主要采出水处理工艺对比 多功能一体化油田水处理器是利用 水溶气后进人过滤罐涡流器中进行向心 气浮除油和混凝,除油后的污水进填料 迷宫中进行微涡旋除污降浊,降浊后的 水进行精细过滤,过滤后的水再次进行 电极的加强处理。 2.2车载撬装一体化洗井设备 车载水处理设备采取油泥水分离罐、 多功能一体化水处理器粗滤罐与细滤罐 三级处理。处理流程如图2所示。 1)油泥水分离罐 该罐利用溶气液 体通过内涡旋发生器进入罐内,在罐内 特殊除油填料和特殊的内部轨迹下多次 图2车载撬装一体化水处理设备水处理流程 改变流动方向,产生的涡旋、微涡旋、惯性、离心力、浮力和重力等作用力,协同将其进入的溶气液体 中的油、泥、水分离开。装置为一进三出连续运行,无需反冲洗,运行过程中只加空气,可以实现向心 气浮去除90 以上的浮油和分散油,离心去除90 以上的固体颗粒。 2)多功能一体化水处理器粗、细过滤罐液体首先通过外涡旋发生器完成涡旋向心气浮除油,然 后通过特殊吸附聚集材料制成的迷宫产生微涡旋,将其细小颗粒和油珠聚结成大颗粒和大油珠,形成的 第36卷第11期 张随望等:注水井撬装一体化洗井装置技术研究 · 241 · 大油珠上浮去除、形成的大颗粒通过过滤去除。粗细处理罐内部结构相同,不同之处在于两个罐内的除 油填料和滤料的大小不同,去除的颗粒大小也不相同。 同时配套了空气压缩机、储气罐、提升 泵、反冲洗泵、控制柜等设备,可以实现三 级处理罐气浮处理、反冲洗等运行需要。 2.3压力调节装置 循环洗井时,由油管、撬装一体化洗井 装置、油套环空形成一个大“U”型管(图 3),如何在不影响活动洗井车运行效率的前 提下,将高压返出液降至车载水处理设备要 求的O.6实现带压洗井必须解 决的问题。 研制的压力调节装置是一种直行程、启 动活塞式气动调节阀,由减压、控制和执行 3部分组成(图4)。安装在一体化水处理设 备的进口,通过高压管与注水井口直接相 连,可以将最高25低到0.6足撬装一体化水处 理设备的压力要求。 2.3.1减压部分 地面加压一 ·l l ● l 出口控压 ■■翟瞄 曩圈圈■ 控制地层反吐 图3注水井带压洗井示意图 图4减压阀结构示意图 通径为25取让通过液体走“台 阶”的方式,改变流速和流向,增加摩阻等方式实现减压,将通过的高压液体压力降低至0.6。 2.3.2控制部分 该部分主要由信号转换器、定位器和减压阀等组成,工作时需要用到电和气,所需气源由一体化水 处理设备的空气压缩机提供,所需电由车载动力或者井场电压器等提供。 2.3.3执行部分 执行机构是按照力矩平衡原理工作的,由活塞和六组弹簧组成,分为正、反作用两种形式。随信号 压力增加时,推杆下移为正作用,反之推杆上移为反作用,弹簧对主杠杆的拉力与信号压力用在波纹管 上的力达到力矩平衡时,仪表达到平衡状态。最高压力为253现场试验 结合施工组织和成本等因素,采取撬装一体化洗井装置+水泥泵车来实现带压循环洗井。现场试验 了18口井,试验表明,经过1.5~4装一体化洗井装置对井口返出液具有明显的 处理效果,处理后可以将悬浮物和含油质量浓度有效控制在30以内,水处理效果明显;同时压力 调节阀调节后出口压力控制在0.6全可靠,洗后井口压力下降1~2以镇××井为例,初始时返出水中悬浮物质量浓度为1388,经过近2装一体化 洗井装置出水水质质量浓度为6 ,撬装一体化洗井装置对悬浮物的去除率为86.8 (图5)。 现场试验的18口带压循环洗井,井口压力从12.6 6),通过压力调节阀 后压力均控制在设计的0.6明减压阀的工作状况是可靠和稳定的。 4结论 1)研制的撬装一体化洗井设备借鉴采出水多功能一体化处理工艺,采取三罐体设计,简单紧凑, ■●■■l■●l■l 石油机械工程 2014年11月 对 \ 穴 出 般 霜 25 2O 15 1O 5 O 400 12 1000 蛏800 蚓 坚600 蕤 00 2 O 15:25 14:30 5:50 O 16:20 16:40 17:10 时间(h—悬浮物去除率 图5镇××井洗井过程中机杂含量变化曲线 0 芝 80錾 70 哟 60 50 圃3镇号 0.5 O.4 ∞ 山 0.3兰 R 幽 0.2崾 屡 O.1 O.O 图6压力调节阀进出口压力对比 满足车载要求。 2)研制的减压阀可以实现将进口最大压力25合现场不同压力等级的 注水井,现场降压效果可靠稳定。 3)现场试验表明经过1.5~4以将注水井井口返出液中的悬浮物和含油质量浓度 有效控制在30范围以内,具有洗井效果好、洗井效率高的特点,适合不同工况的注水井。 [参考文献] [1]刘春江,刘利群.逐步简化的长庆低渗透油田注水工艺技术石油工程建设,2008,34(4):35~37 [2]刘敏,孙洪生.注水井洗井工艺技术应用[J].江汉石油科技,2011,21(3):21~27. [3]刘振国.注水井洗井影响因素与对策[J].油气田地面工程,2010,29(12):30~35. [4]明赐东.调节阀应用1000问[M].北京:化学工业出版社,2006. [5]吴杰.多级降压高压差调节阀设计[J].阀门,2001,30(1):66~68. [编辑] 帅群
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