提高循環(huán)洗井車利用率

中國石油大慶油田有限責任公司第七采油廠 工藝QC小組

（黑龍江 大慶 163453）

提高循環(huán)洗井車利用率

中國石油大慶油田有限責任公司第七采油廠 工藝QC小組

（黑龍江 大慶 163453）

1 小組概況

小組概況（表1）。

2 選題理由

中國石油大慶油田第七采油廠考核指標——單臺循環(huán)洗井車年利用率50%以上。

采油礦洗井車使用現(xiàn)狀——按照車隊管理要求，單臺洗井車每天洗井1口。2010年有工作日246個，應洗井數(shù)為246井次，而實際完成洗井108井次,全年利用率為43.9%（表2）。

循環(huán)洗井車的技術(shù)優(yōu)越性——目前，油田常規(guī)罐車洗井需污水外排，且存在罐車拉運費和污水處理費，洗井成本高且環(huán)保性差。而循環(huán)洗井車洗井后，直接將處理后的合格水回注，不存在罐車拉運和污水處理，洗井成本低且不產(chǎn)生污水外排，符合油田正在推廣的節(jié)能環(huán)保型洗井理念。2種洗井方式對比（表 3）。

表1 小組的基本情況

因此，小組成員經(jīng)過研究選定課題“提高循環(huán)洗井車利用率”。

3 設定目標

根據(jù)第七采油廠循環(huán)洗井車考核指標，活動目標設定為：將循環(huán)洗井車年利用率提高50%以上。

4 目標可行性分析

影響洗井車利用率的因素有：洗井裝置故障、井場條件不具備、車輛故障和其他因素。小組根據(jù)所取得的數(shù)據(jù)，作了統(tǒng)計表（表4）。

從表4中可以看出，洗井裝置故障因素占到63.77%，是造成循環(huán)洗井車利用率低的主要問題。小組成員針對主要問題進行了深入分析，其中洗井裝置故障受溫度影響情況見表5。

從表5中可以看出：-15～0℃影響洗井數(shù)為29井次，如果能將循環(huán)洗井車的適用溫度提高到-15℃以上，循環(huán)洗井車將有能力進行此29井次洗井，即全年完成洗井137井次，循環(huán)洗井車利用率為55.7%，進而實現(xiàn)目標值。

表2 影響循環(huán)洗井車利用率調(diào)查統(tǒng)計表

表3 兩種洗井方式對比表

表4 影響循環(huán)洗井車利用率調(diào)查統(tǒng)計表

表5 2010年洗井裝置故障受溫度影響情況統(tǒng)計表

工藝QC小組成員曾承擔并完成了 “超導化清車冬季洗井保溫技術(shù)研究”項目，具備該類問題處理經(jīng)驗，有能力將循環(huán)洗井車適用溫度提高到-15℃以上，實現(xiàn)小組活動目標。因此，設定目標可行。

5 分析原因

針對“洗井裝置故障”這一主要問題，QC小組召開了“諸葛亮”會，從人員、環(huán)境、方法、洗井液4個方面，綜合考慮了造成洗井裝置故障的各種因素，并繪制了分析樹圖（圖1）。

6 確定主要原因

為了確定以上末端因素是否是要因，小組成員針對“洗井裝置故障”的7個末端因素進行了一一確認，在2011年2月27日、2月28日、3月1日和3月4日進行了4次試驗性現(xiàn)場洗井。

6.1 確認一：員工操作不熟練

循環(huán)洗井車操作執(zhí)行的是油田公司質(zhì)量標準部門下發(fā)的 《DQG5200TJC型洗井車注水井循環(huán)洗井操作規(guī)程》。2011年2～3月間4次試驗性洗井中，小組成員對循環(huán)洗井車崗位工人洗井操作情況均進行了檢查，未發(fā)現(xiàn)員工操作不熟練情況，并通過現(xiàn)場隨機提問的方式對崗位員工洗井操作進行了考查，發(fā)現(xiàn)崗位員工對操作規(guī)程掌握較好。同時，小組成員還翻閱了2010年20井次循環(huán)洗井車操作記錄，未發(fā)現(xiàn)員工操作不熟練情況。

結(jié)論：員工操作不熟練不是主要原因。

6.2 確認二：無壓力液位監(jiān)測設備

洗井中，由于沒有液位監(jiān)測設備，洗井裝置前箱液位高度變化不能及時發(fā)現(xiàn)，易造成溢箱情況，導致短路事故，損害散熱器等周邊設備；由于沒有壓力監(jiān)控設備，大泵容易超壓工作，損害設備，造成洗井裝置故障。2011年2～3月間4次試驗性洗井中，均出現(xiàn)此情況。

結(jié)論：無壓力液位監(jiān)測設備是主要原因。

6.3 確認三：分離器無保溫措施

無動力油水分離器具有分離固體雜質(zhì)和油污的作用，能夠及時對油污及泥沙進行排除。由于循環(huán)洗井車分離器裸露在外界環(huán)境下，0℃以下條件時，分離器內(nèi)液體結(jié)冰致使分離器不工作，油水分離效果無法實現(xiàn)。2011年2～3月間，4次試驗性洗井中，均出現(xiàn)此情況，導致洗井裝置故障，洗井無法進行。

結(jié)論：分離器無保溫措施是主要原因。

6.4 確認四：閘門無保溫措施

循環(huán)洗井車共有閘門14個，在這些閘門的控制下，洗井車分離油污、泥沙，凈化水質(zhì)的功能得以實現(xiàn)。由于閘門裸露在外，0℃以下條件時，當閘門處于靜止狀態(tài)時，閘體內(nèi)附著水極易結(jié)冰，導致閘門凍住，洗井流程無法通過閘門控制，洗井無法進行。2011年2～3月間，4次試驗性洗井中，均出現(xiàn)此情況，導致洗井裝置故障，洗井無法進行。

結(jié)論：閘門無保溫措施是主要原因。

6.5 確認五：泵口水未充分排凈

大泵吸入口是整個循環(huán)洗井通道的入口，它的暢通與否對循環(huán)洗井起決定性作用。0℃以下條件時，由于上次洗井后，大泵未將水排凈，泵口處殘余部分水結(jié)冰后使泵口堵死，造成洗井無法正常進行。

小組成員于2011年2月27日進行洗井試驗后，確認了此問題。在2月28日洗井試驗中，通過使用放空閘門，將大泵處的殘余水排凈，在3月1日及3月4日洗井試驗中，再未出現(xiàn)泵口結(jié)冰堵死情況，找到了問題解決方法，避免了該問題的重復發(fā)生。

圖1 洗井裝置故障樹圖

結(jié)論：泵口水未充分排凈不是主要原因。

6.6 確認六：管內(nèi)水未充分排凈

高壓膠管是連接洗井車和水井井口的通道，2條膠管有一條堵死則無法構(gòu)成循環(huán)，洗井無法進行。0℃以下條件時，由于上次洗井后，管內(nèi)殘余部分水結(jié)冰后使管線堵死，造成洗井無法正常進行。

2011年2月2 8日洗井試驗中出現(xiàn)了此問題，小組成員經(jīng)過研究分析，認為崗位工人洗完井后，將高壓膠管直接裝車，未考慮到管內(nèi)殘余水結(jié)冰的情況，因而未進行有意識的放凈。3月1日洗井結(jié)束后，崗位工人將管內(nèi)水充分放凈后，在3月4日洗井中未出現(xiàn)此問題，從而避免了該類問題的重復發(fā)生。

結(jié)論：管內(nèi)水未充分排凈不是主要原因。

6.7 確認七：洗井液不防凍

循環(huán)洗井液主要由藥劑基液、陽離子活性劑、絮體交聯(lián)劑等組成，能快速吸附油滴及分散粒子，促使油滴聚集，吸附多個膠體離子后能快速使絮體上浮，除油和機械雜質(zhì)效果好，同時具備殺菌能力。

常規(guī)循環(huán)洗井液是在常溫下（15℃）配制的，油水分離效果較好，能夠滿足常規(guī)條件下洗井需要。0℃以下時，洗井液結(jié)冰，向洗井水中加入洗井液過程中，容易造成卡泵現(xiàn)象，致使洗井裝置故障。洗井液冷凍試驗效果見表6。

4 次試驗性洗井中，均出現(xiàn)此類情況，是導致洗井裝置故障的主要問題。

結(jié)論：洗井液不防凍是主要原因。

通過以上7個末端因素的調(diào)查驗證、分析，要因確認情況見表7。小組成員確定導致洗井裝置故障的主要原因有：①無壓力液位監(jiān)測設備；②分離器無保溫措施；③閘門無保溫措施；④洗井液不防凍。

7 制定對策

針對調(diào)查得出的主要原因，小組制定了切實可行的具體措施，并做出了對策表（表8），逐項落實到人，按期完成。

8 對策實施

8.1 實施一 配備壓力液位監(jiān)測設備

（1）壓力監(jiān)測設備的選擇、安裝。計劃在大泵處安裝壓力傳感器，使壓力模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)線將壓力數(shù)據(jù)傳輸?shù)今{駛室內(nèi)，通過電子儀表顯示。在壓力傳感器選擇上，經(jīng)過市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)主要有3種主流壓力傳感器，它們性能參數(shù)見表9。

通過參數(shù)對比，小組將方案一確定為最佳方案。將壓力傳感器產(chǎn)生的電信號通過后續(xù)儀表的放大電路進行放大，從而在儀表上將壓力精確顯示出來。

（2）液位監(jiān)測設備的選擇、安裝。在前箱安裝液位傳感器，使液位模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)線將壓力數(shù)據(jù)傳輸?shù)今{駛室內(nèi)電子儀表顯示。在液位傳感器選擇上，經(jīng)過市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)主要有2種液位傳感器，其性能參數(shù)見表10。

表6 洗井液冷凍試驗效果表

年試驗性洗井檢驗結(jié)果要因確認情況表

表8 對策表

表9 3種壓力傳感器性能參數(shù)表

表10 兩種液位傳感器性能參數(shù)表

通過參數(shù)對比，將方案一確定為最佳方案。將液位傳感器通過“連通器”的方式與前箱底部連接，通過對前箱水底部壓力的感應，產(chǎn)生的電信號通過后續(xù)儀表的放大電路進行放大，從而在電子儀表上精確顯示。

（3）監(jiān)測設備的調(diào)試。小組將安裝好的壓力、液位傳感器（量程分別為 0～60MPa、0～3m）進行了現(xiàn)場試驗，試驗中對液位真實高度和大泵實測壓力進行了測量，并與駕駛室內(nèi)電子儀表進行了核對，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差低于5%，實現(xiàn)了駕駛室內(nèi)全程實時監(jiān)測壓力、液位的目的，達到了設計目標。

8.2 實施二：對分離器實施保溫措施

（1）箱體頂部保溫板的選擇、安裝。保溫板的選擇上，主要考慮的因素：一是保溫性能好，可以防止熱量散失；二是防火性能好，不易燃；三是重量較輕，便于夏季拆卸。通過調(diào)查研究，從市面上選出了3種保溫板，其性能參數(shù)見表11。

通過參數(shù)對比，小組將方案三確定為最佳方案。用PVC保溫板對循環(huán)洗井車后箱頂部進行遮蓋的同時，通過寬30mm、厚3mm不同長度鋼條對PVC保溫板進行固定，保證其強度。

（2）箱體頂部保溫板的調(diào)試。小組將安裝好頂蓋的循環(huán)洗井車進行了現(xiàn)場洗井試驗，經(jīng)溫度計測量，洗井過程中后箱溫度一直保持在10℃以上，達到了設計目標。

8.3 實施三 對閘門實施保溫措施

8.3.1 確定方案、選材

根據(jù)目標，小組自行制定了閘門保溫系統(tǒng)設計流程，從各個環(huán)節(jié)進行多方案的分析和選擇 （圖2）。

麥氏培養(yǎng)基：葡萄糖 0.1%、KCl 0.18%、NaAC 0.82%、酵母浸膏0.25%、瓊脂2%，115 ℃高壓蒸汽滅菌20 min。

圖2 閘門保溫系統(tǒng)設計流程

（1）保溫方式的選擇。目前，對閘門進行保溫的方法很多，哪一種更適合應用？為有效地解決這一問題，小組提出了3種方案，通過試驗對比分析 （表12），選取最佳方案，即“箱體包裹，發(fā)動機水箱取熱保溫”方式。

（2）確定外形尺寸。為確定保溫箱體各項參數(shù)，對洗井車閘門管線整體長、寬、高等參數(shù)進行測量，同時也對留出空間進行了測量，該位置用來安裝散熱風扇（表13）。

（3）選擇材料設備。由于循環(huán)洗井車在往返井場過程中，保溫箱體要受風吹、雨水浸泡等影響，對其強度、耐腐蝕性等有一定要求，針對箱體材質(zhì)提出了3種方案（表14）。通過對比，最終確定方案三“鐵板刷漆”材質(zhì)為最佳優(yōu)選方案。

由于鐵板不具備保溫功能，須在其內(nèi)部增加保溫材料。之前選擇的PVC保溫板具有很好的保溫性能，因此選用PVC保溫板作為其內(nèi)部保溫材料。

在散熱風扇的選擇上，由于預留空間大?。ㄩL：0.4m，高：1m，寬：0.1m）已經(jīng)確定，在市面上僅找到了一種適合其安裝的散熱風扇，其參數(shù)見表15。

（4）選擇裝配方式。針對密閉箱體的實現(xiàn)方式，運用“頭腦風暴法”提出了2種裝配方案，并對其優(yōu)缺點進行了對比分析（表16）。最終確定“實現(xiàn)后易于管理，夏天可拆卸掉，可減少洗井車負重的整體式安裝”作為最佳裝配方案。

表11 3種保溫板性能參數(shù)表

表12 3種保溫方式試驗分析對比表

表13 循環(huán)洗井車閘門管線實測數(shù)據(jù)表

表14 3種箱體材質(zhì)參數(shù)表

通過對閘門保溫系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行多方案的分析和選擇，確定其最佳方案為：①箱體包裹，發(fā)動機水箱取熱保溫；②箱體參數(shù)確定；③鐵板刷漆+PVC保溫板+AD120-KF散熱風扇；④保溫箱體整體式安裝。

表15 AD120-KF散熱風扇工作參數(shù)

表16 兩種保溫箱體裝配方案

（1）安裝保溫箱體。安裝箱體的框架為40·40 mm鐵板，內(nèi)外采用綠色油漆進行粉刷，內(nèi)填充PVC保溫板（與封頂保溫板材質(zhì)相同），總體厚度45mm。在管線保溫箱體側(cè)面進行了開窗，窗體由2層3cm保溫被進行遮擋，外層利用封條封閉，掀開后，內(nèi)留縫隙方便開關(guān)閘門。

（2）安裝生熱裝置。從發(fā)動機水箱散熱口引出一條水循環(huán)導熱管，一直延伸至AD120-KF散熱風扇，通過風扇將熱量吹向保溫箱體密封空間。

（3）調(diào)試閘門保溫系統(tǒng)。經(jīng)現(xiàn)場檢驗，箱體內(nèi)發(fā)動機空轉(zhuǎn)情況下，風扇吹出溫度為15℃，當帶動載荷運轉(zhuǎn)時，達20℃以上，試驗中保溫箱體溫度均保持在10℃以上，達到了設計目標。

8.4 實施四 研制防凍型洗井液

要使洗井液具備防凍性能，只需在洗井液中加入適量甲醇即可，但要確定甲醇具體用量及確保洗井液較好的油水分離效果，則需對洗井液各項配比進行重新優(yōu)化。為尋找洗井液各項配方在-20℃時的最佳組合方案，利用正交試驗法科學地安排多因素水平試驗方案，通過運用分析和處理試驗結(jié)果的數(shù)學方法，確定防凍洗井液的最佳配比方案。

（1）選取正交試驗因素。選擇能夠明確取值的因素作為正交試驗因素：①甲醇；②藥劑基液；③絮體交聯(lián)劑；④陽離子活性劑。每個因素取3個水平,列出因素水平表(表17)。

表17 因素水平表

（2）選用正交表進行方案試驗，并進行結(jié)果計算分析。選用正交表L9（34）來安排試驗，把4個因素順序放到正交表的4列，把各因素的3個水平分別填入表內(nèi)，即得試驗方案表。然后按規(guī)定的試驗條件進行試驗，測出各號試驗所得油水分離效率指標 （表18）。

由試驗結(jié)果分析得出：

①由于洗井液油水分離效率越高，對洗井越有利，所以水平平均效應越高越好；②“直接看”：油水分離效果最好的試驗組合為A1B3C3D3；③“算一算”：比較各列位級和的平均值，最好方案為A1B3C3D3；④“看一看”=“算一算”。

由分析可知，最優(yōu)水平組合為A1B3C3D3。根據(jù)極差（R）的大小,決定除油效率調(diào)節(jié)因素主次為DACB（表 19）。

表18 試驗方案及結(jié)果

表19 確定洗井液配方

（3）綜合評價各種因素（洗井液配比參數(shù)）對系統(tǒng)效率的影響。通過對比陽離子活性劑、絮替交聯(lián)劑增加，對油水分離效率提升明顯。甲醇增加對油水分離效率呈負增長趨勢。藥劑基液的變化對油水分離效果影響較小。由最優(yōu)選取原則，正常洗井過程中，按照A1B3C3D3配方比例進行加藥洗井，油水分離效率最高。

（4）洗井液效果檢驗。經(jīng)現(xiàn)場檢驗，研制的防凍型洗井液，-20℃時呈液態(tài)且油水分離效果明顯，能夠滿足現(xiàn)場使用。

9 效果檢查

9.1 目標值完成情況

通過上述措施的實施，解決了“洗井裝置故障”的主要問題，2011年各月洗井情況統(tǒng)計（表20）。

截止2011年12月底，已應用循環(huán)洗井車現(xiàn)場洗井166井次，循環(huán)洗井車利用率達67.48%，超過了50%的設定目標。

9.2 經(jīng)濟效益

通過本次小組活動，循環(huán)洗井車利用率從活動前的43.9%提高到了67.48%，提高了23.58%，比2010年多完成洗井58井次。

（1）節(jié)約注水費。循環(huán)洗井車洗井過程中，地層返出水經(jīng)循環(huán)過濾后全部回注井內(nèi)，因此可節(jié)約注水費用。循環(huán)洗井車洗井水量為80m3/井次、注水費按13.89元/m3(采油七廠操作成本)計算，則循環(huán)洗井裝置可節(jié)約注水費1 111.2元/井次，完成洗井58井次，共節(jié)約注水費用6.45萬元。

（2）節(jié)約污水處理費。與罐車拉運洗井方式相比，循環(huán)洗井車洗井過程中無污水外排，因此可節(jié)約污水處理費，以循環(huán)水量80m3計算，可單井次節(jié)約污水處理費用0.95元/m3×80m3=76元。58井次則節(jié)約污水處理費0.44萬元。

（3）節(jié)約洗井成本費。與罐車拉運洗井方式相比，在洗相同井量的情況下，循環(huán)洗井車洗井成本較低。

表20 2011年循環(huán)洗井車各月實際洗井數(shù)

循環(huán)洗井車：油料60L×7.5元/L＝450元，洗井液621.5元，合計1 071.5元；

罐車拉運洗井方式：油料30.4L×7.5元/L×7趟＝1 596元；

節(jié)約單井次洗井成本524.5元，共節(jié)約成本3.04萬元。

合計共創(chuàng)經(jīng)濟效益9.93萬元。

完成1套循環(huán)洗井車改進，投入費用總計2.80萬元（表21）?？鄢杀荆境晒删唧w計算的全年純經(jīng)濟效益為：9.93-2.8=7.13萬元。

投入產(chǎn)出比：2.80∶9.93＝1∶3.5。

表21 工藝QC小組活動投資名細表

9.3 社會效益

經(jīng)過工藝QC小組一年來的活動，使循環(huán)洗井車利用率得到了提高，在緩解油田冬季洗井壓力的同時，為保證油田合理有效注水，減少洗井污水排放作出了貢獻?；顒雍螅h(huán)洗井車能夠在-15℃以上溫度進行洗井，其連續(xù)洗井、洗井液不外排、洗井效果好等特點得以充分發(fā)揮，對油田環(huán)保型洗井方式推廣起到了較好的推動作用。

10 鞏固措施

為了進一步鞏固QC小組所取得的成果，提高員工技術(shù)業(yè)務水平，特制定以下鞏固措施。

10.1 技術(shù)措施規(guī)?；?/p>

將QC活動中獲取的循環(huán)洗井車改進經(jīng)驗成果推廣應用到大慶油田其他循環(huán)洗井車上，截止2012年5月31日，已在28臺循環(huán)洗井車上推廣應用該成果，預計2012年QC成果應用計劃見表22。

10.2 現(xiàn)場操作標準化

小組成員完善了 《DQG5200TJC型洗井車注水井循環(huán)洗井操作規(guī)程》中的2.6條“若在低溫下洗井（0℃以下，-15℃以上），循環(huán)洗井裝置分離池頂部需用PVC陽光板密封好”；3.1.4條 “開啟井口放空閥門，向車內(nèi)放水，取樣觀察水質(zhì)情況，記錄流量計底數(shù)，同時加藥，若在溫度較低時洗井（0℃以下，-15℃以上），則應同時打開閥門保溫系統(tǒng)暖風”；3.3.2條“排污結(jié)束后，關(guān)閉井口放空閥，將洗井管線卸下并裝車收好，清點工具，恢復井口注水流程，恢復注水。若在低溫下洗井（0℃以下，-15℃以上），則應關(guān)閉閥門保溫系統(tǒng)暖風，打開柱塞泵放空閘門，將循環(huán)洗井裝置前箱內(nèi)水放凈，并將高壓膠管內(nèi)水放凈后裝車”。

表22 預計2012年QC成果應用計劃表

10.3 成果跟蹤

2011年1 ～5月的成果跟蹤見表23。

表23 2012年改進循環(huán)洗井車各月實際洗井數(shù)

11 總結(jié)和下步打算

通過本輪PDCA循環(huán)，小組的成果達到并超過了預期制定的目標?；顒雍笮〗M成員改進油田設備的經(jīng)驗更加豐富，團隊配合更加默契，分析問題、解決問題的思路更加清晰，小組成員正確運用QC方法進行技術(shù)攻關(guān)的能力進一步提高。

今年，工藝QC小組的活動課題是：“降低循環(huán)洗井車耗油量”。

王梅

2012-09-23▌