一款車載式注水井洗井車

陳文軍1 張晟2 申平安1

1. 中石化石油工程機(jī)械有限公司 湖北潛江 433114

2. 漢陽專用汽車研究所 湖北武漢 430056

1 引言

油田注水井在長期注水過程中，水中所含的少量機(jī)械雜質(zhì)及油類會(huì)在井筒周圍的地層中聚集，使地層吸水能力下降，從而污染注水井，使得注水壓力逐年提高，甚至堵塞地層，導(dǎo)致地層注水量不足，影響周邊受益油井原油產(chǎn)量。

為確保正常注水，實(shí)現(xiàn)原油高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，必須定期對注水井進(jìn)行清洗。國內(nèi)油田注水井洗井方式主要有泵車與罐車配合洗井、連續(xù)油管作業(yè)機(jī)洗井、注水管網(wǎng)洗井、洗井車洗井等四種。洗井車洗井由于具有設(shè)備投資少、洗井過程密閉循環(huán)無污水排放、操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度低、注水井洗井不需鋪設(shè)專門洗井管線等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣泛。

洗井時(shí)，從注水井返回污水處理的過程中，大量的油和懸浮物被攔截在洗井車上，必須定期對濾料反洗、再生，才能保證經(jīng)洗井車處理后的水質(zhì)達(dá)到循環(huán)洗井要求。因此，洗井車在使用過程中需要建立專門反洗站進(jìn)行反洗，每次反洗各個(gè)過濾器時(shí)，需重新接排污管線。但是，在實(shí)際使用過程中，由于受條件限制，有時(shí)無法建立專門反洗站，洗井車濾料反洗不干凈，導(dǎo)致洗井車處理后水質(zhì)難以達(dá)到洗井的要求。 因此，開發(fā)了一款反洗井機(jī)構(gòu)和反洗流程優(yōu)化設(shè)計(jì)后的洗井車，依靠洗井車柱塞泵將反洗清水加壓，攪拌機(jī)構(gòu)采用液壓取代電機(jī)驅(qū)動(dòng)，無需外接電源，反洗過程中接一次管線，無需建專門反洗站，即可完成濾料清洗。

2 技術(shù)特點(diǎn)

a. 動(dòng)力系統(tǒng)功率儲(chǔ)備大，以底盤發(fā)動(dòng)機(jī)作為整車工作動(dòng)力源。帶壓洗井作業(yè)要求洗井工作時(shí)高壓、大排量，該車最大排量為40 m3/h，最高壓力為30 MPa。

傳動(dòng)路線1：底盤發(fā)動(dòng)機(jī)→底盤變速器→傳動(dòng)軸1→分動(dòng)箱→傳動(dòng)軸2→三缸泵

傳動(dòng)路線2：底盤發(fā)動(dòng)機(jī)→底盤變速器→取力器→傳動(dòng)軸3→液壓泵

b. 洗井車濾料反洗系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)。洗井車?yán)w維球和核桃殼過濾器頂部安裝反洗攪拌裝置，保證濾料反洗干凈。攪拌機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，提高了工作效率，不需要外接380 V電源，適應(yīng)于油田野外洗井作業(yè)環(huán)境，可徹底解決洗井車反洗難的問題，反洗過程中只需接一次管線。

c. 設(shè)備防腐。斜管除油器、纖維球過濾器、核桃殼過濾器罐體內(nèi)表面采用多層涂料防腐措施，此外再增設(shè)一道陽極保護(hù)措施，大大延長了過濾器使用壽命，尤其適合應(yīng)用于高含鹽介質(zhì)。

d. 安全。采用安全閥、三缸泵超壓自動(dòng)切斷剪切銷和控制系統(tǒng)超壓發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的三重保護(hù)，保障洗井作業(yè)安全。

3 洗井車概述

3.1 洗井車結(jié)構(gòu)及優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1.1 洗井車結(jié)構(gòu)

洗井車采用二類汽車底盤為裝載底盤，采用底盤發(fā)動(dòng)機(jī)為柱塞泵工作動(dòng)力源。洗井車主要由底盤、控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、柱塞泵、水處理裝置、反洗攪拌機(jī)構(gòu)、降壓系統(tǒng)等組成。洗井車結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1.2 主要技術(shù)參數(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)功率為 242 kW，最大洗井流量為40 m3/h，最大洗井壓力為30 MPa；水處理設(shè)計(jì)處理量為40 m3/h，適用介質(zhì)溫度為0℃～60℃，處理后水中含油量≤15 mg/L，水中懸浮物含量≤15 mg/L。

3.1.3 傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1.3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于洗井車在油田野外道路行駛條件較差，因此整車外形尺寸應(yīng)盡量小，整車質(zhì)量應(yīng)盡量輕，洗井車的動(dòng)力源來自底盤發(fā)動(dòng)機(jī)。洗井作業(yè)時(shí)，利用車輛變速器檔位和發(fā)動(dòng)機(jī)油門共同作用變換洗井排量，傳動(dòng)系統(tǒng)示意如圖2所示。

3.1.3.2 動(dòng)力匹配計(jì)算

洗井車主要適用于30 MPa以下注水井洗井，一般注水井洗井排量為塞泵所需功率計(jì)算如下：

經(jīng)計(jì)算，求得動(dòng)力匹配如表1所示。

表1 動(dòng)力匹配表

3.2 洗井流程

洗井時(shí)，洗幷車出水管線與井口套管連接、進(jìn)口管線與油管連接，清水經(jīng)柱塞泵加壓，注入套管；井底污水從油管返出，首先進(jìn)入高壓管道過濾器去除大顆粒雜質(zhì)，再進(jìn)入手動(dòng)降壓系統(tǒng)將液體壓力降至0.6 MPa以下，隨后污水進(jìn)入兩級旋流除砂器，將砂、油、水分離，此步驟可去除砂90%以上，再進(jìn)入斜管除油器，此時(shí)可去除85%的原油，隨后進(jìn)入核桃殼過濾器，去除油及懸浮物（出水含油彡30mg/L,含懸浮物彡30mg/L)，最后進(jìn)入纖維球過濾器，去除其中更小的油及懸浮物（出水油<15mg/L 含懸浮物<15mg/L)，處理干凈后的水進(jìn)入清水箱，再由柱塞錄注入套管，形成循環(huán)洗井作業(yè)。洗井工藝流程如圖3所示。

3.3 攪拌反洗裝置

在洗井車的纖維球過濾器和核桃殼過濾器上，安裝了攪拌反洗裝置，可以有效地延長過濾器濾芯的使用壽命。該攪拌裝置由液壓馬達(dá)、漿葉、攪拌軸、密封元件等組成，液壓馬達(dá)直接與攬拌軸連接，便于安裝。軸密封方式采用機(jī)械密封，以保證液體密封可靠。

攪拌裝置轉(zhuǎn)速通過比例換向閥控制，由于纖維球過濾器和核桃殼過濾器反洗不能同時(shí)進(jìn)行，因此，采用單塊比例換向閥的A 口和B 口分別與纖維球過濾器和核桃殼過濾器的驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)連法⑴

洗井車反洗時(shí)，先利用車上自帶三缸柱塞泵對清水進(jìn)行加壓，清水分別通過反洗井管線進(jìn)入斜管除油器、核桃殼過濾器和纖維球過濾器進(jìn)行清洗，清洗后的污水經(jīng)過各過濾器排口及管線匯集到車上排污口，最后進(jìn)入污水罐車。其中纖維球過濾器與核桃殼過濾器分別反洗時(shí)，同時(shí)打開比例換向閥驅(qū)動(dòng)頂部液壓馬達(dá)帶動(dòng)攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)，攪拌槳葉帶動(dòng)過濾器中濾料翻轉(zhuǎn)，將油、機(jī)雜、懸浮物與濾料分離，達(dá)到將濾料清洗干凈的目的。攪拌機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

4 使用效果

該洗井車在國內(nèi)某油田使用近一年，共洗井1 200井次，洗井過程中運(yùn)行穩(wěn)定?，F(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，洗井現(xiàn)場如圖5所示。

表2 現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)使用證明，該洗井車動(dòng)力充足，傳動(dòng)可靠性好30 MPa注水壓力以下的注水井不需要提前卸壓洗井，手動(dòng)降壓統(tǒng)可將從注水井返回的高壓污水壓力降低到1 MPa以下。帶壓洗可保證洗井過程中，注水井注水狀態(tài)保持不變，周邊受益油井量不受影響。洗井車過濾器安裝的液壓攪拌機(jī)構(gòu)解決了洗井車洗難、反洗不徹底，需建專門反洗站等問題。

未來將繼續(xù)關(guān)注該洗井車在國內(nèi)各油田的應(yīng)用情況，對洗車布局和洗幷車水處理流程和裝置進(jìn)行更加優(yōu)化的設(shè)計(jì)，使洗車能夠更好地服務(wù)于油田注水幷洗井作業(yè)。

[1]杜波，高詠梅.洗井車反洗系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015(3): 7 71+83.