洗井车的研究与应用探究

田雪庆

（大庆油田装备制造集团，黑龙江 大庆 163411）

水井经过长期注水作业后，井筒油层附近会出现大量杂质聚集现象，严重时会导致地层堵塞，从而影响地层吸水能力，注水压力也会随着升高，水井正常注水作业也会受到严重影响。为充分保障油田正常注水作业的正常进行，并全面提升水驱开发效果，保障油田稳产，要根据油井生产状况及时进行清洗。近年来，石油行业全面提出了安全环保生产，全国各地油田注水井洗井作业受到极大限制，多数情况下，需要利用罐车进行拉运，导致洗井作业无法连续，整个洗井过程只能为测试工具下井提供支撑，无法充分保证水质，而且存在洗井不彻底的问题，从而导致水井失洗。在此情形下，会导致井筒内大量累积油污和杂质，堵塞器和近井地带结垢严重后会导致后期测试作业难度增加，作业井水量也会急剧增加。严重影响油田生产开采效果。

1 移动式洗井车构造及工作原理

本文研究洗井车采取的是重型汽车6×6 底盘车作为基座（见图1），整个系统主要包括了水处理系统、传动系统、管汇系统以及控制系统等几个部分，洗井动力主要来自五柱塞注水泵，五柱塞注水泵动力通过取力器和变速箱从底盘车发动起获取动力。

图1 移动式洗井车

1.1 水处理系统

（1）减压系统。减压系统的主要作用是利用高压过滤器及减压阀将注水井中返出的高压污水进行降压处理，经处理后出口处污水压力为1.2 ～1.0MPa，减压系统及时在压力变化的情况下流量仍然可以基本维持不变。

（2）三相分离器。从注水井返出的含油污水经过减压系统处理后，从出水口最终引入三相分离板区，此时，油珠会呈现垂直分离板向上移动趋势，泥沙以及固体颗粒会在重力作用下向分离板底部移动，分离液则流向出口处，这样经过三相分离器实现了含油污水中油、水、固体物质的初步分离。

（3）水利旋流除砂器。来水进入进水口后，会在蜗壳中形成加速旋流，当液体进入下锥体的时候，呈现出高速旋转状，由于两相不相溶且密度不同，因此在高速旋转过程中产生的离心加速度也存在一定差别，离心加速度不同从而实现分离，大固体颗粒在向心力作用下逐步被甩到管壁上，并在重力作用下沿着管壁逐步下滑，最终与浓液一起从排沙口进入储砂罐内部；随后储砂罐中的水经过旁通最终进入水力旋流除油器中，体积较小的悬浮颗粒当达到一定旋转速度后会与二次涡流一起通过排水口最终排出，并进入下一级处理中。

（4）水力旋流除油器。分离液从固液分离器中排出后会进入一级油水分离器中实现油水分离处理。在分离液中包含的水、油以及微小悬浮颗粒由于密度不同、离心力作用不同，在旋流器管壁内部水会紧贴内壁，而油和微小颗粒则会逐步向着中心低压区聚集，这种分离液中95%的浮油都可以通过溢流口排出，油水分离后的分离液会最终进入二级水力旋流油水分离器中进行后续处理，经过二级油水分离器处理后，可以将分离液中的大部分油以及微小悬浮物进行清除。经过处理后分离出的水最终会排到清水箱中，随后利用五柱塞泵将处理后的水泵送到高压井口托管中，从而形成了一次完整的洗井循环作业。经过上述流程处理后，水质完全可以达到注水井注水水质的标准要求。

1.2 传动系统

汽车传动系统主要是为五柱塞注水泵提供动力，其采取的是取力器、变速箱、联动轴承从发动机获取动力。

1.3 管汇系统

洗井车管汇系统的主要作用是完成液体的输送和流向控制。

1.4 控制系统

洗井车控制系统的主要作用是对五柱塞注水泵在运行过程中可能出现的过载问题进行保护。五柱塞注水泵目前最大工作压力能达到20MPa，在洗井作业中，一旦五柱塞水泵实际工作压力超过额定压力的情况下，安全阀会自动开启进行排压，此时，五柱塞注水泵压力会逐步下降，从而可以达到良好的保护作用。

1.5 气压系统及控制特性

该套设备的气压系统设计过程中，主要采取的是气压机构对纤维滤料的压缩和输送进行控制来实现高精度过滤和提升反冲洗效果。由于纤维滤料主要采取的是机械压实的方法，因此即使进入反冲洗后期阶段初期过滤精度也不会出现下降的现象。在进行反冲洗过程中，可以充分借助气动控制阀以及压力阀来实现对反冲洗水和出水的有效分配，在此情况下，无须额外配备反冲洗泵或反冲洗水池即可完成自我反冲洗的目标。进入启动系统后，通过系统软件就可以完成管线阀门的操作，使得整个系统的可操作性得到了极大的提升。

1.6 气浮斜板除油技术

该技术主要是将一个气液多相泵安装在气浮沉降箱底部，利用气液多相泵可以产生大量气泡同时吸入空气。当气液多相泵向沉降箱内部注入气液的情况下，洗井过程中产生的液体与气液相互融合，在此过程中，气泡就会吸附油水杂质从而上浮到液体表面，随后利用链条式斜板刮油装置即可将液体表面的表层浮油、悬浮污染物收集到污油箱中。同时经过处理后的清水还可以最终回注到清洁水箱中备用。在当前油田水处理工艺中气浮处理工艺已经非常成熟，在清理浮油和悬浮物的过程中效果明显，实际出油率能够达到95%以上。

2 自循环洗井车工艺流程及性能分析

2.1 工艺流程

注水井自循环吸进车基本工艺流程如下：从注水井井口放空阀返出的含油污水直接进入洗井车减压装置进行减压处理，含有污水压力降低后会被进一步输送到三相分离器中来实现水、油、泥三相的初步分离，随后排出的分离液会最终进入两级水力旋流除砂器中，将其中的大部分泥沙和小颗粒固体悬浮物进行去除；最后通过二级水力旋流除油器将分离液中的大部分油滴和悬浮物进行去除。经过处理后，最终排出的清水通过清水箱进行过滤后利用无柱塞注水泵最终注回井口套管中，从而形成整个洗井循环作业。通过循环洗井当井口装置注水水质达到注水井注水标准要求即完成了整个洗井作业。

2.2 性能特征

自循环移动式洗井车在油田洗井作业过程中的应用体现出了耗时短、洗井作业对油田集输系统、污水处理系统以及注水系统不会产生任何影响，而且整个洗井流程无须铺设管路，具有极强的机动性。作为一种车载式可移动的水处理设备，配备了越野型自走底盘，完全能够适应路况复杂油田道路的移动作业需求。而且在该套设备中设置了一个2m3的集油箱和一个8m3的清水清，这样可以有效节省油田洗井作业的设备投入成本，实现洗井作业成本的有效控制。通过该设备的应用，完全可以实现洗井作业的连续性。另外，该套设备中的污水处理设备可以从底盘发动机中获取动力，从而有效克服传统注水井洗井作业中无法获取电源设备的弊端。利用该设备可以完全实现注水井的彻底清洗，同时也能有效节约水资源，避免洗井作业过程中污染物的直接排放而影响周边环境，在当前油田中的应用取得了良好的社会效益和经济效益。

配套设备使用旋流除砂机有效去除分离液中的各类杂质，从而可以充分保障水质处理效果。另外，其自配的旋流除油器不仅可以有效节约洗井作业的设备占地空间，而且也可以有效提升污油箱容积，也可以让沉降期的排污更加彻底，沉降器的沉降空间和沉降效果也可得到充分保障，有效减轻了滤罐后期的运行负荷，除油效果也得到了有效提升。另外，该套设备具备先进的水处理流程，而且可以适应有点各类注水井的作业需求。该套系统中设置了一级过滤器、管式沉降器、旋流器和精细过滤器等，不仅可以充分满足水质处理的实际需求，而且也可以对水处理设备形成良好的保护，有效提升了设备整体的运行寿命。

3 结语

目前，在油田注水井洗井作业中，自循环洗井车已经实现了广泛应用，通过该套设备，可以使套管中的腐蚀物和杂质被彻底清洗出来，从而有效避免出水井和油层受到污染或堵塞，进一步提升了注水作业效率，促进了油田稳产。