一款车载式注水井洗井车

  • 投稿Leon
  • 更新时间2015-09-28
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陈文军1 张晟2 申平安1

1.中石化石油工程机械有限公司湖北潜江 433114

2.汉阳专用汽车研究所

湖北武汉 430056

摘要:针对常规洗井车滤料反洗不干净,导致洗井车处理后水质难以达到要求的问题,介绍了一款新型油田专用车载式注水井洗井车,对该车的水处理装置、动力传动系统、洗井流程及搅拌反洗装置进行了详细介绍。该新型油田专用注水井洗井车具有高压、大排量、自循环洗井、清洗效果好、污水不外排、能够节省大量水资源、有效降低注水管网压力等特点,是一种环保、经济、高效的注水井洗井专用设备。

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关键词 :洗井装置 高压 大排量 反洗 环保

中图分类号:U469.6.02 文献标识码:A 文章编号:1004-0226(2015)08-0084-04

l引言

油田注水井在长期注水过程中,水中所含的少量机械杂质及油类会在井筒周围的地层中聚集,使地层吸水能力下降,从而污染注水井,使得注水压力逐年提高,甚至堵塞地层,导致地层注水量不足,影响周边受益油井原油产量。

为确保正常注水,实现原油高产稳产,必须定期对注水井进行清洗。国内油田注水井洗井方式主要有泵车与罐车配合洗井、连续油管作业机洗井、注水管网洗井、洗井车洗井等四种。洗井车洗井由于具有设备投资少、洗井过程密闭循环无污水排放、操作人员劳动强度低、注水井洗井不需铺设专门洗井管线等优点,应用越来越广泛。

洗井时,从注水井返回污水处理的过程中,大量的油和悬浮物被拦截在洗井车上,必须定期对滤料反洗、再生,才能保证经洗井车处理后的水质达到循环洗井要求。因此,洗井车在使用过程中需要建立专门反洗站进行反洗,每次反洗各个过滤器时,需重新接排污管线。但是,在实际使用过程中,由于受条件限制,有时无法建立专门反洗站,洗井车滤料反洗不干净,导致洗井车处理后水质难以达到洗井的要求。因此,开发了一款反洗井机构和反洗流程优化设计后的洗井车,依靠洗井车柱塞泵将反洗清水加压,搅拌机构采用液压取代电机驱动,无需外接电源,反洗过程中接一次管线,无需建专门反洗站,即可完成滤料清洗。

2技术特点

a动力系统功率储备大,以底盘发动机作为整车工作动力源。带压洗井作业要求洗井工作时高压、大排量,该车最大排量为40 m3/h,最高压力为30 MPa。

传动路线1:底盘发动机-底盘变速器-传动轴-分动箱-传动轴2-三缸泵

传动路线2:底盘发动机-底盘变速器-取力器-传动轴3一液压泵

b洗井车滤料反洗系统适应性强。洗井车纤维球和核桃壳过滤器顶部安装反洗搅拌装置,保证滤料反洗干净。搅拌机构采用液压马达驱动,提高了工作效率,不需要外接380 V电源,适应于油田野外洗井作业环境,可彻底解决洗井车反洗难的问题,反洗过程中只需接一次管线。

c.设备防腐。斜管除油器、纤维球过滤器、核桃壳过滤器罐体内表面采用多层涂料防腐措施,此外再增设一道阳极保护措施,大大延长了过滤器使用寿命,尤其适合应用于高含盐介质。

d.安全。采用安全阀、三缸泵超压自动切断剪切销和控制系统超压发动机熄火的三重保护,保障洗井作业安全。

3洗井车概述

3.1洗井车结构及优化设计

3.1.1洗井车结构

洗井车采用二类汽车底盘为装载底盘,采用底盘发动机为柱塞泵工作动力源。洗井车主要由底盘、控制系统、传动系统、柱塞泵、水处理装置、反洗搅拌机构、降压系统等组成。洗井车结构如图1所示。

3.1.2主要技术参数

发动机功率为242 kW,最大洗井流量为40 m3/h,最大洗井压力为30 MPa;水处理设计处理量为40 m3/h,适用介质温度为O℃-60℃,处理后水中含油量≤15 mg/L,水中悬浮物含量≤15mg/L。

3.1.3传动系统优化设计

3.1.3.1优化设计

由于洗井车在油田野外道路行驶条件较差,因此整车外形尺寸应尽量小,整车质量应尽量轻,洗井车的动力源来自底盘发动机。洗井作业时,利用车辆变速器档位和发动机油门共同作用变换洗井排量,传动系统示意如图2所示。

3.2洗井流程

洗井时,洗井车出水管线与井口套管连接、进口管线与油管连接,清水经柱塞泵加压,注入套管:井底污水从油管返出,首先进入高压管道过滤器去除大颗粒杂质,再进入手动降压系统将液体压力降至0.6 MPa以下,随后污水进入两级旋流除砂器,将砂、油、水分离,此步骤可去除砂90%以上,再进入斜管除油器,此时可去除85%的原油,随后进入核桃壳过滤器,去除油及悬浮物(出水含油≤30 mg/L,含悬浮物≤30 mgL),最后进入纤维球过滤器,去除其中更小的油及悬浮物(出水油≤15 mg/L,含悬浮物≤15 mg/L),处理干净后的水进入清水箱,再由柱塞泵注入套管,形成循环洗井作业。洗井工艺流程如图3所示。

3.3搅拌反洗装置

在洗井车的纤维球过滤器和核桃壳过滤器上,安装了搅拌反洗装置,可以有效地延长过滤器滤芯的使用寿命。该搅拌装置由液压马达、浆叶、搅拌轴、密封元件等组成,液压马达直接与搅拌轴连接,便于安装。轴密封方式采用机械密封,以保证液体密封可靠。

搅拌装置转速通过比例换向阀控制,由于纤维球过滤器和核桃壳过滤器反洗不能同时进行,因此,采用单块比例换向阀的A口和B口分别与纤维球过滤器和核桃壳过滤器的驱动液压马达连接。

洗井车反洗时,先利用车上自带三缸柱塞泵对清水进行加压,清水分别通过反洗井管线进入斜管除油器、核桃壳过滤器和纤维球过滤器进行清洗,清洗后的污水经过各过滤器排口及管线汇集到车上排污口,最后进入污水罐车。其中纤维球过滤器与核桃壳过滤器分别反洗时,同时打开比例换向阀驱动顶部液压马达带动搅拌机旋转,搅拌桨叶带动过滤器中滤料翻转,将油、机杂、悬浮物与滤料分离,达到将滤料清洗干净的目的。搅拌机构结构如图4所示。

4使用效果

该洗井车在国内某油田使用近一年,共洗井1 200井次,洗井过程中运行稳定。现场试验数据如表2所示,洗井现场如图5所示。

5结语

经实际生产使用证明,该洗井车动力充足,传动可靠性好。30 MPa注水压力以下的注水井不需要提前卸压洗井,手动降压系统可将从注水井返回的高压污水压力降低到1 MPa以下。带压洗井可保证洗井过程中,注水井注水状态保持不变,周边受益油井产量不受影响。洗井车过滤器安装的液压搅拌机构解决了洗井车反洗难、反洗不彻底,需建专门反洗站等问题。

未来将继续关注该洗井车在国内各油田的应用情况,对洗井车布局和洗井车水处理流程和装置进行更加优化的设计,使洗井车能够更好地服务于油田注水井洗井作业。

收稿日期:2015-05-03