【技术】注水井循环洗井技术研究

能源情报2019-05-31 14:03:23

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文/刘洪军 中国石油大庆油田有限责任公司第七采油厂

1.前言

注水井注水一段时间后,由于水中的悬浮物、机械杂质等在井筒和炮眼附近的聚集,会造成地层吸水能力下降,注水压力升高。目前,油田常用的注水井洗井污水处理方法,主要是外排或利用罐车拉运集中处理,这些污水处理方式污染环境、耗资较大。为此,本文提出注水井循环洗井技术研究,设计出核心部分无动力油水分离系统,并且把加药系统和精细过滤器融入到整体设计中,保证处理后的洗井水达到标准后直接回注到井内,实现循环洗井。

2.无动力油水分离系统研究

2.1理论基础

含油污水除油的主要方法,有机械分离方法和破除乳化作用的化学处理方法两种。其中,重力法是机械分离方法中最基本也是最重要的一种初级处理方法。由于油、水的相对密度不同,当系统处于平衡时,组分一定的油水混合物在一定的压力和温度下,就会形成一定比例的油、水相。1904年,Hazne提出“浅池理论”,该理论忽略了紊流、进出口水流的不均匀性、油珠颗粒上浮中的絮凝等因素,认为油珠颗粒是在理想的状态下进行重力分离的。即分散而非结绒颗粒的分离效果,是以颗粒的运动速度与池子的面积为函数来衡量的,与池子深度、运动时间无关。

2.2无动力油水分离系统设计

根据“浅池理论”和斯托克斯理论,设计无动力油水分离系统。在无动力前提下,洗井返排液流经油水分离器时,油珠借助污水流动时的动能,连续碰撞,由小变大,油珠、絮凝物等借助装置设计形成的水位落差势能,作为替代动能,由此加速不同比重的油与水的分流、分层和分离,最终实现油水分离。该系统包括分离区和沉降区,分离区由多层横板和斜板组成,起分离固体杂质和油污的作用,横板可以使流体从紊流状态变为层流状态,同时增大油水分离界面,使得添加的化学药剂与污水充分混合,除油更为彻底(而斜板除油主要通过重力分离法,利用油和水的密度差使油上浮,且斜板倾斜的角度超过污油流动的休止角,使油只能向上运动,显著提高分离效率。沉降区由多层带孔竖版组成,主要起稳流的作用,污水经几次折流后,增加了油水分离沉降时间,使油水进一步分离。

3.除油药剂优选

取采油七厂某区块注水井洗井液,按照《大庆油田油藏水驱注水水质指标及分析方法《(Q/SYDQ0605—2000标准)进行分析。

从水质分析结果(见表1)可以看到,洗井液中细菌数、油和悬浮物含量超标,这样的水质给细菌繁殖提供了极好的营养源,而且油滴和悬浮物大量吸附加入的化学除菌剂,使其失去药性,又促使细菌进一步繁殖,且产生新的沉淀,使悬浮物的含量进一步增加。对此,在室内试验分析对比基础上,优选出LF-1杀菌黏泥抑制剂和LF-2符合絮凝剂。LF-1杀菌黏泥抑制剂不但能够有效杀死硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌,而且能够有效抑制藻类和黏泥的产生。所选用的LF-2复合絮凝剂由有机絮凝剂CPAM和无机絮凝剂PAC复配而成,无机絮凝剂PAC能吸附油滴,促使油滴聚集,有机絮凝剂吸附多个胶体离子而发生沉降,在沉降的过程中,又吸附聚集的油滴一同沉降,达到净水的目的。同时,确定出合理的加药量范围,见表2。

4. 精细过滤技术

在注水井循环洗井技术研究过程中,配套研制出精细过滤器,该过滤器由三层不锈钢管精细滤芯组成(见图1),当洗井水通过管孔间交错搭配形成的环隙时,洗井水中的机械杂质与絮凝后的悬浮物被阻挡在旋流槽内,实现杂质、悬浮物与洗井水的分离。精细过滤后的水进入中心管注入井内。通过调整反冲洗机构,使滤芯进水孔与出水孔对位,反冲洗滤芯通道贯通,打开排污柄后,即可将过滤出的污物发冲洗出,从而实现排污和反冲洗功能。此外,通过调整环隙大小,可以达到不同注入水水质标准要求,其精度可以达到0.002mm。

综上所述,注水井循环洗井技术将无动力油水分离技术、加药技术和精细过滤技术合为一体,当洗井水流经无动力油水分离器的同时,启动加药系统,向污水中加入优选的杀菌药剂,实现油水的分离、杀菌及絮凝,达到标准后回注到井内,实现注水井的循环洗井。

5. 处理后水样检测

在现场应用过程中,随机抽取注水井洗井后的水样进行化验,水中含油量、粒径中值及悬浮物含量指标偶都有较大程度改善,基本能够满足注水井洗井要求(见表3)。

6. 结论

①无动力油水分离器工艺结构合理,布局紧凑,通过多级机械塔板的缓冲沉降,实现油水及杂志的无动力分离,适用于注水井洗井工作需要。

②在洗井液水质分析的基础上,通过室内实验,优选出的LF-1杀菌黏泥抑制剂和LF-2符合絮凝剂,能够有效除菌,达到净水目的。

③注水井循环洗井技术将无动力油水分离技术、加药技术和精细过滤技术合为一体,实现对洗井液的分离、杀菌、过滤,最终将达到标准的净化水回注到井内,实现注水井循环洗井。

注水井循环洗井就似乎克服了常规洗井方式存在的污染环境、耗资大的问题,符合绿色油田的发展需要,具有广阔的应用前景。


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