1.前言
注水井注水一段時(shí)間后,由于水中的懸浮物、機(jī)械雜質(zhì)等在井筒和炮眼附近的聚集,會(huì)造成地層吸水能力下降,注水壓力升高。目前,油田常用的注水井洗井污水處理方法,主要是外排或利用罐車?yán)\(yùn)集中處理,這些污水處理方式污染環(huán)境、耗資較大。為此,本文提出注水井循環(huán)洗井技術(shù)研究,設(shè)計(jì)出核心部分無(wú)動(dòng)力油水分離系統(tǒng),并且把加藥系統(tǒng)和精細(xì)過(guò)濾器融入到整體設(shè)計(jì)中,保證處理后的洗井水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后直接回注到井內(nèi),實(shí)現(xiàn)循環(huán)洗井。
2.無(wú)動(dòng)力油水分離系統(tǒng)研究
2.1理論基礎(chǔ)
含油污水除油的主要方法,有機(jī)械分離方法和破除乳化作用的化學(xué)處理方法兩種。其中,重力法是機(jī)械分離方法中最基本也是最重要的一種初級(jí)處理方法。由于油、水的相對(duì)密度不同,當(dāng)系統(tǒng)處于平衡時(shí),組分一定的油水混合物在一定的壓力和溫度下,就會(huì)形成一定比例的油、水相。1904年,Hazne提出“淺池理論”,該理論忽略了紊流、進(jìn)出口水流的不均勻性、油珠顆粒上浮中的絮凝等因素,認(rèn)為油珠顆粒是在理想的狀態(tài)下進(jìn)行重力分離的。即分散而非結(jié)絨顆粒的分離效果,是以顆粒的運(yùn)動(dòng)速度與池子的面積為函數(shù)來(lái)衡量的,與池子深度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間無(wú)關(guān)。
2.2無(wú)動(dòng)力油水分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)“淺池理論”和斯托克斯理論,設(shè)計(jì)無(wú)動(dòng)力油水分離系統(tǒng)。在無(wú)動(dòng)力前提下,洗井返排液流經(jīng)油水分離器時(shí),油珠借助污水流動(dòng)時(shí)的動(dòng)能,連續(xù)碰撞,由小變大,油珠、絮凝物等借助裝置設(shè)計(jì)形成的水位落差勢(shì)能,作為替代動(dòng)能,由此加速不同比重的油與水的分流、分層和分離,最終實(shí)現(xiàn)油水分離。該系統(tǒng)包括分離區(qū)和沉降區(qū),分離區(qū)由多層橫板和斜板組成,起分離固體雜質(zhì)和油污的作用,橫板可以使流體從紊流狀態(tài)變?yōu)閷恿鳡顟B(tài),同時(shí)增大油水分離界面,使得添加的化學(xué)藥劑與污水充分混合,除油更為徹底(而斜板除油主要通過(guò)重力分離法,利用油和水的密度差使油上浮,且斜板傾斜的角度超過(guò)污油流動(dòng)的休止角,使油只能向上運(yùn)動(dòng),顯著提高分離效率。沉降區(qū)由多層帶孔豎版組成,主要起穩(wěn)流的作用,污水經(jīng)幾次折流后,增加了油水分離沉降時(shí)間,使油水進(jìn)一步分離。
3.除油藥劑優(yōu)選
取采油七廠某區(qū)塊注水井洗井液,按照《大慶油田油藏水驅(qū)注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法《(Q/SYDQ0605—2000標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行分析。
從水質(zhì)分析結(jié)果(見(jiàn)表1)可以看到,洗井液中細(xì)菌數(shù)、油和懸浮物含量超標(biāo),這樣的水質(zhì)給細(xì)菌繁殖提供了極好的營(yíng)養(yǎng)源,而且油滴和懸浮物大量吸附加入的化學(xué)除菌劑,使其失去藥性,又促使細(xì)菌進(jìn)一步繁殖,且產(chǎn)生新的沉淀,使懸浮物的含量進(jìn)一步增加。對(duì)此,在室內(nèi)試驗(yàn)分析對(duì)比基礎(chǔ)上,優(yōu)選出LF-1殺菌黏泥抑制劑和LF-2符合絮凝劑。LF-1殺菌黏泥抑制劑不但能夠有效殺死硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌和腐生菌,而且能夠有效抑制藻類和黏泥的產(chǎn)生。所選用的LF-2復(fù)合絮凝劑由有機(jī)絮凝劑CPAM和無(wú)機(jī)絮凝劑PAC復(fù)配而成,無(wú)機(jī)絮凝劑PAC能吸附油滴,促使油滴聚集,有機(jī)絮凝劑吸附多個(gè)膠體離子而發(fā)生沉降,在沉降的過(guò)程中,又吸附聚集的油滴一同沉降,達(dá)到凈水的目的。同時(shí),確定出合理的加藥量范圍,見(jiàn)表2。
4. 精細(xì)過(guò)濾技術(shù)
在注水井循環(huán)洗井技術(shù)研究過(guò)程中,配套研制出精細(xì)過(guò)濾器,該過(guò)濾器由三層不銹鋼管精細(xì)濾芯組成(見(jiàn)圖1),當(dāng)洗井水通過(guò)管孔間交錯(cuò)搭配形成的環(huán)隙時(shí),洗井水中的機(jī)械雜質(zhì)與絮凝后的懸浮物被阻擋在旋流槽內(nèi),實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)、懸浮物與洗井水的分離。精細(xì)過(guò)濾后的水進(jìn)入中心管注入井內(nèi)。通過(guò)調(diào)整反沖洗機(jī)構(gòu),使濾芯進(jìn)水孔與出水孔對(duì)位,反沖洗濾芯通道貫通,打開(kāi)排污柄后,即可將過(guò)濾出的污物發(fā)沖洗出,從而實(shí)現(xiàn)排污和反沖洗功能。此外,通過(guò)調(diào)整環(huán)隙大小,可以達(dá)到不同注入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求,其精度可以達(dá)到0.002mm。
綜上所述,注水井循環(huán)洗井技術(shù)將無(wú)動(dòng)力油水分離技術(shù)、加藥技術(shù)和精細(xì)過(guò)濾技術(shù)合為一體,當(dāng)洗井水流經(jīng)無(wú)動(dòng)力油水分離器的同時(shí),啟動(dòng)加藥系統(tǒng),向污水中加入優(yōu)選的殺菌藥劑,實(shí)現(xiàn)油水的分離、殺菌及絮凝,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后回注到井內(nèi),實(shí)現(xiàn)注水井的循環(huán)洗井。
5. 處理后水樣檢測(cè)
在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中,隨機(jī)抽取注水井洗井后的水樣進(jìn)行化驗(yàn),水中含油量、粒徑中值及懸浮物含量指標(biāo)偶都有較大程度改善,基本能夠滿足注水井洗井要求(見(jiàn)表3)。
6. 結(jié)論
①無(wú)動(dòng)力油水分離器工藝結(jié)構(gòu)合理,布局緊湊,通過(guò)多級(jí)機(jī)械塔板的緩沖沉降,實(shí)現(xiàn)油水及雜志的無(wú)動(dòng)力分離,適用于注水井洗井工作需要。
②在洗井液水質(zhì)分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn),優(yōu)選出的LF-1殺菌黏泥抑制劑和LF-2符合絮凝劑,能夠有效除菌,達(dá)到凈水目的。
③注水井循環(huán)洗井技術(shù)將無(wú)動(dòng)力油水分離技術(shù)、加藥技術(shù)和精細(xì)過(guò)濾技術(shù)合為一體,實(shí)現(xiàn)對(duì)洗井液的分離、殺菌、過(guò)濾,最終將達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的凈化水回注到井內(nèi),實(shí)現(xiàn)注水井循環(huán)洗井。
④注水井循環(huán)洗井就似乎克服了常規(guī)洗井方式存在的污染環(huán)境、耗資大的問(wèn)題,符合綠色油田的發(fā)展需要,具有廣闊的應(yīng)用前景。