李长江

（东营新东方建设机械有限责任公司，山东 东营 257237）

反冲式过滤除污系统在油田掺水过程中的应用

李长江

（东营新东方建设机械有限责任公司，山东 东营 257237）

针对油田生产的高粘度、高含蜡、高胶质、高凝固点的稠油的特点，采用了多种生产工艺进行处理，但日积月累造成内部结垢严重、管道堵塞等问题，结合生产现场的实际情况，进行了反冲式过滤除污系统的研制和应用。

稠油；结垢；掺水；反冲式过滤除污系统

1 问题的提出和依据

对于油田生产的高粘度、高含蜡、高胶质、高凝固点的稠油油田，采用掺水采油、高温高压热洗清蜡和酸洗清垢等生产工艺。稠油具有稠度大、流动性差的特点，开采难度较大，孤东目前主要采用泵上掺水工艺、电加热工艺，空心杆工艺，由于掺水介质反复循环使用，水质逐渐恶化，致使掺水集油、污水处理及各系统的管道、容器和加热器的内部结垢日趋严重，造成管道堵塞、加热效率降低、输液泵排量减少，严重地影响着油田的正常生产。图1和图2是水垢堵塞管线的情况。

图1 单井掺水管线内的堵塞

图2 掺水干线内的堵塞物

2 解决问题的途径及过滤除污系统的研制

目前稠油掺水和注水都是来自联合站的外调污水，这些污水处理水平低，矿化度高，有的污水矿化度高达13221毫升/升。经对现场管线及空心杆内的结垢物化验知，主要成分是泥砂、粘土等物质，来源于油层中。

整个污水和掺水系统的除垢是个复杂的工程，既然在掺水系统中的主要致垢物为污泥，首先从掺水源头将其除去，同时减少掺水中的其它悬浮物，将大大改善掺水水质，减少掺水系统中的结垢，这是当前能够解决的问题。

通过研究，对现场的工艺流程进行改造，设计、制作一套能够过滤掉较大颗粒的的装置，满足掺水管线和空心杆工艺生产对掺水水质的一般要求。

2.1 设计思路

本系统是针对流体介质中存在颗粒状的杂质需要去除的情况而设计，为降低使用劳动强度，提高工作效率，设计有两套反冲流程，可以在流体输送过程中，实现不停产实时自冲洗，将过滤产生的有害杂质随时排出管道外，保持过滤界面清洁，从而保证过滤器长期处于良好过滤状态，达到降低管损、提高管道输送效率、为生产服务的目的。

2.2 工作原理

反冲式过滤除污系统主要由两个主过滤单元、每个过滤单元的两套反冲洗流程、沉淀除污系统、污水分离回注系统等部分构成。两套主过滤单元根据具体工作流量或压力需要，可以采用“一用一备”或“两个同用”的工作模式。以油田使用污水掺水生产为例，简要说明其工作过程：污水来水通过主过滤单元的进口阀门进入过滤罐体内，污水内的粒径大于0．02毫米的杂质被滤网分离，洁净的污水通过主过滤单元的出口阀门，进入污水原流程流向掺水泵，而粒径大于0．02毫米的杂质被留在过滤罐体的下端腔体，随着时间的延续，腔体内的杂质越来越多，必然造成过滤单元的出口压力逐渐降低，如果不及时将这些杂质去除，必然导致过滤单元堵塞，从而使生产间断。当杂质积累到一定程度，分别开启过滤腔体下端和侧面的反冲流程，使用过滤后的洁净污水将过滤网从反面进行冲洗，直至将滤网冲洗得较为干净为止，关闭反冲流程，过滤单元再次进入正常工作状态。两个主过滤单元分别进行冲洗，以保证掺水流程能够正常连续生产。过滤单元反冲带出的杂质进入沉淀除污系统，在清砂罐内沉淀分离。分离产生的污水进入污水分离回注系统，污泥留在清砂罐内，累积到一定程度通过方形孔清除出罐；进入污水分离回注系统的含油污水经初步沉淀分离后，将含油较少的污水通过回收泵打回原污水流程进入掺水泵。这样就完成了一个含杂质污水经反冲式过滤除污系统，完成污水与杂质分离的过程，达到去除污水中杂质的目的，减少回注流程及界面的油泥结垢，提高生产系统的效率。

2.3 实际流程及实物图

图3为反冲式过滤除污系统实际流程图。

下面是反冲式过滤除污系统的主要部分的实物图（以污水掺水生产为例），系统全貌、原污水掺水流程、两个主过滤单元、侧面反冲流程、下端反冲流程、污水分离回注系统、沉淀除污系统，分别如图4～10所示。

图3 反冲式过滤除污系统实际流程图

图4 反冲式过滤除污系统全貌

图5 原污水掺水流程

图6 两个主过滤单元

图7 侧面反冲流程

图8 下端反冲流程

图9 污水分离回注系统

2.4 掺水过滤除污系统的现场应用

该掺水过滤系统在孤东采油厂采四管理区掺水站应用后，效果非常明显。一方面，掺水污水经该过滤系统过滤后，排出大量较大颗粒的胶质沉淀物，使污水水质得到明显改善；另一方面，减少了掺水管线的堵塞，降低管线压力损失，减少躺井及作业施工，经济效益和社会效益十分明显。

图10 沉淀除污系统

3 经济效益和社会效益

2014年，采四管理区因空心杆结垢造成油井躺井56井次；因管线结垢造成油井停产610井次，影响产量5927吨；因水质结垢造成的单井掺水管线、水表、加热炉更换周期缩短，2014年该管理区全年已更换单井掺水管线15000米，更新加热炉26台，水表新进33台、维修267台次。

2015年度，该管理区在402掺水站使用本掺水除污系统后，使该区域内25口掺水井的平均作业周期由4个月提高到12个月，单井年度作业次数减少2次，仅此一项，合计减少作业50次，作业每次的管杆及施工费按照平均12．88万元计算，节省费用：12．88×50=644万元；增产原油：单井日产5吨，单井作业占用周期按10天计，增产原油：5×50×10=2500吨；每吨原油按照约0．2万元计算，增产的原油价值为2500×0．2=500万元。仅此两项，创造经济效益为1144万元。

另外，经统计管线堵塞的次数大大减少，管线、加热炉、水表的维修次数降低50%以上，经济效益也十分突出。

通过该掺水过滤除污系统的应用，延长了稠油油井生产的有效时间，减少了导致停井或作业的因素，降低了采油一线职工的劳动强度，消除了很多安全生产的隐患；同时因减少穿孔和罐内清污，降低了对环境的污染，为避免工农纠纷，创建和谐环保油区发挥了积极作用。

[1]机械工程师手册编委会．机械工程师手册[M]．机械工业出版社，2007．

[2]靳海鹏，田世澄，周勇．高含盐油田掺水工艺[J]，特种油气藏,2011（02）：117-119+141-142．

[3]万仁溥主编．采油工程手册[M]．石油工业出版社，2003．

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