阅读说明：本技术 一种车载式洗井液处理装置 (A kind of vehicular well-flushing liquid processing device ) 是由 陈家庆 白春禄 贾朋 姬宜朋 蔡小垒 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种车载式洗井液处理装置,所述装置包括高压过滤器、减压装置、除砂装置、气旋浮装置、过滤装置、清水罐和三缸柱塞泵,其中：待处理的进口回水进入所述高压过滤器；经所述高压过滤器处理后的回水通过所述减压装置进入所述除砂装置中；经所述除砂装置处理后的回水再进入所述气旋浮装置；经所述气旋浮装置处理后的回水再进入过滤装置中,在所述过滤装置内将水中杂质进一步去除,净化后的洗井液最终进入所述清水罐,所述清水罐中的洗井液经所述三缸柱塞泵回注井内,实现循环洗井。该装置能够在减少资源、能源浪费和降低注水井破坏程度的情况下,提高洗井液中杂质的去除效率。(The invention discloses a kind of vehicular well-flushing liquid processing devices, described device includes high pressure filter, decompressor, desanding device, the floating device of cyclone, filter device, clean water tank and three-cylinder plunger pump, in which: import return water to be processed enters the high pressure filter；Entered in the desanding device through the high pressure filter treated return water by the decompressor；Through the desanding device, treated that return water enters back into that the cyclone floats device；Floating device through the cyclone, treated that return water enters back into filter device, impurities in water is further removed in the filter device, purified flushing fluid eventually enters into the clean water tank, and the flushing fluid in the clean water tank is through realizing circulation well cleanup in the three-cylinder plunger pump reinjection well.The device can improve the removal efficiency of impurity in flushing fluid in the case where reducing resource, energy waste and reducing water injection well extent of the destruction.)

一种车载式洗井液处理装置

技术领域

本发明涉及油田注水井技术领域，尤其涉及一种车载式洗井液处理装置。

背景技术

随着国内外高含水或特高含水油田进入开采中后期，地层本身的能量不断消耗，油层压力不断下降，使得原油脱气，粘度增加，油井产量下降，严重时会导致停喷停产，造成地下大量原油无法采出。油井注水不仅可以弥补原油采出后所造成的地层能量亏空，平衡注采关系，保持或提高油层压力，而且可以起到驱替作用，将原油向生产井推进，实现油田高产稳产，因此油井注水技术是目前在提高采油速度和采收率方面应用最广泛的一项开发技术，但由于长期注水、注水水质差、注水方式及条件改变等原因，将导致井筒污染、堵塞等问题，使近井地带渗透率降低，注水压力升高，注水量下降，严重时将造成油层污染，因此定期洗井是恢复地层吸水能力、稳定原油采收率的重要保障措施。

现有技术中的洗井作业通常面临以下问题：普通的洗井设备很难适应高压环境(15-28MPa)，处理不当将造成注水井返水等问题；注水井较深(平均2500m)，洗井排量要求高(25-30m³/h)，洗井作业时间长(4-6h)；井内杂质成分复杂，包括油类、固体颗粒、悬浮物、腐蚀物等，需要较高的注液压力才能将杂质彻底清除；偏远地区及新开发地区注水井基础设施建设不足，且易受地形和与污水厂距离等影响；洗井设备机动性较差，多井连续操作时需吊装或拖运至固定位置。另一方面，随着近年来各国石油天然气开采行业对资源浪费与环境污染等相关问题的重视，洗井液净化回收再利用成为各大油田急需解决的问题。洗井液外排的流程洗井方式目前已经基本淘汰，而固定式洗井方式无法满足边远区、新开发区或未建洗井液回收系统区块洗井作业的要求，因此国内各大油田通常采用专用管线或罐车拉运的方式将洗井液输送至污水处理站进行净化处理。专用管线虽然可以在***压的情况下适度降低污水处理成本且不会造成环境污染，但难免增加集输系统负荷、基建投资费用、注水井管理难度；罐车拉运的方式虽然拥有较广的适用范围，但泄压洗井的方式不仅对注水系统和地层造成影响，而且洗井的排量受到限制，很难保证洗井的连续性、高效性和稳定性，同时罐车输运成本高，易受天气、路况、污水站距离等众多因素影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载式洗井液处理装置，该装置能够在减少资源、能源浪费和降低注水井破坏程度的情况下，提高洗井液中杂质的去除效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种车载式洗井液处理装置，所述装置包括高压过滤器、减压装置、除砂装置、气旋浮装置、过滤装置、清水罐和三缸柱塞泵，其中：

待处理的进口回水进入所述高压过滤器，由所述高压过滤器去除水中较大粒径的固体颗粒，防止堵塞后续装置；

经所述高压过滤器处理后的回水通过所述减压装置进入所述除砂装置中，所述除砂装置包括旋流除砂器和储砂槽，利用所述除砂装置来去除较大粒径的固体杂质；

经所述除砂装置处理后的回水再进入所述气旋浮装置，所述气旋浮装置包括刹车用车载空压机、储气罐、微气泡发生器、气旋浮罐和污油槽，该气旋浮装置基于弱旋流离心场和气浮理念去除水中的油份、小颗粒固体及悬浮物；

经所述气旋浮装置处理后的回水再进入过滤装置中，所述过滤装置包括纤维球过滤器、液压驱动搅拌电机、搅拌叶桨、环形布液器、防护筛板和外接水源，在所述过滤装置内将水中杂质进一步去除，净化后的洗井液最终进入所述清水罐，所述清水罐中的洗井液经所述三缸柱塞泵回注井内，实现循环洗井，其中：

经所述气旋浮装置处理后的油滴、小颗粒固体及悬浮物杂质与微气泡的粘附体从所述气旋浮装置上部出口排出，进入所述污油槽，然后一并汇入所述过滤装置反冲洗的污水罐车内，部分较大固体杂质随水相从罐底排水口排出，进入所述过滤装置的纤维球过滤器中，由该纤维球过滤器去除剩余杂质。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述装置能够在减少资源、能源浪费和降低注水井破坏程度的情况下，提高洗井液中杂质的去除效率，并能在各种复杂工况下均能保证洗井操作的连续性、稳定性、高效性，实现洗井液良好循环。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的车载式洗井液处理装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所述气旋浮装置气旋浮罐的结构示意图；

图3为本发明实施例所述装置的实施工艺流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的车载式洗井液处理装置的整体结构示意图，所述装置主要包括高压过滤器1、减压装置2、除砂装置3、气旋浮装置4、过滤装置5、清水罐6和三缸柱塞泵7，其中：

待处理的进口回水进入所述高压过滤器1，由所述高压过滤器1去除水中较大粒径的固体颗粒，防止堵塞后续装置；

经所述高压过滤器1处理后的回水通过所述减压装置2进入所述除砂装置3中，所述除砂装置3包括旋流除砂器31和储砂槽32，利用所述除砂装置3来去除较大粒径的固体杂质；

经所述除砂装置3处理后的回水再进入所述气旋浮装置4，所述气旋浮装置4包括刹车用车载空压机41、储气罐42、微气泡发生器43、气旋浮罐44和污油槽45，该气旋浮装置4基于弱旋流离心场和气浮理念去除水中的油份、小颗粒固体及悬浮物；

经所述气旋浮装置4处理后的回水再进入过滤装置5中，所述过滤装置5包括纤维球过滤器51、液压驱动搅拌电机52、搅拌叶桨53、环形布液器54、防护筛板55和外接水源56，在所述过滤装置5内将水中杂质进一步去除，净化后的洗井液最终进入所述清水罐6，所述清水罐6中的洗井液经所述三缸柱塞泵7回注井内，实现循环洗井，其中：

经所述气旋浮装置4处理后的油滴、小颗粒固体及悬浮物杂质与微气泡的粘附体从所述气旋浮装置4上部出口排出，进入所述污油槽45，然后一并汇入所述过滤装置5反冲洗的污水罐车内，部分较大固体杂质随水相从罐底排水口排出，进入所述过滤装置5的纤维球过滤器51中，由该纤维球过滤器51去除剩余杂质。

具体实现中，上述装置的连接关系主要包括：

所述减压装置2的出口连接所述旋流除砂器31的切向入口，所述旋流除砂器31的上部出口连接所述微气泡发生器43的切向入口，下部出口连接所述储砂槽32；

所述微气泡发生器43的液体入口为下部切向入口，气体入口位于中部，通过微孔管将气体剪切成微米级气泡后与液体混合；

所述微气泡发生器43的出口连接所述气旋浮罐44的中下部切向入口4402，罐体中上部出油口4408连接所述污油槽45；

所述气旋浮罐44底出水口、排渣口分别连接所述纤维球过滤器51的入口和储砂槽32；

所述纤维球过滤器51的出口连接所述清水箱6，所述三缸柱塞泵7上连所述清水箱6的底部，下连注水井井口；

汽车发动机连接取力器，为所述三缸柱塞泵7、刹车用车载空压机41、液压驱动搅拌电机52、车载离心泵提供动力。

上述气旋浮装置4为关键部件，其技术处理过程为：由汽车刹车用车载空压机提供、储存在储气罐内的压缩空气切向进入微气泡发生器，高压气体在微气泡发生器内微孔管的作用下，以微米级气泡的形式与过滤后的部分洗井液混合，洗井液中油份和小颗粒固体及悬浮物很快粘附在微气泡上并形成粘附体，随后气、液、固三相从罐体中下部切向进入中心稳流筒内并形成弱旋流运动，由于气液密度差较大，较低强度的离心力即可使粘附体迅速向中心稳流筒中心汇聚。在浮力和离心力的双重作用下，粘附体在沿着中心稳流筒不断上浮的同时，在液面上部形成气浮“浮渣层”，并逐渐汇集于集油槽内，在重力和罐内顶部气相空间压力的作用下，从出油口排入污油槽。密度、体积较大的固相颗粒在离心力和重力的作用下，沿中心稳流筒内壁从底部排渣口排出；缓流锥板的作用是在降低流动阻力的同时，减少中心稳流筒中部粘附体的短路流；水相和密度、体积较小的固相颗粒克服重力作用随液流旋转上升，在喇叭口的缓流作用下，沿中心稳流筒外壁均匀地滑落至罐体底部出水口，然后进行后续的精细过滤操作；中心稳流筒内壁中下部设有缓流锥板，防止落差较大的水相直接冲刷罐体，同时起到稳定排液的作用。

具体实现中，在所述气旋浮装置4中，所述微气泡发生器43采用微孔管式或文丘里射流式或加压溶气式微细气泡发生器，主要包括切向入水口、进气口、轴向出口、环形空腔、微孔管。该微气泡发生器43产出的气泡粒径控制在30-100μm，在一定流量范围内通过调节注气比和注气压差控制气泡质量。

如图2所示为本发明实施例所述气旋浮装置气旋浮罐的结构示意图，该气旋浮罐44主要包括圆柱筒体和与其两端相配合的上封头和下封头、中心稳流筒4401、切向入口4402、旋流导片4403、缓流锥板4404、排渣口4405、喇叭口4406、集油槽4407、出油口4408、排气口4409、缓流锥板4410和出水口4411，其中：

在所述圆柱筒体上封头上设有排气口和压力表，下封头上设有与排水管相连通的出水口；所述中心稳流筒4401位于所述圆柱筒体内部，其上部开有喇叭口4406、内部设有旋流导片4403、中下部设有切向入口4402、下部设有缓流锥板4404、底部为锥形排渣口4405；所述旋流导片4403以升角环绕的方式环绕在中心稳流筒内壁，其起始端位于切向入口4402，终止端略低于喇叭口4406；所述集油槽4407位于所述圆柱筒体内上部，其高度高于喇叭口4406，侧壁开有出油口4408。

如图3所示为本发明实施例所述装置的实施工艺流程图，参考图3：

首先，高压洗井液经节流阀调节后进入高压过滤器1，去除较大颗粒的固体杂质，以防止后续装置的堵塞；

经减压装置调节后洗井液压力降为1MPa，进入微气泡发生器43内与微米级气泡充分混合，气、液、固三相切向进入气旋浮装置的中心稳流筒4401内，克服重力作用形成反向弱旋流运动，油相、小颗粒固体和悬浮物很快与气泡形成粘附体；粘附体的运动轨迹如图中箭头所示，在浮力和离心力的双重作用下，粘附体沿着中心稳流筒4401不断上浮的同时在液面中上部形成气浮“浮渣层”，并逐渐汇集于集油槽4407内，并从出油口排入污油槽45，然后一并汇入到过滤器反冲洗的污水罐车内。密度、体积较大的固相颗粒在离心力和重力的作用下沿中心稳流筒内壁旋转下降，受缓流锥板4404的节流作用，均匀地从底部排渣口4405排出，其中缓流锥板4404的作用还包括减少中心稳流筒4401中部粘附体的短路流；水相和密度、体积较小的固相颗粒克服重力作用随液流旋转上升，并逐渐运动到中心稳流筒4401内壁，在喇叭口4407的缓流作用下，沿中心稳流筒外壁均匀地滑落至罐体底部出水口4411，进行后续的精细过滤操作；中心稳流筒4401下部设有缓流锥板4410，防止落差较大的水相直接冲刷罐体，同时起到稳定排液的作用。微气泡发生器43的气源是由刹车用车载空压机41产生、储存在储气罐42内的压缩空气；

部分净化的洗井液进入通过环形布液器54进入纤维球过滤器51内，去除残余的固体颗粒。净化后的洗井液输送至清水罐6，经三缸柱塞泵7泵回注水井，实现循环洗井。

另外，连续洗井一定井次后，进行反冲洗工序。关闭纤维球过滤器51清洗进、出口阀门，打开反冲洗进、出口阀门，车载离心泵53将外接水源泵入过滤器内，防护筛板54压紧滤料以防止滤料反冲堵塞环形布水器54，汽车发动机为液压驱动搅拌电机52提供动力，搅拌叶桨53旋转带动滤料与清洗水充分接触，将纤维球过滤器51内杂质从罐底反冲洗出口排入配合反冲洗的污水罐车内。

具体实现中，上述纤维球过滤器51为压力式过滤器，具有过滤速度高、处理量大、处理效果好、占地面积小、清洗方便等优点，以洗井排量30m³/h为例，需要过滤面积为1.13m²，按照反冲洗时间为15min和反冲洗强度为0.5m³/(min·m²)计算，每次反冲洗工序需要8.475m³的反冲洗水，因此需要外接水箱提供反冲洗水源。所述的搅拌叶桨53采用单轴多叶桨的形式，也可采用单叶桨、搅拌轴周期轴向移动的形式，使得过滤器内旋流强度更为均匀，保障滤料更易达到“完全悬浮的状态”。优选单轴多叶桨的形式，其最低叶桨应位于过滤器罐体1/3-1/2高度处，叶桨的个数为2-3个，并均匀分布在搅拌轴上。

上述装置适用于2000mg/L含油量、2000mg/L含固量以下的洗井液净化处理。对于高含固量的洗井液可选择性串联多个旋流除砂器31；对于高含油量的洗井液可选择性串联多组气旋浮装置4，为了节省车载面积，优选串联多个微气泡发生器43。本实例的操作温度为0-60℃，最大洗井压力为30MPa，高压过滤器1最大工作压力为30MPa，旋流除砂器31、气旋浮装置4、纤维球过滤器5的工作压力为1MPa左右；最大洗井流量为30m³/h，洗井时长约为4h；反冲洗工序中反冲洗水压力为0.15MPa左右，反冲洗时间为10-20min；配套气旋浮罐的内径不超过1.2m，整体高度不超过1.5m，水力停留时间不超过5min。

该装置无外接电源及其他动力装置，主要依靠洗井液动能及井口压力能进行净化操作，仅依靠汽车发动机为三缸柱塞泵7、刹车用车载空压机41、反冲洗用车载离心泵56及液压驱动搅拌电机52提供动力，进行循环洗井和反冲洗工序。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

综上所述，本发明实施例所提供的装置能够简化工艺流程，降低运行操作难度，结构紧凑，单车即可完成洗井液处理操作；分离效率高，尤其是对难分离的小粒径油滴、固体及悬浮物有较好的去除效果，可以在一定程度上缩短洗井时长；同时可以合理利用车载空压机和发动机等资源，无需外接电源即可保证洗井和反冲洗的高效进行；应对复杂环境的适应能力较强，能够在较大工况范围内保证洗井操作的连续性、稳定性、高效性，实现洗井液循环利用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。