注水井不外排循环技术材料模板.doc
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1、资料内容仅供您学习参考,如有不当或者侵权,请联系改正或者删除。开 题 报 告( 摘 要) 项 目 名 称: 注水井不外排循环洗井技术研究组织编写单位: 大庆油田有限责任公司技术发展部编 写 单 位: 第七采油厂工程技术大队编 写 人: 张 丽编写单位审核人: 付国太项目研究起止时间: 6月 9月填 写 日 期: 6月10日一、 项目概要当前常规洗井污水处理方法主要是利用罐车拉运集中处理, 这种洗井方式污水处理难度较大。单井洗井污水量一般在80m3左右, 罐车容量一般为12m315m3, 由于设备数量有限, 按标准洗好一口井需罐车多次往返, 费时费力, 耗资较大。针对以上问题, 开展注水井不外排
2、循环洗井技术研究, 实现彻底洗井和洗井液不外排的目的。应用该项技术主要研发制造了可实现循环洗井的专用洗井装置, 在洗井过程中对洗井水进行相应处理, 使其达到注水井注入水质标准后, 直接循环回注井内。洗井时, 油层返吐出的注入水经过油管返排到地面, 首先进入无动力分离器, 同时加药装置启动, 进行点滴加药, 实现杀菌和絮凝。混合液体经多级塔板处理, 实现油水分离和泥砂初步沉降, 再经过二级缓冲沉降, 实现微小絮凝物及残余泥砂的沉降, 处理后的地层水经精细过滤器过滤后重新由套管注入井内, 从而实现连续循环环保洗井, 达到彻底洗井和洗井液不外排的目的。二、 主要研究内容及关键技术1、 主要研究内容(
3、1)研制分离沉降设备, 实现洗井返排液中水、 油污、 泥砂及絮凝后菌类等的分离, 经过对返排液的流态、 杂质分离的边界条件等的理论分析, 对分离沉降设备进行结构尺寸的设计优化。(2)研制精细过滤设备, 实现经分离沉降设备的洗井返排液中剩余机械杂质的精细过滤, 采用机械式过滤, 无需滤料, 反冲洗简单。(3)研制点滴加药设备, 对洗井返排液均匀、 持续加药, 经过杀菌、 絮凝等对菌类进行处理, 同时研制优选杀菌、 絮凝剂配方, 优化合理加药量。2、 关键技术塔板式油水分离器及不锈钢渗流式反冲洗过滤器的设计三、 研究目标、 主要技术经济考核指标1、 研究目标在洗井过程中对洗井返出液进行相应处理,
4、直接回注井内, 实现连续循环洗井, 达到洗井液不外排的目的。2、 主要技术经济考核指标(1)可实现连续循环洗井, 洗井液不外排, 处理后水质指标: 含油量15mg/L; 悬浮固体含量10mg/L; 悬浮物颗粒直径中值3m。(2)洗井装置水处理排量不低于25m3/h。注水井不外排循环洗井技术研究技术总结报告编写人: 张 丽 曾志林大庆油田有限责任公司第七采油厂二九年十一月目 录1、 项目的目的意义 12、 项目主要研究内容及技术指标完成情况 12.1、 主要研究内容 12.2、 项目指标及完成情况 13、 技术创新点 14、 主要研究内容 24.1、 设计思路及结构组成 24.2、 无动力油水分
5、离技术研究 34.3、 点滴加药技术研究 94.4、 精细过滤技术研究 155、 现场试验 165.1、 现场洗井工艺流程 165.2、 总体现场试验效果 165.3、 分类现场试验效果 181.项目的目的意义注水井洗井能够清除井筒内的聚集物, 减少炮眼附近油层的污染, 是注水井保持地层吸水能力有效而经济的方法, 是提高注水效果、 减少重新测试调配的重要措施之一。当前, 油田常见的注水井洗井污水处理方法是利用罐车拉运集中处理, 这种洗井方式污染环境且污水处理难度较高, 且由于设备数量有限, 按标准洗好一口井需罐车多次往返, 费时费力, 耗资较大。为此, 开展注水井循环洗井技术研究及循环洗井装置
6、的研制, 在洗井过程中对洗井返出液进行相应处理, 使其水质得到改进, 达到回注水水质标准后, 直接回注井内, 实现连续循环洗井、 洗井液不外排的目的, 从而缓解洗井困难的局面, 解决洗井返出液污染环境等问题, 满足洗井要求。2.项目主要研究内容及技术指标完成情况2.1 主要研究内容2.1.1研制分离沉降设备, 实现洗井返排液中水、 油污、 泥砂及絮凝后菌类等的分离, 经过对返排液的流态、 杂质分离的边界条件等的理论分析, 对分离沉降设备进行结构尺寸的设计优化。2.1.2研制精细过滤设备, 实现经分离沉降设备的洗井返排液中剩余机械杂质的精细过滤, 采用机械式过滤, 无需滤料, 反冲洗简单。2.1
7、.3研制点滴加药设备, 对洗井返排液均匀、 持续加药, 经过杀菌、 絮凝等对菌类进行处理, 同时研制优选杀菌、 絮凝剂配方, 优化合理加药量。2.2 项目指标及完成情况表2-1 项目指标及完成情况项目计划指标项目指标完成情况可实现连续循环洗井, 洗井液不外排, 处理后水质指标: 含油量15mg/L; 悬浮固体含量10mg/L; 悬浮物粒径中值3m实现了连续循环洗井及洗井液不外排, 处理后水质指标经化验达到要求指标, 含油量化验均值2.16mg/L; 悬浮固体含量化验均值8.83mg/L, 粒径中值化验均值1.24m洗井装置水处理排量不低于25m3/h洗井装置水处理排量可达到25m3/h3.技术
8、创新点3.1 设计并研制了机械式无动力油水分离设备, 经过机械塔板及缓冲沉降实现油水及杂质的无动力分离, 排污及清洗容易, 无需后期维护, 自重轻, 适应井场范围大。3.2 研究了具有反冲洗功能的机械式精细过滤技术, 无需滤料, 实现了对洗井水中的细小杂质、 被杀死菌类的有效过滤。3.3 研制了配套加药技术, 在无动力油水分离器的进水口处设计应用点滴加药方式, 使加入的药剂能更均匀有效的与洗井水混合, 有效实现了对洗井水中的细菌、 泥沙、 油水的有效处理; 3.4 研制了四位一体车载式循环洗井装置, 整车重量较轻, 同时减少了洗井所需设备数量, 降低了对井场条件的要求, 并可将洗井污物随时排放
9、到专用罐车中。3.5 对注水井井口进行改造, 加装专业洗井接头, 简化洗井流程, 缩短洗井准备时间, 减轻工人劳动强度, 提高了洗井工作效率。4 主要研究内容4.1 设计思路及结构组成在对油田洗井现状及无动力油水分离技术调研的基础上, 提出了循环洗井技术思路, 研制了车载式注水井不外排循环洗井装置, 主要由无动力油水分离器、 点滴加药装置、 精细过滤装置、 底盘车及循环泵等组成。设计思路: 地层返出液首先进入无动力分离器, 同时加药装置启动, 进行点滴加药, 实现杀菌和絮凝。混合液体经多级塔板处理, 实现油水分离和泥砂初步沉降, 再经过二级缓冲沉降, 实现微小絮凝物、 残余泥砂及杂质的沉降,
10、处理后的地层水经精细过滤器过滤后重新由套管回注井内。如此循环, 从而实现连续循环环保洗井。多级塔板处理二级缓冲沉降地层返出水 混合液处理后的地层水 注入地层加药装置启动进入无动力沉降罐精细过滤器图4-2 洗井流程图4.2 无动力油水分离技术研究当前, 对含油污水实施除油的主要方法主要有机械分离方法和破除乳化作用的化学处理方法两种。机械分离方法主要有重力法、 离心法、 聚结法、 过滤法、 电场法等。考虑到油田现场洗井的实际情况, 提出应用最基本也是最重要的一种初级处理方法机械分离法中的重力分离法, 实现洗井液中的油水分离。4.2.1重力法油水分离技术理论基础19 Hazne根据重力分离法的实践经
11、验提出了”浅池理论”, 即: 在忽略紊流、 进出口水流的不均匀性、 油珠颗粒上浮等因素的情况下, 认为油珠颗粒是在理想的状态下进行重力分离的。因此, 在重力分离过程中, 分散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。因此, 有两个途径可提高分离池的处理能力, 一是扩大沉降(上浮)面积; 二是提高水珠下沉(上浮)速度。采取的措施是在容器内设置多层水平隔板或者是波纹板, 或将分离池分成n层就能够把处理能力提高n倍。这一理论为高效快速分离设备的设计奠定了基础, 重力式油水分离设备即是依据该原理进行设计的。4.2.2无动力油水分离器设计根据”浅池理论”,
12、 设计无动力油水分离器, 其容积为15m3, 核心部分由多层纵横隔板和塔板组成, 包括分离区和沉降区, 分离区由多层横板和斜板分离部件组成, 分离区主要起分离固体杂质和油污的作用, 而由竖板分隔成的沉降区主要起稳流的作用, 同时, 还具有将在分离区未能除尽的油污除尽的功效, 并设计安装自动除油、 除砂部分, 及时对油污及泥沙进行排除。在无动力的前提下, 洗井返排液流经油水分离器的瞬间, 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, 最终实现油水分离的目的。自动除油部分采用刮板
13、及螺旋推进器, 由电机带动及减速装置做为动力, 将上浮的污油及絮凝物等随时排放到污油罐车内。自动除砂部分采用螺旋推进器及斜板配合, 一级除砂直接利用螺旋推进器排放; 二级除砂由螺旋推进器及柱塞泵共同动作, 排放至污油罐车内。4.3 点滴加药技术研究大量的水质化验分析表明, 各种菌类、 泥沙及杂质以不同状态和不同粒径范围存在于洗井返出液中, 要实现将洗井水处理至合格水样, 仅依靠油水分离器是不够的, 从上面油水分离器除油率的计算中我们能够看出, 小于临界粒径的油滴及杂质是不能被除去的。为提高处理效果和效率, 需要采取措施将油滴粒径聚集扩大从而被除去, 因此, 研究应用了适合的加药技术, 并优选了
14、药剂。4.3.1加药技术的理论依据 根据斯托克斯公式: u 油滴流速, m/sW, 水及油的密度, kg/m3; 水的粘度, Pas; g重力加速度 , m/s2; dF油滴半径。如果将油滴看作小球, 能够由斯托克斯公式得知其上浮速度与水中污油半径的平方成正比; 与水、 油的密度差成正比; 与水的粘度成反比。根据这个关系式来衡量各个污水除油的难易程度, 与生产现场的实际情况基本上是符合的。油滴半径越大、 油水密度差越大、 水的粘度越小, 油水分离过程越容易进行。为了提高油水两相的分离速度, 人们以斯托克斯公式为指导, 发现和创造了一系列行之有效的处理方法和措施: (1)增大油珠的粒径, 能够添
15、加化学药剂; 对”油包水”型乳化液加高强度电场或者高频电场、 磁场; 使用亲水憎油物质聚结水滴。(2)扩大油水密度差, 能够向油中掺溶质, 降低油的平均密度; 选择适宜的分离温度; 在水中添加物质, 增加水相的密度。(3)降低粘度, 能够添加低粘度物质, 加热升温。因此, 能够经过加入适合的药剂, 使洗井水中油水两相之间出现密度差异, 比水轻的物质漂浮于容器的最上部被刮出, 比水重的物质则沉积于容器的最下部被处理掉, 容器中部则剩下处理后的水。4.3.2洗井液分析取七厂现场洗井液, 按照大庆油田油藏水驱注水水质指标及分析方法(Q/SY DQ0605- 标准)进行分析。表4-2 洗井液水质分析结
16、果分析项目分析结果总硬度, mg/L41.26总碱度, mg/L1300.26氯离子, mg/L1565.12钙离子, mg/L34.74PH6.5总溶固, mg/L2666.7固体悬浮物, mg/L147.6硫酸还原菌, 106个/mL2.5铁细菌, 104个/mL60腐生菌, 108个/mL2.8污水含油量, mg/L2268.9根据水质分析结果来看, 洗井液中的悬浮物主要由机械杂质、 悬浮的胶体离子和细菌的代谢产物三部分组成, 其中含有较多的机械杂质悬浮物以及油水分离后的残余油珠。4.3.3药剂优选在斯托克斯公式的指导下, 我们在增大油滴粒径及扩大油水密度差两方面进行了有效的试验。主要采
17、取向洗井液中加入杀菌剂和絮凝剂的办法来实现增大油滴粒径和扩大密度差的目的, 并针对葡萄花油田洗井液细菌数、 油含量和悬浮物超标问题, 对6种杀菌和絮凝药剂进行了实验优选, 最终确定效果最好杀菌粘泥抑制剂LF-1和复合絮凝剂LF-2, 同时开展了合理加药量研究。4.3.3.1合理加药量所优选的复合型杀菌粘泥抑制剂LF-1及复合絮凝剂LF-2能够协同作用, 达到净水目的。取现场注水井返出的污水, 在10%的污水含油量情况下, 两种药剂的加入浓度分别在500-1000ppm和1000- ppm情况下的效果最好, 折算为单井洗井液的加药量为20-50kg和50-100kg, 两种药剂的加入浓度比约为1
18、: 2(见下表)。表4-9 室内实验确定的两种药剂加药量范围序号药剂类型污水含油量(%)加药浓度(ppm)加药量范围(kg)1杀菌粘泥抑制剂LF-110500-100020-502复合絮凝剂LF-2101000- 50-1004.3.4点滴加药装置研制点滴加药装置主要由加药泵和加药箱组成, 可实现对洗井水的点滴加药, 而且加药量随时可调, 根据现场实际需要, 设计加药罐容量为480L, 加药泵排量0-50L/h可调。洗井时, 井筒内的洗井液返出, 在进入无动力油水分离器, 启动点滴加药泵, 经过设计的喷头实现点滴加药和药剂与洗井液的混合, 在洗井液进入无动力油水分离器前, 即实现了杀菌和絮凝,
19、 保证了加药效果。4.4 精细过滤技术研究设计应用精细过滤器实现污水的精细过滤, 该精细过滤器由三层不锈钢管精细滤芯组成, 在实现精细过滤的同时, 还可实现除垢、 排污和返冲洗功能。工作原理: 经过油水分离、 沉降后的污水, 经高压泵泵入精细过滤器, 洗井水中的细小杂质及被杀死的菌类经过精细过滤器内的管孔之间交错搭配形成的环隙被过滤, 经过滤合格的水经过中心管注入井, 内环隙大小可根据水质指标进行选择。滤芯外套与中心滤管可沿轴向移动, 并做旋转运动, 在内滤管的旋流导向槽的直角边与外滤管套带孔内径产生轴向相对运动, 此时垢质层受到剪切并被拨离与刮屑, 垢层与附着体分离, 达到除垢之目的; 经过
20、调整反冲洗机构, 可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反冲洗出, 从而实现排污和反冲洗功能。工作指标: 最高工作压力25MPa; 过滤精度: 2-50m可调; 过流量: 25-35m3/h。5.现场试验5.1现场洗井工艺流程车载式循环洗井装置现场洗井工艺流程采取井口油管与油水无动力分离器连接, 循环泵进口与油水无动力分离器连接, 循环泵出口与水井套管连接, 从而形成了完整的反洗井循环处理系统。当井底压力较高时, 能够直接采用井内返吐水进行洗井; 当井底压力较低时, 没有返吐水时, 打开洗井阀门, 将水间来水先引入油套环空内, 再从油管内返出,
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