本實用新型涉及一種油田注水技術，尤其涉及一種液體注入設備。

背景技術：

在油田注水開發(fā)過程中，由于外來液體與儲層巖石礦物和儲層流體等不配伍，水中懸浮物質、微生物及代謝產物的存在，以及原油中石蠟、瀝青膠質等析出，常引起地層堵塞，使注水井吸水能力下降，影響原油生產。為了將水注入地層，現有的方法是對注水井實施物理或化學增注措施，疏通地層堵塞。但這類解堵增注措施的有效期短、有效性低。因此只能不斷提高注水井口注入壓力，保證水井注夠水。

目前，國內油田采用柱塞泵和離心式注水泵等提壓設備提高注水井口注入壓力，國外油田多采用容積式泵、垂直渦輪泵和潛油電泵等提壓設備。但無論采用哪種提壓設備，長期高壓注水可能導致注水管線破裂，高壓水沖出會對周圍的工作人員及設備造成傷害，存在一定的安全風險，同時長期高壓注水也會導致儲層顆粒運移，隨著注水壓力的不斷上升，最終可能導致地層壓裂，進而導致油井見水。

隨著油田開采進入開發(fā)后期，原油綜合含水率一般都為70％～80％。有些油田甚至高達90％。油田采出水的成分十分復雜，一般含有一定量的油、硫化物、有機酚、氰、細菌、固體顆粒物以及所投加的破乳劑、絮凝劑和殺菌劑等化學藥劑，不能直接排放或回注，需要對其進行處理，特別是進行精細過濾處理。

常用的金屬膜精細過濾處理設備擁有較高的機械強度、良好的熱傳導性能和易于加工焊接等優(yōu)點，但也存在著化學性能不穩(wěn)定，容易被腐蝕結垢、在線清洗難以恢復、濾膜容易穿孔導致水質下降等問題。目前，油田采出水精細過濾處理設備的污染和清洗問題已經成為制約精細過濾設備在油田含油污水處理方面應用的關鍵因素。

技術實現要素：

針對現有技術缺陷，本實用新型提供了一種液體注入設備，所述液體注入設備包括進水單元和注水單元，所述進水單元包括第一進水泵、第一計量單元、壓力式過濾單元、第一儲水罐、第二進水泵、第二計量單元、除油單元、第二儲水罐，所述第一進水泵與第一計量單元相連，所述第一計量單元與壓力式過濾單元相連，所述壓力式過濾單元與第一儲水罐相連。所述第二進水泵與第二計量單元相連，所述第二計量單元與除油單元相連，所述除油單元與第二儲水罐相連，所述注水單元包括輸水泵單元、分水器和加壓泵，所述輸水泵單元包括第一輸水泵和第二輸水泵，其中第一輸水泵一端通過輸水管道和第一儲水罐相連，另一端通過輸水管道與分水器相連，其中第二輸水泵一端通過輸水管道與第二儲水罐相連，另一端通過輸水管道與分水器相連，所述分水器通過輸水管道與加壓泵相連，所述加壓泵通過輸水管道與注水井相連。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述除油單元包括轉水泵、溢流沉降罐、除油罐、調節(jié)水罐、第一核桃過濾器、第二核桃過濾器、第一纖維球過濾器、第二纖維球過濾器、中壓反滲透單元、高壓反滲透單元、凈化水罐、加藥單元、污泥池和蒸發(fā)結晶單元，其中所述轉水泵與溢流沉降罐相連，用以實現將第二計量單元中的待注水輸送至所述溢流沉降罐，所述溢流沉降罐還與加藥單元、污泥池和除油罐分別相連，所述加藥單元向溢流沉降罐中的待注水加入絮凝劑、助凝劑等藥品，用于實現對待注水進行初步除雜處理，同時，經加藥沉淀后的待注水將沉淀物排入污泥池。

根據一個優(yōu)選的實施方式，溢流沉降罐將經過初步處理的待注水送至除油罐中進行除油處理。所述除油罐與調節(jié)水罐相連。所述調節(jié)水罐用于將完成除油處理的待注水進行均質，防止高濃度有毒物質進入下一級處理系統(tǒng)。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述調節(jié)水罐還與第一核桃過濾器、第二核桃過濾器和第一纖維球過濾器分別相連。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述第一核桃過濾器與第一纖維球過濾器相連；所述第二核桃過濾器與第一纖維球過濾器相連。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述第一纖維球過濾器與第二纖維球過濾器相連；所述第一纖維球過濾器與中壓反滲透單元相連。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述第二纖維球過濾器與中壓反滲透單元相連。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述中壓反滲透單元與高壓反滲透單元相連。所述中壓反滲透單元與凈化水罐相連。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述高壓反滲透單元分別與凈化水罐和蒸發(fā)結晶單元相連。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述第一計量單元和所述第二計量單元為LSH渦流流量計、磁電流量計和智能穩(wěn)流控制器中的一種；

所述壓力式過濾單元為錳砂過濾器和/或石英砂濾罐，所述錳砂過濾器后還設置有一級石英砂濾罐。

本實用新型的有益技術效果：通過采用本實用的注水設備，實現了對含油污水的處理和回注，一方面可作為油田注水穩(wěn)定的供水水源，節(jié)約清水；另一方面可以減少外排造成的環(huán)境污染。

附圖說明

圖1為本實用新型的液體注入設備結構示意圖；和

圖2為本實用新型的除油單元結構示意圖。

附圖標記列表

100：進水單元 101：第一進水泵 102：第一計量單元

103：壓力式過濾單元 104：第一儲水罐 105：第二進水泵

106：第二計量單元 107：除油單元 108：第二儲水罐

200：注水單元 201：輸水泵單元 202：分水器

203：加壓泵 107a：轉水泵 107b：溢流沉降罐

107c：除油罐 107d：調節(jié)水罐 107e：第一核桃過濾器

107f：第二核桃過濾器 107g：第一纖維球過濾器

107h：第二纖維球過濾器 107i：中壓反滲透單元

107j：高壓反滲透單元 107k：凈化水罐

107l：加藥單元 107m：污泥池

107n：蒸發(fā)結晶單元

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例對本實用新型進行進一步詳細說明。油田注水流程包括從水源井或采油回用水單元提取水源，經供水站將待注入水輸送至注水站。水源經注水站后經配水間送入注水井中。所述注水站的主要作用為將來水升壓，以滿足注水井對注入壓力的要求。所述配水間是用來調節(jié)、控制和計量注水井注水量的操作間，主要設施為分水器、正常注水和旁通備用管匯；壓力表和流量計。配水間一般分為單井配水間和多井配水間兩種。多井配水間流程也分為帶洗井旁通與不帶旁通兩種。帶洗井旁通的設置大一級口徑洗井計量水表。所述注水井是注入水從地面進入地層的通道，它的主要作用是懸掛井內管柱；密封油、套環(huán)形空間；控制注水和洗井方式，如正注、反注、合注、正洗、反洗和進行井下作業(yè)。除井口裝置外，注水井內還根據注水要求(分注、合注、洗井)下有相應的注水管柱。

工藝流程包括：來水進站、計量、水質處理、儲水罐、進泵加壓、輸出高壓水。水源來水經過低壓水表計量后進入儲水大罐。一般每座注水站應設置不少于兩座儲水大罐，其總容量應按最大用水量時的4-6小時設計。

如圖1所示，本實用新型提供了一種液體注入設備結構示意圖。所述液體注入設備包括進水單元100和注水單元200。所述進水單元包括第一進水泵101、第一計量單元102、壓力式過濾單元103、第一儲水罐104、第二進水泵105、第二計量單元106、除油單元107、第二儲水罐108。

所述進水單元100采集的注水水源包括地面水源、地下水源和含油污水。所述第一進水泵101用于采集地面水源和/或地下水源。所述第二進水泵105用于采集含油污水。隨著油田開發(fā)時間的推移和各油田高含水期的到來，油田注水的含油污水已成為各油田的主要注水水源。含油污水回注既可防止污染、保護環(huán)境，又可充分利用油、水資源。

所述第一計量單元102和所述第二計量單元106通過LSH渦流流量計、磁電流量計和智能穩(wěn)流控制器中的一種完成流量統(tǒng)計。

所述壓力式過濾單元103為錳砂過濾器和/或石英砂濾罐，通過在錳砂過濾器后增加一級石英砂濾罐完成過濾。地下淺層水，經水文地質勘探，井隊鉆探而成，比較經濟。地下水經過地下砂層的多級過濾，比較干凈，各項水質指標都基本達到要求。地下水中鐵的主要成份是：二價鐵，通常以Fe(HCO₃)₂形態(tài)存在，水解后生成Fe(OH)₂，氧化后生成Fe(OH)₃，容易產生沉淀堵塞地層。因此，一般在除鐵的錳砂過濾器后加一級石英砂過濾器，以進一步除掉水中的懸浮物固體，這樣便于達到清水注水的水質標準，無論是錳砂還是石英砂濾罐都是壓力式濾罐。

所述LSH渦流流量計系列水表最小流量至不包括分界流量低區(qū)的誤差范圍為±5％；分界流量至包括最大流量高區(qū)的誤差范圍為±2％。因此LSH系列水表自身存在著較大的誤差點，其誤差線性修正空間小，當注水工況發(fā)生變化時也將造成一定的誤差變化，特別是如果運行在分界流量以下時將會造成很大的計量誤差，但其優(yōu)點是結構簡單、價格低廉。

所述磁電流量計由磁電流量傳感器和流量計算儀兩大部分組成。流體流入流量計時，流體在內部產生周期性、內旋的、相互交錯的渦流。渦流經由永久磁鐵和信號電極組成的磁場系統(tǒng)時，對磁力線進行周期性切割，并在信號電極上不斷地產生交變的電動勢，通過信號電極檢測電動勢的交變頻率而得到流體的流量。該信號經過放大、濾波、整形后轉換成脈沖數字信號再由流量計算儀進行運算處理，并直接在液晶屏顯示流量和體積總量。儀表顯示范圍：累積流量0～99999999m³，瞬時流量0～19999m³/h，流量單位m³，時間單位h等可供用戶選擇。流量計精度：磁電流量傳感器與流量積算儀配套使用準確度為±0.5％；±1.O％；±1.5％。

所述智能穩(wěn)流控制器在來水從進口進入控制器后，通過調節(jié)調節(jié)閥的開度，讓流量達到要求配注水量，然后進入控制滑閥，由滑閥的活塞與調節(jié)彈簧組成的力平衡機構，使通過調節(jié)閥的水流量Q保持穩(wěn)定。

所述第一進水泵101與第一計量單元102相連。所述第一計量單元102與壓力式過濾單元103相連。所述壓力式過濾單元103與第一儲水罐104相連。所述第二進水泵105與第二計量單元106相連。所述第二計量單元106與除油單元107相連。所述除油單元107與第二儲水罐108相連。

所述注水單元200包括輸水泵單元201、分水器202和加壓泵203。所述輸水泵單元201包括第一輸水泵和第二輸水泵。其中第一輸水泵一端通過輸水管道和第一儲水罐104相連，另一端通過輸水管道與分水器202相連。其中第二輸水泵一端通過輸水管道與第二儲水罐108相連，另一端通過輸水管道與分水器202相連。所述分水器202通過輸水管道與加壓泵203相連。所述加壓泵203通過輸水管道與注水井相連。

所述進水單元100采集的注水水源包括地面水源、地下水源和含油污水。所述第一進水泵101用于采集地面水源和/或地下水源。所述第二進水泵105用于采集含油污水。所述地面水源是指江河水、湖泊水、水庫水等。它的特點是地面水源水量充足、礦化度低。但水量隨著季節(jié)變化較大、含氧量高，同時攜帶大量的多種微生物、懸浮物和泥沙雜質等。所述地下水源是指地下淺層水，一般產于河流和洪水沖擊層中，水量豐富，經水文勘探井隊鉆探而成。所述含油污水是我國各油田所用的主要注水水源，它是由層中采出的含水原油經過脫水后得到的。對含油污水進行處理和回注，一方面可作為油田注水穩(wěn)定的供水水源，節(jié)約清水；另一方面可以減少外排造成的環(huán)境污染。

注水水源除要求水量充足、取水方便和經濟合理外，還必須符合以下基本要求：水質穩(wěn)定，與油層水相混不產生沉淀；水注入油層后不使粘土產生水化膨脹或產生懸濁；不得攜帶大量懸浮物，以防堵塞注水井滲濾通道；對注水設施腐蝕性??；當一種水源量不足，需要第二種水源時，應首先進行室內試驗，證實兩種水的配伍性好，對油層無傷害才可注入。所述注水水源需符合1995年中國石油天然氣總公司頒布的SY/T5329-94《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》，規(guī)定了對碎屑巖油藏注水水質的基本要求。

指標超標包括：懸浮物含量超標、含油量超標、溶解氧超標、硫化物超標、細菌總數超標和鐵離子超標等。所述懸浮物含量是注入水結垢和地層堵塞的重要標志，如果注入水中懸浮物含量超標，就會堵塞油層孔隙通道，導致地層吸水能力下降。如果注入水中含油量超標，將會降低注水效率，它能在地層中形成“乳化段塞”，堵塞油層孔隙通道，導致地層吸水能力下降。且它還可以作為某些懸浮物很好的膠結劑，進一步增加堵塞效果。溶解氧對注入水的腐蝕性和堵塞都有明顯的影響。如果注入鼠腫瘤化物含量超標，它不僅直接影響注入水對注水油套管等設備的腐蝕，而且當注入水存在溶解的鐵離子時，氧氣進入系統(tǒng)后，就會生成不溶性的鐵氧化物沉淀，從而堵塞油層，因此，溶解氧是注入水產生腐蝕的一個重要因素。油田含油污水中的硫化物有的是自然存在于水中的，有的是由于硫酸鹽還原菌產生的。如果注入水中硫化物超標，則注入水中的硫化氫就會加速注水金屬設施的腐蝕，產生腐蝕產物硫化亞鐵，造成地層堵塞。如果注入水中細菌總數超標，就會引起金屬腐蝕。腐蝕物就會造成油層堵塞；油田含油污水中若大量存在細菌，就會加劇對金屬設備的腐蝕，造成油層堵塞。油田污水中的Fe²⁺離子結構不太穩(wěn)定，易與水中的溶解氧作用生成不溶于水的Fe(OH)₃沉淀；Fe²⁺離子還容易與水中的硫化氫發(fā)生化學反應，生成FeS沉淀，從而堵塞油層，導致吸水指數下降。

如圖2所示，所述除油單元107包括轉水泵107a、溢流沉降罐107b、除油罐107c、調節(jié)水罐107d、第一核桃過濾器107e、第二核桃過濾器107f、第一纖維球過濾器107g、第二纖維球過濾器107h、中壓反滲透單元107i、高壓反滲透單元107j、凈化水罐107k、加藥單元107l、污泥池107m和蒸發(fā)結晶單元107n。所述除油單元107的主要目的是去除污水中的油及大量懸浮物質，使之達到注水或外排的標準。

所述轉水泵107a與溢流沉降罐107b相連，用以實現將第二計量單元106中的待注水輸送至所述溢流沉降罐107b。所述溢流沉降罐107b還與加藥單元1071、污泥池107m和除油罐107c分別相連。所述加藥單元107l向溢流沉降罐107b中的待注水加入絮凝劑、助凝劑等藥品，用于實現對待注水進行初步除雜處理。同時，經加藥沉淀后的待注水將沉淀物排入污泥池107m。溢流沉降罐107b將經過初步處理的待注水送至除油罐107c中進行除油處理。所述除油罐107c與調節(jié)水罐107d相連。所述調節(jié)水罐107d用于將完成除油處理的待注水進行均質，防止高濃度有毒物質進入下一級處理系統(tǒng)。所述調節(jié)水罐107d還與第一核桃過濾器107e、第二核桃過濾器107f和第一纖維球過濾器107g分別相連。其中，第一核桃過濾器107e與第二核桃過濾器107f的并列連接有利有保證過濾系統(tǒng)的正常運行。同時，當調節(jié)水罐107d中的水質達到第一纖維球過濾器107g的進水指標時，待注水可以直接有調節(jié)水罐107d調入第一纖維球過濾器107g。

所述第一核桃過濾器107e與第一纖維球過濾器107g相連。所述第二核桃過濾器107f還與第一纖維球過濾器107g相連。所述第一纖維球過濾器107g與第二纖維球過濾器107h相連。所述第一纖維球過濾器107g與中壓反滲透單元107i相連。所述第二纖維球過濾器107h與中壓反滲透單元107i相連。所述中壓反滲透單元107i與高壓反滲透單元107j相連。所述中壓反滲透單元107i與凈化水罐107k相連。所述高壓反滲透單元107j分別與凈化水罐107k和蒸發(fā)結晶單元107n相連。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述加藥單元107l主要投加四種化學藥劑：殺菌劑、阻垢劑、絮凝劑、助凝劑。其中阻垢劑投加濃度按本設備進液量的50-80mg/L加藥泵連續(xù)加入。殺菌劑SW-60和SW-80交替使用，交替周期為15天，每天投加一次，投加方式采用沖擊式；每天投加量在2-4小時內完成，濃度為全天產液量的80-120mg/L。絮凝劑和助凝劑采用連續(xù)投加方式，兩種藥劑不能混用，加藥部位不能顛倒。絮凝劑在所述溢流沉降罐107b出口加入，藥量按每天所述溢流沉降罐107b出水量的100mg/L計算，助凝劑在所述溢流沉降罐107b的進口加入，藥量按沉降罐出水量的5mg/L計算。

根據一個優(yōu)選的實施方式，所述除油罐204根據型式可分為：立式常壓除油罐、臥式壓力除油罐、密閉除油罐。除油罐型式的選用應根據采用的處理工藝流程、含油污水水質、污水中的油品性質、處理規(guī)模、處理后水質要求進行確定。進入所述除油罐204含油污水的含油量不得大于1000mg/L，粒徑大于76μm的砂粒含量不得大于100mg/L。否則必須在進入除油罐前增設除砂裝置。經除油處理后，污水含油量不大于50mg/L，懸浮固體含量不大于20mg/L。除油罐污水中加入混凝劑后，在管道內進行混合，再經進水管以切線方式進入反應筒內，旋流上升進行反應，污水再經上部配水管和喇叭口進入油水分離區(qū)。污水再分離區(qū)自上而下緩慢流動，靠油水重力差進行油水分離，分離出來的原油浮升至水面流入集油槽，槽內設可調式堰板，控制出水位和油層厚度，出水槽內還設帶喇叭口的溢流管以防冒罐。在除油罐內也可加設斜板，以增加除油面積，加斜板的除油罐稱立式斜板除油罐。

所述第一核桃殼過濾器205和第二核桃過濾器107f是一種以特殊的核桃殼為過濾介質的新型過濾器，是目前各大油田注水過濾的首選設備。該過濾器是利用過濾分離原理研制成功的分離設備，采用了耐油濾材-特殊核桃殼作為過濾介質，利用核桃殼比表面積大、吸附力強、截污量大的特性，去除水中的油和懸浮物。過濾時，水流自上而下，經布水器、濾料層、集水器，完成過濾。反洗時，攪拌器翻轉濾料，水流自下而上，使濾料得到徹底清洗再生。核桃殼過濾器主要由過濾系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。該設備操作方便，過濾精度高，處理量大，濾材清洗、再生方便、徹底。

所述第一纖維球過濾器107g和第二纖維球過濾器107h采用WXLG改性纖維球過濾器。該設備處理精度高，用于油田含油污水精細過濾未置級。該過濾器選用的纖維球濾料，是由經過新的化學配方合成的特種纖維絲做成，其主要特點是經過本質的改性處理將纖維濾料由親油型改變?yōu)橛H水型。該產品應用于油田含油污水的精細過濾，纖維球不易粘油，便于反洗再生、過濾精度高，而普通纖維球濾料被油污染，纖維球變成一個大油包，纖維球無法清洗干凈。所述改性纖維球過濾器的特點包括：改性纖維球絲徑細，比表面積大。對纖維絲進行了改性處理，使它具有了親水疏油的特性，不管改性纖維絲粘上純油還是含油污水，遇水時水分子都能滲透到改性纖維絲表面，形成一層水膜，將纖維絲和油隔開，反洗時能將粘附在其表面的原油清洗干凈，反洗再生性能特別好。改性纖維球比普通纖維球比重大且不粘油，在過濾時在水力作用下能下沉到罐底，上松下緊濾層孔隙結構好；改性纖維球濾料運行時濾層孔隙率沿水流的方向逐漸變小，形成了比較理想的濾料上大下小的孔隙分布狀態(tài)，攔截作用增強，過濾效果好。

所述中壓反滲透單元107i膜進水壓力為2.0MPa，平均脫鹽率為96.3％，水回收率為80％。所述高壓反滲透單元107j進膜壓力控制為4.2MPa，平均脫鹽率為97.43％，回收率為63.63％。

所述中壓反滲透單元107i在穩(wěn)定情況下運行，壓力控制在2.0MPa，為了防止膜片的污堵，在每2h低壓沖洗3min左右。高壓反滲透在穩(wěn)定情況下運行，壓力在4.2MPa，由于高壓反滲透進水含鹽量高，因此運行壓力上升較快，在50min～60min低壓沖洗3min左右，各沖洗水來自反滲透產水。濃水可直接后續(xù)進入結晶蒸發(fā)單元214，完成蒸發(fā)結晶過程，避免了外排污水對環(huán)境的污染問題。

需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，本領域技術人員可以在本實用新型公開內容的啟發(fā)下想出各種解決方案，而這些解決方案也都屬于本實用新型的公開范圍并落入本實用新型的保護范圍之內。本領域技術人員應該明白，本實用新型說明書及其附圖均為說明性而并非構成對權利要求的限制。本實用新型的保護范圍由權利要求及其等同物限定。