注水井洗井可以清除井筒内的聚集物,减少射孔段附近油层的污染,保持地层吸水能力,是提高注水效果的重要措施。针对注水开采油田区块的含油污水进行有效处理后直接回注到生产层的相关理论、工艺和技术等方面进行研究、试验和应用,具有重要的经济价值和社会效益。论文首先对油田洗井工艺技术和油田污水处理技术的发展历史、研究现状进行了综述。在对油田洗井工艺技术和油田污水处理技术进行分析、总结和归纳的基础上,提出了开展注水井不外排循环洗井相关理论与关键技术研究的主要内容和基本方法。根据注水井循环洗井工艺原理,捉出了车载式注水井不外排循环洗井技术思路。根据Hazen“浅池理论”和斯托克斯理论,确定了主要由隔板式油水分离器、沉降分离装置、点滴加药装置、精细过滤装置、循环泵及底盘车等组成的注水井循环洗井车载系统设计方案,并进行了工作原理分析。研究了循环洗井油水分离理论,建立了多层板油水分离器的除油率的计算模型,推导出了隔板式油水分离器临界流速和临界粒径计算公式,为返排液隔板式油水分离器除油效率的CFD分析提供了理论依据。应用CFD数值模拟方法,研究了隔板式油水分离器的结构和参数设计对油水分离效率的影响规律。计算内容包括水平横板的尺寸(长×宽×厚度)、数量和板间距,正反向斜板的尺寸、数量、板间距和倾斜角度,竖隔板的尺寸、数量和结构形式,短隔板的尺寸,孔板尺寸等设计参数的变化对分离效率产生的影响。研究结果对隔板式油水分离设备进行优化设计提供了的基本数据。研究了洗井返排液中的菌类处理技术,研制出新型配套点滴加药设备,实现均匀、持续加药,能够实现高效对洗井返排液的杀菌、絮凝等作用,宜于洗井返排液的高效优质分离,满足回注要求。研制出满足洗井返排液循环回注水质要求的精细过滤装置,能够实现对洗井返排液中剩余机械杂质的精细过滤和高效反冲洗再生。研制出了高效油水分离设备,进行了注水井不外循环洗井系统的现场试验,建立了相关注水井洗井设备合理配置和动态组合组合优化模型,实现高效生产。