聯(lián)合注水系統(tǒng)效率影響因素及優(yōu)化措施

方夢莉，劉曉妤

（中國石化江漢油田分公司采油工藝研究院，湖北 武漢430035）

聯(lián)合注水系統(tǒng)效率影響因素及優(yōu)化措施

方夢莉，劉曉妤

（中國石化江漢油田分公司采油工藝研究院，湖北 武漢430035）

聯(lián)合注水系統(tǒng)綜合效率較低，對油田產(chǎn)生綜合能耗影響較大。提高聯(lián)合注水系統(tǒng)效率，應針對實際問題，從管理、設備、管網(wǎng)、工藝等諸方面分析，找準主要影響因素，針對性地采取優(yōu)化調(diào)整措施，能收到較好的效果。

聯(lián)合注水；系統(tǒng)效率；優(yōu)化調(diào)整；措施；效果

聯(lián)合注水系統(tǒng)的能耗水平對油田生產(chǎn)總的能耗水平有著明顯影響，近年的測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，聯(lián)合注水系統(tǒng)耗電量占油田生產(chǎn)用電總量的14%－16%，而聯(lián)合注水系統(tǒng)綜合損耗較大，效率一般為38%～45%。因此，提高注水系統(tǒng)效率，降低注水系統(tǒng)能耗，對降低油田生產(chǎn)運行成本具有重要的意義。

1 注水系統(tǒng)效率影響因素分析

注水系統(tǒng)是指從水源經(jīng)機泵、輸水管線、配水間到注水井井口的全過程，主要將輸入的電能轉(zhuǎn)換為機械能，再轉(zhuǎn)換為勢能，提供給單井把水注入地層。SY／T 5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計算方法》中包含了油田注水地面系統(tǒng)效率的測試與計算等內(nèi)容。按照標準中定義，油田地面注水系統(tǒng)效率是指注水系統(tǒng)末端具有的能量與輸入給該系統(tǒng)能量的比，即注水系統(tǒng)范圍內(nèi)有效功率和輸入功率之比。注水系統(tǒng)效率公式為：

它反映了全油田注水地面系統(tǒng)平均運行效率及系統(tǒng)能量損失情況。由油田地面注水系統(tǒng)效率的定義及計算公式，分析可能造成能量損失的因素如下：

1）電機能量損失。在生產(chǎn)工作中受環(huán)境、運行載荷變化等因素的影響，使電機造成一定的能量損失：一是配備電機的功率大于所需功率，形成 “大馬拉小車”現(xiàn)象，致使電機的內(nèi)耗過大；二是由于電機長期運轉(zhuǎn)使傳動部分產(chǎn)生磨損，加大機械損失；三是供電系統(tǒng)電壓、功率因數(shù)波動的影響。

2）注水泵能量損失。從泵類型看，南區(qū)聯(lián)合注水站應用的離心泵，泵效相對較低，這是由離心泵本身的特點決定的。影響離心泵泵效的因素有兩個，一是泵的額定效率低，運行效率也隨之降低；二是泵的實際工況點，每一臺離心泵都有它的最佳工況點，即額定工況點，如果泵工作在額定高效區(qū)，則實際泵效就高，如果泵的運行參數(shù)遠離高效區(qū)，則其效率就會降低。

3）注水管網(wǎng)能量損失。注水管網(wǎng)損失率是由注水系統(tǒng)的注水管線和閥組所造成的功率損失與注水系統(tǒng)輸入功率的比值。注水工藝流程中，造成能量損失的原因主要有以下幾點：

1）注入水在高壓力下的運移過程中，存在管線摩阻、閘閥節(jié)流、彎頭損失等管網(wǎng)壓力損失。通常管道中的壓力損失主要以沿程損失為主，約占總損失的90%，其他局部損失占10%。其中大部分損失發(fā)生在配水間。

一是注水井注水壓力差異大。在實際生產(chǎn)中，由于地層滲透性差異造成注水井的注水壓力不同，為使每口井都能完成配注，整個注水系統(tǒng)的運行壓力必須高于最高注水壓力的注水井，注水壓力較低的井必須依靠調(diào)節(jié)閥控制注水壓力和注水量，這樣就造成了配水間調(diào)整閥的壓力損失，導致注水管網(wǎng)效率下降。

二是管線摩阻增大，壓力損失嚴重。在注水生產(chǎn)過程中，雖然進行了水質(zhì)處理，但注入管網(wǎng)中仍然存在著結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象，增大了注入水的流動阻力，沿程損失隨之加大，泵壓力（揚程）上升，導致系統(tǒng)效率降低。

2）注水干線過長導致壓力損失增大。

3）其它因素影響，包括低壓回灌地層、高壓摻水等導致能量損失等。

2 注水系統(tǒng)優(yōu)化運行與調(diào)改措施

注水是八面河油田南部老區(qū)完成原油生產(chǎn)任務的主要保障措施。八面河油田南區(qū)聯(lián)合注水系統(tǒng)含15個注水開發(fā)單元，202口水井（其中回灌井21口）。運行2臺注水泵，設計注水能力14400m3／d，目前實際供水18200m3／d。外部注水管網(wǎng)5條，具體運行情況見表1。

表1 聯(lián)合站各注水干線運行情況統(tǒng)計表

根據(jù)八面河油田南區(qū)注水系統(tǒng)的實際和生產(chǎn)需要，就提高該區(qū)注水系統(tǒng)效率，采取了以下措施，有效提高了注水效率，降低了注水能耗。

1）落實注水電機和注水泵的維護保養(yǎng)制度，保障設備完好和正常、高效運行。為了確保機泵設備安全高效運行，聯(lián)合站對機泵設備管理更加規(guī)范，每年一次的大檢修，每月一次的二級保養(yǎng)，每日一次的一級保養(yǎng)制度，是機泵設備安全高效運行的保障措施。同時提高操作工人的技術素質(zhì)，嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)程等是確保機泵設備高效運行的可靠保證。

2）改造、更新及優(yōu)化注水管網(wǎng)，減少管網(wǎng)損失率。更換4條注水干線Φ219×18×6．3Km，Φ159×14×4．8Km；調(diào)整5口污水回灌井分布，將注水東干線來3口回灌井調(diào)整到老北干線和新北干線，并將東干線8＃配水間、老北干線10＃及12＃配水間調(diào)整到老北干線。調(diào)整后各條干線水量分配基本平衡，平均干線壓力損失由2．3MPa下降到目前的1．2MPa。

此外，更換管徑偏小的注水支線8條，改造19座拱式配水間。配水間來水壓力由10．16MPa提高到10．84MPa，平均井口油壓由6．7MPa上升到7．5MPa。

通過對注水管網(wǎng)的調(diào)整，聯(lián)合注水系統(tǒng)的管網(wǎng)損失率由38．4%下降到27．3%。

3）管線清垢、防垢，降低壓力損失。跟蹤報表發(fā)現(xiàn)部分注水井管損嚴重，現(xiàn)場調(diào)查、分析發(fā)現(xiàn)主要原因是管線嚴重結(jié)垢。如：M4－5－6井Ф76mm×7mm×0．3km管線，測量結(jié)垢厚度達15mm；老北干線Ф159×12mm管線，測量其結(jié)垢厚度達13mm。管網(wǎng)嚴重結(jié)垢使注水壓力損失高達5MPa／公里。根據(jù)現(xiàn)場具體情況，更換了用年限長、腐蝕嚴重的結(jié)垢管線，對于結(jié)垢嚴重但腐蝕并不重的注水管線，采用加藥、酸洗等技術清垢、防垢。

4）提高注水水質(zhì)，減緩注水壓力的上升。據(jù)統(tǒng)計八面河注水井平均單井井口注水壓力已由2007年的7．4Mpa，上升到目前的7．8Mpa，其中很大一部分原因是由于注入水質(zhì)不合格導致地層堵塞造成的。

造成注水壓力較高、壓力上升速度較快的原因主要有兩個方面：一方面是隨著低滲透油田的注水開發(fā)，新投轉(zhuǎn)注井的注水壓力較高，這是不可避免的客觀原因；另一方面是由于注入水沿程水質(zhì)惡化嚴重，造成注入層污染、堵塞，提高了注水井的井口壓力，同時水質(zhì)差使得注水管線結(jié)垢嚴重，管損增加。

為此研究并提出了提高聯(lián)合注水系統(tǒng)沿程水質(zhì)的技術措施，使聯(lián)合系統(tǒng)沿程水質(zhì)有明顯改善，沿程污水懸浮物增加的現(xiàn)象得到了有效控制。

5）調(diào)剖或分注措施。對壓力低的注水井、注水層進行吸水剖面調(diào)整或?qū)嵤┓肿?，堵住高滲層的滲流通道、加大低滲層的水驅(qū)強度，從縱向及橫向上改善地層吸水情況，提高注水效果，同時注水壓力提高、減少閘門的節(jié)流損失。

6）酸化增注措施。由于地層差異以及長期注水造成的地層堵塞等，使個別水井出現(xiàn)注水過程中注水壓力逐步上升、無法完成配注。為了降低高壓井的注水壓力，減少低壓井的節(jié)流損失，2010年以來先后進行了23井次的酸化增注措施，措施后不但完成了地質(zhì)配注，增加注水能力1360m3／d，同時措施井平均降低注水壓力4．2MPa，為降低節(jié)流損失提供了有利條件。

7）單井增壓措施。根據(jù)高壓難注井分布情況，選擇在注水管網(wǎng)低壓區(qū)和干線末端，重點注水井增設增壓泵，在不提高注水管網(wǎng)壓力的前提下，保證了高壓難注井的注入水量。

3 優(yōu)化改造效果

八面河油田南區(qū)聯(lián)合注水系統(tǒng)經(jīng)過歷年來的優(yōu)化與調(diào)整改造后，系統(tǒng)效率由2005年的44．5%提高到了目前的48．16%，注水綜合能耗明顯下降，降本增效效果明顯。

4 認識與建議

1）聯(lián)合注水系統(tǒng)綜合效率較低，提高效率潛力較大，對油田生產(chǎn)節(jié)能降耗工作意義明顯。

2）提高聯(lián)合注水系統(tǒng)效率，應針對實際問題，從管理、設備、管網(wǎng)、工藝等諸方面分析，找準主要影響因素，針對性地采取優(yōu)化調(diào)整措施。

3）降低注水能耗首先要從管理上下工夫，提高節(jié)能意識，同時加大改造力度，推廣應用新工藝、新技術、新設備，提高注水工藝的適應性，從而降低注水能耗，提高油田開發(fā)的綜合效益。

［1］詹建東，黃巍，高青麗，付紅亮．提高中原油田注水系統(tǒng)效率途徑的探討［J］．內(nèi)蒙古石油化工，2008（09）．

［2］劉維震，周永家．提高勝利油田注水系統(tǒng)效率的探討［J］．油氣田地面工程，1997（03）．

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［4］王鵬，佟艷偉，檀朝鑾．國內(nèi)外注水系統(tǒng)效率研究應用情況綜述［J］．中國石油和化工，2008（06）．

［5］陳玉祥，沈和平，張明亮．提高河南井樓油田注水系統(tǒng)效率［J］．油氣田地面工程，2003（05）．

［6］梅永貴，孫維超，付國慶，付軍，王術合．提高二連油田注水系統(tǒng)效率技術［J］．石油鉆采工藝，2006（S1）．

On Factors Affecting Joint Water Injection System Efficiency and Corresponding Optimization Measures

FANG Meng－li，LIU Xiao－yu

（Oil Production Technology Institute of Jianghan Oilfield Company，SINOPEC，Wuhan，Hubei 430035，China）

Low overall efficiency of joint water injection system has a great impact on oilfield comprehensive energy consumption．Increasing the system efficiency requires analyzing such aspects as management，facilities，pipe network as well as technology against practical problems，capturing main factors and taking optimization measures accordingly，which will get sound results．

Joint Water Injection；System Efficiency；Optimization and Adjustment；Measures；Results

TE357．7

A

1009—301X（2012）04—0025—02

2012－03－23

方夢莉（1981－），女，大學，工程師，就職于江漢油田分公司采油工藝研究院，從事科技管理工作。

［責任編輯 周顯斌］