油田注水地面系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究

摘要：油田注水系統(tǒng)組成包括注水泵站、注水管網(wǎng)及井口等部分，其系統(tǒng)的分布能夠決定總工程基建投資的總量，對于注水系統(tǒng)整體運行的完整性有重要的影響。在對地面的注水系統(tǒng)進行規(guī)劃時期，根據(jù)油田的分布位置及采集儲存量，及采油的年限對其技術(shù)參數(shù)、規(guī)模進行確定，從而形成完整的注水系統(tǒng)體系。完成注水系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)之后，對系統(tǒng)的運行調(diào)度進行優(yōu)化整合，對其管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，在完成規(guī)劃建設(shè)之后，能夠滿足功能及工藝條件的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)系統(tǒng)投資建設(shè)管理的有效性，使其經(jīng)濟效益更大化。

關(guān)鍵詞：油田;注水;地面系統(tǒng);優(yōu)化技術(shù)

一、油田注水地面系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)的主要內(nèi)容

油田注水地面系統(tǒng)設(shè)計以及生產(chǎn)中的主要任務(wù)具體包括三個方面：地面注水系統(tǒng)效率解析、地面注水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃以及地面注水系統(tǒng)的優(yōu)化運行。雖然這三個方面各自有各自的系統(tǒng)，但是有著密不可分的關(guān)系，把這三個方面共同結(jié)合起來加以研究，可以在油田地面注水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)中解決很多問題，例如地區(qū)溝壑、油井偏遠、距離較遠的井區(qū)油田注水不便捷的問題。把大型注水系統(tǒng)的優(yōu)化劃分為注水井配水間隸屬關(guān)系的確定、配水間的位置優(yōu)化、注水站與注水干線位置的優(yōu)化以及注水管網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化四個部分，便可較好的解決大型注水地面系統(tǒng)的設(shè)計方案，在油田注水地面系統(tǒng)的效率解析中，把古老的效率計算公式的總管網(wǎng)效率分解成配水閥組效率、注水干線效率、井口管線效率的乘積，這樣劃分可以更好的解析系統(tǒng)每個部位的效率，從而找到促使整個系統(tǒng)效率降低的主要原因。

二、地面注水系統(tǒng)的研究

2.1地面注水系統(tǒng)的構(gòu)成

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過一系列的完善之后，當(dāng)前的地面注水系統(tǒng)形成了注水管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)、污水處理系統(tǒng)等完善的設(shè)備，達到了油田開發(fā)的需求標(biāo)準(zhǔn)，注水系統(tǒng)包括水源、注水站場、配水間、增壓站等部分，水源類型主要包括地面水、含油污水、地下井等部分，經(jīng)過不同方式的處理及工藝，形成標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)類型，通過地表水更容易進行工藝處理，這種注水站是系統(tǒng)的主要功能系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對于注水短時的存貯，一定程度上獲得計量、升壓、監(jiān)控等相關(guān)的任務(wù)，配水完成的過程需要經(jīng)過整個注水的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)系統(tǒng)，通過對注水站進行單獨的計量、分配、調(diào)解，完成作業(yè)輔助，從而將工作效率提升，降低整個水井作業(yè)成本。

2.2注水系統(tǒng)工藝流程

離心泵工藝流程經(jīng)過處理后，可達到標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)要求，在進入注水儲水罐之后，增加水壓后，向各個配水間輸送，經(jīng)過調(diào)節(jié)后，進入注水井中，此種類型的流程適用于較小壓力的流程。

2.3注水管網(wǎng)工藝流程

在完成處理后，經(jīng)過處理后注水進入注水站中，經(jīng)過一系列的過程分配至注水干線，在完成各個配水間的控制、調(diào)解、計量之后，向注水井中輸入，此種類型的流程具有一定的優(yōu)點，能夠?qū)ψ⑺M行靈活的調(diào)控。由于注水井之間的干擾相對較小，通過油氣工藝聯(lián)合地處理，便于供熱、通信及生產(chǎn)管理的聯(lián)合控制，此種類型的流程相對而言有較強地適應(yīng)性，能夠大面積的應(yīng)用，向更大注水量的井及油田注水。

三、油田注水地面系統(tǒng)優(yōu)化

3.1拓?fù)洳季謨?yōu)化

對注水網(wǎng)的整體拓?fù)洳季诌M行優(yōu)化，可以將工程投資的數(shù)目降低，使設(shè)計的速度及質(zhì)量提升。油田注水系統(tǒng)及油氣地面輸入的區(qū)別在于系統(tǒng)介質(zhì)的流向問題，通過油田集輸系統(tǒng)的混合，實現(xiàn)油氣及各種油氣管線的匯集，向各個汽油站集中，最后經(jīng)過處理后，向外輸送，在完成所有的地面系統(tǒng)的介質(zhì)輸送后，經(jīng)過加工處理向各配水間送達，所有的地面系統(tǒng)的輸送介質(zhì)均為水，完成加壓之后經(jīng)過注水線的配送，完成各個輸水電壓的調(diào)解，從工藝上將各個輸送系統(tǒng)配置不同的壓力條件，在完成輸送后經(jīng)過統(tǒng)一的處理，可以實現(xiàn)相同介質(zhì)的分配，通過輸送介質(zhì)的調(diào)整，更符合相關(guān)工藝的要求，在對油田注水系統(tǒng)進行布局優(yōu)化前，對自身注水系統(tǒng)的特點充分考慮，利用系統(tǒng)優(yōu)化的方法及策略，形成完善的各級管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從而形成完整的管網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)。

3.2注水系統(tǒng)運行優(yōu)化

系統(tǒng)中各個注水泵需要通過合理搭配，完成泵的排量及實際的注水工作，從而對水泵的注水形成合理配置，防止出現(xiàn)剩水等情況，減少損失的發(fā)生通過將管網(wǎng)能耗降低，提升管網(wǎng)的效率，保證注水站泵壓及所管轄范圍中注水井口壓力的合理維持，將沿線的壓力損失最低程度降低，實現(xiàn)油田注水系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化，以壓力谷為基礎(chǔ)，將注水系統(tǒng)向多個子系統(tǒng)分解，主干線由管緣干線中流量水站及注水站共同提供。

3.3運行泵壓優(yōu)化

注水泵的配套設(shè)備之一為電動機，通常其使用的效率與電動機的制造質(zhì)量有關(guān)，在現(xiàn)場應(yīng)用時，應(yīng)該選擇高效的電動機類型。如果電動機及注水泵的運行負(fù)荷相匹配，則電動機的效率為固定的恒量，注水泵的效率與本身的特性曲線有關(guān)，同時取決于工況運行區(qū)間。注水泵的運行應(yīng)該維持在最佳的工況點，可以與注水管形成曲線交點，這時注水泵的額定揚程、額定排量運行及注水泵的運行效率向最高值發(fā)展，由此可見，注水泵的效率與運行泵壓的額定揚程密切相關(guān)，相對于已經(jīng)投入開發(fā)的油藏，注水泵的運行泵及泵型的選擇及注水網(wǎng)壓力損失的控制狀況有著較為直接的關(guān)系。注水泵是較為關(guān)鍵的變量類型，通過對注水泵的效率構(gòu)成分析，泵壓是注水系統(tǒng)效率關(guān)鍵的影響因素，通過注水系統(tǒng)效率的提升，將生產(chǎn)的效率一定程度降低，從而提升整體的注水系統(tǒng)的效率，通過水泵注水系統(tǒng)泵壓的優(yōu)化選擇，使泵壓降低到最低水平，根據(jù)物質(zhì)能量方程，在此情況下，使注水系統(tǒng)的效率降至最低水平，電動機作為注水泵的配套設(shè)備，其使用的效率與電動機的制造質(zhì)量有密切的關(guān)系，因此在進行選用時，應(yīng)該將效率維持于注水泵的負(fù)荷匹配。

四、結(jié)論

通常地面注水系統(tǒng)的能量構(gòu)成可以進行一定程度的分解，包括注水系統(tǒng)總輸入能量，由儲水罐水位勢能、喂水泵電機輸入能量、注水泵電機輸入能量、增壓泵電機輸入能量等組成。注水系統(tǒng)各項損失的能量包括泵機、站內(nèi)管線、閥組、回流及水管損失的能量等類型。注水系統(tǒng)的有效能量，是將水向地層注入后需要的能量類型，油田的注水系統(tǒng)能量耗損較嚴(yán)重，因此進行油田注水系統(tǒng)的節(jié)能改造，對于整體節(jié)能工作，具有重要的意義。

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[3]陳勝宏，范白濤，邵明仁，等.海上無人簡易平臺雙電潛泵完井技術(shù)[J].中國海上油氣，2009，2l（5）：335—337.

（作者單位：中油遼河工程有限公司環(huán)境工程所）

作者簡介：楊柳（1986.07.23），性別：男;籍貫：河北高碑店;民族：漢;學(xué)歷：本科、學(xué)士;職稱：工程師;職務(wù)：公用工程給排水設(shè)計;研究方向：注水及污水處理、給排水及消防。