岔河集油田地面注水系統整體改造技術

耿玉廣，王東升，田中太，胡萬福，侯 磊，盧凱峰，宋麗梅

（華北油田公司第二采油廠，河北霸州 065700）

岔河集油田地面注水系統整體改造技術

耿玉廣，王東升，田中太，胡萬福，侯 磊，盧凱峰，宋麗梅

（華北油田公司第二采油廠，河北霸州 065700）

針對岔河集油田地面注水系統暴露出的效率低、能耗高、水質不穩定等問題，對全油田注水系統進行了調整改造，主要包括管網優化調整、選用高效注水設備、完善污水處理工藝等措施，改造后取得了如下成效：管網壓力損失從3.1MPa下降到0.6 MPa，管網效率由46.2%上升到66.47%，地面注水系統效率由38.3%提高到55.96%，恒流配水技術實現了注水量隨壓力變化在線自動調節，降低了員工的勞動強度，消除了安全隱患。

油田；注水系統；改造；技術

0 引言

岔河集油田1981年投入注水開發，截至2008年整體改造之前，地面注水系統先后建成注污水站3座 （岔北站、岔一站、岔南站），注清水站2座（岔二站、岔三站），配水間72座。全油田注水井開井240口，日注水4 900 m3。隨著油田開發工作的不斷深入，注采井網、配注量、注水壓力格局都發生了很大變化，近年來新開發的區塊以低滲透為主，對水質的要求更加嚴格。因此，原來的注水系統表現出許多問題，主要是：

（1）地面管網壓力損失大，部分區塊高達3～5 MPa，導致一些單井無法滿足配注要求。

（2）注水管道常發生腐蝕穿孔事故，生產時率無法保障，維護費高。

（3）地面注水系統效率低，注水單耗高。

（4）水質不穩定，懸浮固體含量經常超標。（5）一線操作人員多，生產效率低。

為了滿足油田注水開發要求，改善開發效果，自2008年起，先后對岔河集油田北部、中部、南部的注水系統進行了調整改造。

1 改造思路及要求

綜合考慮油田開發要求、管道腐蝕、占壓情況和地面環境條件，以滿足各區塊地質配注為目標，在充分利舊、控制投資的基礎上，對現有注水管網重新進行優化，提高管網效率；以滿足油田注水壓力、注水量為前提，選用高效節能、性能可靠的注水設備，實現節能降耗；根據儲層物性所需的水質標準，完善污水處理工藝，滿足油田開發需要；為節省清水資源，全油田停注清水。

2 管網調整改造技術

2.1 管網優化方法

岔河集油田分布在于農林之中、村鎮內外，隨著近年來當地企業的迅速發展，地面建筑物日益增多，注水管道占壓情況非常普遍，局部問題還相當嚴重。然而，為了控制投資，提高改造效益，不可能對原有流程進行重建或大規模改造，只能從實際出發，在充分利舊的基礎上加以優化調整。此次改造中，管道的路由不再像過去那樣沿著路邊走，而是盡可能遠離道路及建筑物，以防止再被占壓。在干線管徑選擇上，除了考慮經濟流速因素外，還重視所轄區域周邊擴邊擴塊的潛力及其對注水量增加的需求，必要時選擇大一級的管徑。

岔北管網的主要問題是管道超期服役、腐蝕嚴重、穿孔頻繁，故注水管網改造以局部更換、耐腐蝕為主。岔中管網干線改造前已做了一些調整，所以此次無需大的改造。岔南管網占壓問題突出，安全隱患大，壓降損失達3 MPa以上，因此根據現有配水間的位置，以管網壓損最小為目標，對其注水干線進行了優化設計[1]。實施前后對比，干線長度縮短3.2 km，縮短了11%。在管網額定壓力等級方面，根據地質部門提供的井口注水壓力要求和地面管網壓損，設計岔北、岔中保持20 MPa，岔南提高到25 MPa。

2.2 復合管注水技術

在以往生產中發現，岔北注水管網腐蝕結垢嚴重，導致多次穿孔。針對這一問題，經廣泛調研和論證，優選出耐壓等級25MPa的非金屬管——塑料合金防腐蝕復合管 （簡稱復合管）作為注水管道。復合管本體為樹脂類非金屬材料，兩端為金屬接箍絲扣連接，但接箍內壁不與污水接觸，見圖1。由于復合管內壁光滑、不易結垢、耐腐蝕性強，對解決注水管道的腐蝕、結垢問題極為有利。但復合管也有不足，一旦遭到破環，修復時不但需要專用的金屬接頭和上扣工具，而且需要專業人員，修復起來比較麻煩。因此，只在岔北地面環境條件較好的區塊應用了復合管作為單井或干線的注水管道。其中，在6口單井應用DN50 mm復合管3431m，在16口單井應用DN40mm復合管10271m，在3條干線上應用DN125 mm復合管607 m、DN100 mm復合管780 m、DN65 mm復合管762 m。自2008年投運以來，沒有出現滲漏、爆裂問題，一直保持正常狀態。另外在岔河集油田其他區塊單井注水線和支線上推廣應用復合管長度達到13.8 km，運行良好。

圖1 復合管接頭示意

2.3 單管注水、洗井車洗井技術

原注水管網都采用雙管注水，即一條注水管道，一條洗井回水管道。這種注水工藝雖然洗井簡便快捷，但改造投資大，后期維護費用高。因此，此次改造取消了洗井回水管道，實施單管注水，以降低投資。為解決注水井的洗井問題，配套了專用洗井車，最大洗井流量30 m3/h，最高壓力30 MPa。單臺洗井車每年可洗井120～150井次，能夠滿足注水井洗井需要。

2.4 分區注水工藝技術

岔河集油田南、中、北三個區的地層水礦化度為10 723～42 863 mg/L，鈣、鎂離子含量也不在一個數量級上。為防止污水混合后與地層不配伍，導致滲透性下降以及腐蝕、結垢問題，在南、中、北區注水管網連通線上安裝了切斷閥。一般情況下實施區域內部水源注水，當一個區域出現污水量超過配注時，可臨時開啟切斷閥進行跨區應急調度。此外，在每個區域內的支干線也裝有切斷閥，一旦下游管網穿孔，可及時關閉切斷閥，搶修時不影響其他井注水。

2.5 注水井恒流配水技術

岔河集油田已進入開發后期，所有產層幾乎全部打開，因此調水增油成為深挖潛力的重要手段之一。岔河集油田改造后，配水間實施無人值守，為實現按地質配注自動調整注水量，在配水間應用了注水井恒流配水技術，見圖2。其核心是一套智能測控流量裝置，主要由流量計、電動調節閥、智能控制器組成。智能控制器將檢測到的流量值和設定值進行對比，當實際流量和設定流量不一致時，自動啟動電動調節閥，使流量逐漸接近設定值，達到調控流量的目的。現場實施106口井，效果良好。

圖2 恒流配水裝置

3 高效注水泵技術

岔河集油田注水系統的耗電量約占總生產成本的41%，因此注水是生產中的能耗大戶，選用高效節能注水設備，是降低注水能耗的關鍵。岔河集油田原用3H-8/450（大港）泵34臺，5ZBⅡ-37/170（大港）泵5臺，總功率4 665 kW。存在的問題是，運行時間長，設備老化嚴重，泵效低（68.3%）。此次改造中，岔北站選用3175Pa-A3泵8臺，岔中的岔一站選用5DSB-33.6/20泵5臺，岔南站選用5DSB-30/25泵6臺，均產自寧波，總功率3 556 kW。機泵控制采用了一拖二、一拖三變頻技術。改造后，注水泵效提高到93%。

4 污水處理工藝完善技術

岔河集油田原污水處理流程存在工藝落后、設備陳舊、泵出口水質不穩定等問題。改造中，在縮短工藝流程、更新老舊設備的同時，為達到地質部門提出的B1級注水水質要求[2]，應用了雙級沉降除油工藝，多功能過濾器的濾料由核桃殼改為核桃殼+石英砂雙濾料。在排污方面，污水罐底部增加了排泥裝置，保證系統污泥按時全部排出。與此同時，還實施水處理節點控制管理，規定了油區來水、沉降后、過濾后的水質指標。改造后的流程見圖3，過濾后的水質達到了B1級標準。

圖3 岔河集油田改造后的污水處理工藝流程

5 應用效果

根據現場測試數據，岔河集油田注水系統改造后取得如下成效：

（1）管網壓損從3.1 MPa降到0.6 MPa，管網效率由46.2%升到66.47%。

（2）地面注水系統效率由38.3%提高到55.96%，注水單耗由7.99kW·h/m3降至5.4kW·h/m3。

（3）恒流配水技術實現了注水量隨壓力變化在線自動調節，降低了員工勞動強度。

（4）不但消除了安全隱患，而且通過減并崗位減少一線操作員工32人。

[1]徐利民.注水管網系統改造設計方法研究[J].油氣田地面工程,2007,26(5)∶33-34.

[2]SY 5329-1994，碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法[S].

Water Injection System Reformation Technology in Chaheji Oilfield

GENG Yu-guang（North China Oilfield Second Oil Production Plant,Bazhou 065700， China），WANG Dong-sheng，TIAN Zhong-tai， et al.

The water injection system of Chaheji Oilfield has been adjusted against problems such as low efficiency,high energy consumption and unstable water quality.The main adjustments include optimizing the manifold,selecting high efficiency water injecting equipment,improving wastewater disposal process and so on.After the reformation,the pipenet pressure loss decreases from 3.1 MPa to 0.6 MPa，the pipenet efficiency increases from 46.2%to 66.47%，the surface water injection system efficiency increases from 38.3%to 55.96%,the constant-current water distribution technique realizes on-line automatic regulation of water injection volume according to water pressure so as to reduce labor intensity and eliminate hidden safety trouble.The reformation plays an important role in energy saving and consumption reducing and benefit boosting.

oilfield;water injecting system;reformation;technology

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.05.009

耿玉廣 （1960-），男，山東青州人，高級工程師，2006年畢業于中國石油勘探開發研究院，獲油氣田開發工程博士學位，現從事油氣開發工程技術研究及管理工作。

2012-01-25