老油田注水系統的節能改造

王瑞英1，董 巍1，王 斌1，馬星全2，商永濱1，李 言1，程忠釗1，趙大慶1

（1.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安 710018；2.陜西宇陽石油科技工程有限公司，陜西西安 710018）

0 引言

長慶油田地處鄂爾多斯盆地，東起呂梁山，西抵六盤山、賀蘭山，南到秦嶺北坡，北達陰山南麓，跨越陜、甘、寧、蒙、晉五省區，生產環境具有地域相對分散、生產戰線長的特點，是典型的低滲、低壓、低產油藏，主要采取注水方式開發。根據油田生產用電統計，注水系統用電量占油田總用電量的30%，為油田能耗大戶。在節能降耗備受關注的形勢下，長慶油田公司圍繞注水系統效率開展了一些工作，但由于油藏本身的特殊性、地理條件的復雜性和工藝配套的局限性，導致注水系統效率總體指標與中石油平均水平仍有較大差距，比如，安塞油田 （我國最早發現的陸上億噸級整裝特低滲透油田）測試數據顯示，平均注水系統效率為34.89%，遠低于中石油合格值50%；注水系統單耗7.36 kW·h/m3（注水泵機組能耗平均值為0.521（kW·h/m3）·MPa、注水系統用電單耗 0.705 （kW·h/m3）·MPa）， 遠高于 SY/T 6420-2008《油田地面工程設計節能技術規范》中的要求，注水系統能耗見圖1。

據油田生產用電統計，原油生產 （機采、注水、集輸）用電總量占油田總用電量的81%，其中注水系統的用電量占油田總用電量的30%。因此，在我國大力鼓勵企業節能降耗大形勢下，如何進一步提高注水系統運行效率、降低注水系統單耗成為提高長慶油田開發效益的關鍵。

圖1 安塞油田注水系統能耗

1 現狀分析

長慶油田從20世紀70年代開始注水開發，注水系統在建產初期能夠很好地滿足油田超前或同步注水要求，及時補充地層能量。但隨著油田開發時間的增長以及滾動擴邊建產、注采井網的完善，部分老油田注水系統暴露出諸多問題，如：老區塊產量逐步遞減，部分注水站場所轄注水井的配注量降低、注水井數量減少，導致站場規模相對較大，出現了 “大馬拉小車”的現象，能耗浪費嚴重；油田大規模開發建設很少涉及到老區塊老站場的改造，導致了目前運行的很大一部分站場工藝技術相對落后，部分注水管網壓降損失大等。注水系統能耗偏高，急需對其采取一系列措施，解決高能耗問題，以達到節能降耗、提高注水系統效率的目的。

2 方案研究

通過分析發現，制約注水系統整體效率的主要因素為用電量和耗水量，主要存在于以下四個環節：注水站、配水間、注水井口及注水管道，下面針對不同類型的損失以安塞油田為例分類介紹其存在的問題及相應的改造方案。

2.1 注水站的改造

2.1.1 改造方案

通過對注水站的現場考察發現，安塞油田存在的問題主要為注水泵效率降低下、注水站回流量大、注水泵功率因數低、注水站自控水平低及需要關停等。針對這些問題，我們提出了相應的改造方案，具體見表1。

表1 注水站存在問題及主要改造方案

2.1.2 實施效果

通過上述改造，效率低下的注水泵得到提高，回流量大的注水站有效消除了回流，功率因數低的注水站得到提高，自控水平低的注水站得到改善，優化了注水站布置，改造后節電量約4099.1萬kW·h/a，減少了能耗，有效提高了注水系統效率。

2.2 配水間改造

2.2.1 改造方案

配水間是注水系統的一個重要組成部分，經測試資料和運行統計資料分析，影響配水間效率的關鍵因素是局部阻力損失大、節點壓力下降多和計量誤差大。經過長時間運行，配水間腐蝕滲漏嚴重，計量水表多采用老式干式水表，注水調控復雜，準確度差。從檢測的結果來看，配水間節流損失高，嚴重影響系統效率。

其中安塞油田的杏南、張渠、侯市、招安等區塊27座注水站的配水間因長期運行，閥門、管道腐蝕、滲漏嚴重，局部阻力增大，嚴重影響注水平穩運行，極大地降低了注水效率。

此27座配水間共轄井197口，本次改造考慮將其更換為66座穩流配水閥組，注污水配水間改為防腐型穩流配水閥組，注清水的配水間改為普通穩流配水閥組。

2.2.2 實施效果

通過對配水間的改造，有效降低了配水間的壓降損失，節約電量約30萬kW·h/a，減少了能耗，提高了注水管網效率。

2.3 注水井改造

2.3.1 改造方案

安塞油田注水井目前存在的問題主要有兩個方面，在改造過程中針對不同方面提出了相應的改造措施。

（1）對腐蝕結垢嚴重的注水井口裝置進行更換或維護。安塞油田有很多注水井口裝置，經過長期運行，其閥門、管道腐蝕嚴重，經多次維修仍不能正常工作。針對這些井口將注采出水的普通井口更換為防腐型注水井口裝置，注清水的更換為普通注水井井口裝置，共更換250套；對100套閥門、鋼圈等配件損壞且注清水的注水井口裝置進行維護。

（2）局部注水井口增壓。安塞油田有些區塊存在個別注水井井口壓力較高的現象，此類注水井（見表2）距離注水站較遠且注水井口壓力較高，迫使各注水站高壓運行，造成其他注水井閥組節流損失較大，注水系統單耗較高。可對此井組實施井口增壓，即在井場建小型增壓裝置 （規模30 m3/d或50 m3/d），實施增壓注水后，可使所在配水間壓力降低1.0～2.0 MPa。

2.3.2 實施效果

通過上述改造，減少了壓降損失，節約電量約34.05萬kW·h/a，減少了能耗，提高了注水管網效率。

2.4 注水管道改造

2.4.1 改造方案

長慶油田自1970年開發以來，經多年滾動開發，新增注水井直接插接到已建注水干線上，造成注水干線超負荷運行，增加了注水干線壓降損失。如安塞油田站外系統部分注水管道建于20世紀90年代，經過長期運行，管道負荷增加，且腐蝕結垢嚴重，減小了注水管道的有效過流段面，增加了注水管道的壓降損失，嚴重影響了注水系統效率。

表2 壓力較高的注水井口

針對壓降損失較大且承壓能力減小的注水管道，2010年進行了改造，見表3。

表3 注水管道改造一覽

2.4.2 實施效果

通過注水管道改造，有效降低了注水干線壓降損失，提高了注水管網注水效率，節約電量約333.92萬 kW·h/a。

3 整體實施效果

2010年通過對安塞油田注水系統進行優化運行和改造，大大提高了注水系統的運行效率，并降低了能耗，使其注水系統單耗平均值降低至5.29 kW·h/m3（注水泵機組能耗平均值為0.410（kW·h/m3） ·MPa、 注 水 系 統 用 電 單 耗0.565（kW·h/m3） ·MPa）， 滿足了規范的要求。

安塞油田注水系統節能改造的成功經驗，目前已在吳420等區塊注水系統節能改造開發中得到了應用，具有良好的推廣和應用前景。

[1]GB 50391-2006，油田注水工程設計規范[S].