油田注水節能降耗措施研究及效果預測

彭明福

摘要：油田注水開發是我國陸地油田開發的一種重要方式，注水系統耗能也相對很大，隨著油田綜合含水率的上升，注水能耗還將逐步上升，因此，開發油田注水系統節能技術是當前工作的重點。

關鍵詞：油田注水;節能降耗;注水單耗;系統效率

1、注水系統概況

現河采油廠注水系統在建各類注水泵站38座（42個系統）（其中離心泵站8座、柱塞泵站30座），配水間149座，地面增壓泵60臺，系統壓力等級主要有7.5MPa、16MPa、32MPa、40MPa四類。

總設計供水能力97970m3/d，實際供水量74251m3/d。在裝143套注水機組中，離心泵裝機功率共計31490kw，柱塞泵裝機功率共計18336kw，共計49826kw，年耗電為16676.78*10⁴kw.h，注水單耗為6.68kw.h/m³.

2、注水系統存在問題

2.1、注水泵機組老化嚴重，泵效低，影響注水單耗。

（1）離心泵機組：在裝25套，其中使用年限小于10年的有21套，占比84%;超過10年的有4套，占比16%;其中大修過的有15套，占比60%，大修后平均累計運行時間8800h/臺，大修次數超過3次的有4套，占比16%。

（2）柱塞泵機組：在裝118套，其中使用年限小于10年的有62套，占比52.5%;超過10年的有56套，占比47.5%;其中大修過的有58套，占比49.2%，大修后平均累計運行時間6300h/臺，大修次數超過3次的有11套，占比9.3%。

2.2部分注水干線口徑偏小，管線縮徑，系統效率低。

根據調查，全廠在用注水干（支）線117條，總長度81.7km，平均管損1.04MPa/km，流速分布狀況調查如下：

流速<1m/s：共94條，總長度64.2km，年穿孔69次，平均管損1.03MPa/km。其中使用年限超過15年的有8條、總長度4.02km、年穿孔14次、平均管損1.28MPa/km。

流速1-2m/s：共21條，總長度11.1km，年穿孔7次，平均管損1.21MPa/km。其中使用年限超過10年的有3條、總長度0.38km、年穿孔4次、平均管損0.63MPa/km。

流速>2m/s：共2條，總長度6.4km，使用年限小于10年，年穿孔1次，平均管損0.9MPa/km。

2.3注水電機方面：部分機泵不匹配，導致打回流現象，磨損嚴重，機組效率低、單耗高。

3、改進措施及方案

針對部分注水站機組能耗偏高、泵干壓差大，供需不匹配、部分注水管網沿程壓損大、管網效率偏低等問題，注水用電項目組將加大注水站機泵優化和注水管網調整改造力度，努力提高泵效，降低單耗，減少管損，提高系統效率，努力實現節能降耗的工作目標。具體措施如下：

3.1離心泵站

3.1.1河二注水站

注水概況：主要管轄郝家油田的河4、河11、河39等區塊，日開注水井39口，開井配注3330m3/d，實注3211m3/d。

注水站設計壓力等級16MPa，實際運行泵壓12.9MPa、干壓12.1MPa，泵干壓差0.8MPa;平均配水間來水壓力11.9MPa，干線損失0.2MPa，配水間注水壓力8.8MPa，閥控損失3.1MPa，管網效率68.2%。

優化方案：

（1）縮小泵干壓差

2臺DFJ180型離心泵的高壓出口管線內徑均為DN150mm，瞬時流量141m3/h，流速達到2.3m/s，不合理，需要擴徑。

下步對2臺離心泵的高壓出口管線進行擴徑改造，管徑由DN150mm調整為DN200mm，流速降低為1.3m/s，則泵干壓差可控制在0.5MPa以內。

效果預測：管網效率提高至69.5%

（2）實行削峰填谷注水

將該系統注水受效較差的河11斷塊水井6口實行動態注水，河二注注水泵7：00-21：00運行排量為130m3/h運行，運行電流94A，21：00-7：00運行排量調整為170m3/h，運行電流102A。

效果預測：全天在電量不變的情況下，節約電費380元/天。

3.1.2、河三注水站

注水概況：主要管轄現河莊油田的河31、河43等區塊，日開注水井98口，開井配注12875m3/d，實注12961m3/d。

注水站設計壓力等級16MPa，實際運行泵壓13MPa、干壓12.8MPa，泵干壓差0.2MPa;平均配水間來水壓力11.5MPa，干線損失1.3MPa，配水間注水壓力8.8MPa，閥控損失2.7MPa，管網效率67.7%。

優化方案：

（1）降低干線損失

①河三注至5隊注水干線的前端有一段管線內徑為DN200mm（出站外約長10m），瞬時流量415m3/h，流速達到3.7m/s，不合理，需要擴徑。

下步對該段管線進行擴徑改造，管徑由DN200mm調整為DN275mm，流速降低為1.9m/s，則可將干線損失控制在0.5MPa以內。

②河三注末端河31區塊注水干線（采油11隊）管徑為168*13-1.0km，流速為1.7m/s，稍偏高。

下步對該段管線進行擴徑改造（目前已完工），管徑由168mm調整為245mm，流速降低至1.5m/s，經濟合理。

效果預測：通過以上兩項措施，管網效率提高至68.0%

（2）穩定污水量運行

目前河三注水站日供水量12900m3/d左右，運行1臺DF500型擴容離心泵剛好匹配。

下步需要將河三注供水量穩定在12900m3/d以內運行，如果污水來水量增加，則需要由河二、史南兩個系統進行增注調節。

3.2柱塞泵站

3.2.1梁13注水站

注水概況：主要管轄史南油田的梁13低滲透區塊，日開注水井6口，開井配注325m3/d，實注322m3/d。

注水站設計壓力等級32MPa，實際運行泵壓31MPa、干壓31MPa，配水間來水壓力31MPa，平均注水壓力17.1MPa，閥控損失14.1MPa，管網效率55.2%。

優化方案：

所開2臺泵中，有一臺泵能力富余。方案新上1臺5ZB型柱塞泵（機動部門已安排），單泵額定排量由目前的9.7m3/h提高至16m3/h，運行功率有原來的110*2=220kw，壓減為180*1=180kw。

效果預測：預計單耗下降0.7kw.h/m3，日節電235kw.h

3.2.2、河50注水站

注水概況：主要管轄現河莊油田的河50、河74等區塊，日開注水井27口，開井配注2600m3/d，實注2665m3/d。其中：

16MPa系統：運行泵壓13MPa、干壓13MPa，配水間平均干壓12MPa，干線損失1MPa，平均注水壓力8.9MPa，閥控損失3.1MPa，管網效率70.2%。

32MPa系統：運行泵壓30MPa、干壓30MPa，配水間平均干壓29MPa，干線損失1MPa，平均注水壓力15.3MPa，閥控損失13.7MPa，管網效率51%。

優化方案：

合理匹配32MPa系統供需關系

轉上1臺5ZB-20/43型柱塞泵（河148注水站），替換現有的5ZBII37/170型柱塞泵，單泵額定排量由目前的16.7m3/h提高為25m3/h，則只運行1臺泵即可滿足需求。

效果預測：預計單耗下降2kw.h/m3，日節電1000kw.h

4 ?結束語

通過以上措施，全廠注水單耗由6.21kw.h下降至6.11kw.h，下降0.1個百分點，日節電約4500kw.h。

下步注水系統需強化注水泵站、管網四化預警模型應用，合理設置閾值，優化運行參數，降低注入單耗，不斷滿足低碳環保的要求。