外圍低滲透油田注水系統的節能環保措施探討

楊麗明（大慶油田有限責任公司第九采油廠）

1 能耗問題

1.1 站場負荷率降低

近年來，注水站的運行負荷率低、設備利用率低的情況日益明顯。截至2017年底，某廠負荷率低于50%的注水站有15個，占總注水站數的35%。分析原因主要有2個：部分小區塊產能遞減快，隨著開發調整、注水量降低后，機泵能力與注水量匹配不好[1]，多套機泵閑置，單臺在運的機泵仍需打回流；部分油田注水壓力上升快，已建注水系統不能滿足注水需求，導致欠注問題突出，注水站運行負荷降低。以A油田為例，該油田于2006年投入開發，注水壓力上升迅速，6年后欠注井數已達總注水井數的25%，且先后采取酸化、壓裂等措施，效果均不明顯，欠注井日益增多，欠注水量逐漸加大。目前欠注井數占總井數的44%，多數注水井關井停注，該油田3座注水站平均負荷率只有32%。

隨著開發時間的延長，部分站場出現機泵設置不匹配的情況，導致電能損失嚴重。另一方面，閑置機泵的數量增多，設備利用率降低，加大了設備的無形磨損，造成資源浪費。

1.2 管網適應性下降

1.2.1 注水壓力差異大

由于地層物性差、邊部注水等原因，各注水井壓力各不相同，且相鄰井壓力差別較大，導致注水閥組截流損失嚴重。B油田注水壓力差異大的問題尤其突出，該油田平均注水壓力為17.7MPa，低壓注水井的注水壓力只有10MPa，而高壓注水井的注水壓力可達21MPa，甚至同一平臺的2口注水井的壓差可達到4MPa，低壓井需依靠閥門調節來保證正常生產，造成電能浪費[2]。

1.2.2 管道壓損增大

部分油田經過多年的加密建設，系統的供水量增加、供水半徑增大，導致已建注水管網的壓力損失大幅度增加；隨著運行時間的延長，注水管網中的雜質和異物增多，管道結垢嚴重，影響管道的正常通量。以B油田為例，注水系統內的水井井數增加了52口，注水量上升1150m3/d，管網的供水半徑增大4.7km，注水管網的壓力損失高達4.5MPa，加重了管道壓損大的問題，降低了注水管網效率[3]。為了達到部分高壓注水井的注入壓力需求，就要提高注水站運行壓力，導致注水系統能耗上升[4]。

將2016年與2017年同期的能耗指標進行對比，單耗從6.6kWh/m3上升到6.9kWh/m3，耗電量從77.9×104kWh上升到82.8×104kWh。

2 環保問題

外圍油田規模小，相對獨立的油田較多，污染源分散，所處環境的地形地貌相對復雜，治理和保護難度都比較大，給地面建設及生產運行造成較大的困難。

2.1 穿越環境敏感區

南部油田存在的普遍問題是通井道路兩側邊坡下為稻田地和蘆葦塘。近年來，隨著稻田地的不斷擴大，當地新建許多水渠為稻田地進行灌溉，以致已建的工藝管線緊鄰或直穿稻田地、灌溉水渠，一旦工藝管線穿孔產生泄漏，原油或含油污水外流勢必造成污染。

2.2 資源消耗大

外圍油田地處偏遠，各油田分布零散，相距至少20km，交通不方便，建設項目在施工過程中的人力、器材、動力等方面的消耗和現場施工的大面積土地占用也會對生態環境造成較大影響。

2.3 含油污水富余

B油田建有聯合站1座，該站擔負著12個油田區塊的含水油處理、凈化油外輸任務，外輸至聯合站的產液在站內進行分離處理，處理后的含油污水在本油田的注水系統回注。近年來，隨著產液含水升高、注水井欠注等問題的突出，B油田出現含油污水供注不平衡，富余水量靠本油田回注無法完全消耗的狀況，一旦含油污水外排會帶來環保隱患。

3 能耗方面的改進措施

3.1 取消低負荷注水站

聯合站周圍的小規模依托注水站多且距離較近，采用聯合站低壓供水、注水站升壓回注的工藝，多存在注水站負荷率低、設備閑置的情況。對于開發潛力有限且管道適應性差的老區塊，可以取消注水站運行，采用聯合站高壓供水回注工藝，閑置設備利舊到其他區塊重復使用。提高了聯合站的運行負荷率，保證泵效在合理區間范圍內，使設備能力得到充分利用，可有效解決設備閑置、資源浪費的問題。

外圍油田各區塊分布集中的相對少，采取這項措施具有一定的局限性，但對于開發潛力有限的老區塊是一項有力措施，能夠減少設備有形磨損和無形磨損，降低運行投資。

3.2 管線沖洗

定期做好注水干線沖洗工作，清除注水管網中的雜質、異物，以減少管網阻力損失[5]。

3.3 分離高壓注水系統

外圍油田的各油田獨立且分布零散，注水管網的連通性差。因此，綜合考慮各油田欠注井的分布和壓力需求情況，遵循整體降壓和局部增壓合理搭配的原則，使注水站泵壓與所轄范圍內的注水井井口壓力合理匹配，達到提高管網效率的目的[6]。

3.3.1 增壓注水

對于局部高壓井的注水壓力需求超過設計能力的情況，優先考慮局部增壓注水工藝。

A油田注水系統是注水壓力上升快、已建系統設計能力不足的典型地區，欠注井分布零散，難以進行區域性治理；因此，實施局部增壓注水，并配合數據遠傳功能，將生產數據傳輸至調度進行統一管理。以單臺排量30m3/d、增壓范圍5MPa的增壓泵為例，穩定運行228天可累計增注4546m3，耗電3.0×104kWh，運行費用為1.95萬元；注水站降壓運行后，年節省運行費用43.9萬元。

3.3.2 分壓注水

隨著加密、改造措施的陸續實施，老油田注水系統的適應性下降，管網壓力匹配程度下降，優先考慮注水管網優化，進行分壓注水。

B油田的注水系統運行時間近20年，供水半徑增大，注水量增多，已建注水管網的介質流速快，水力損失大，不利于注水系統的經濟、高效運行。因此，對已建注水系統實行分壓運行，可降低高壓系統注水量1898m3/d，年可節省電費60萬元。

4 環保方面的改進措施

考慮到生態影響具有涉及范圍廣、影響程度大、時間長、不可逆性的特點，在油田地面建設過程中，堅持預防優先、治理為輔的原則，優化選址選線方案，合理避讓生態敏感區，將項目建設的影響程度降至最低。

4.1 合理避讓敏感地區

近年來，逐步安排環保項目來解決河流水域穿越問題。對于道路周邊地形是稻田地、水渠等情況，進行規劃可行性論證，綜合考慮生態敏感性及經濟合理性，優先選擇生態影響最小的方案。

管道工程重視選線方案，以沿路敷設為主，盡量避開環境敏感區。對于管道必須從積水地區穿越的情況，采用鋼過橋穿越或水平定向鉆的方式進行處理，穿越管道采用鋼管，外加防護套管。

對于蓄洪區等敏感地區的管理，配備相應的環境風險事故處理裝備，如防滲布、圍油欄、鐵鍬等。巡檢發現油水泄漏時，及時找出泄漏點，在周圍鋪上防滲布，用土圍好，防止污油、污水擴散，必要時用裝滿土的編織袋打圍堰，防止污染面擴大；同時加強日常巡檢，特別加強汛期巡檢，發現問題及時處理，杜絕環境污染事故的發生。

4.2 推廣應用撬裝設施

外圍各油田區塊分布零散且偏遠，采用撬裝設施后，在施工現場只需要進行設備安裝和線路連接即可，可以大大減少現場施工人員及器材、物資等多方面的消耗，縮小施工范圍，將臨時占地面積控制在最低限度，盡可能少地破壞地表植被和土壤，降低資源的消耗和土地占用對生態環境的影響。另外，撬裝設施具有結構緊湊、重復利用性強且投資相對低的特點，有很好的經濟性和環保優勢[7]。

4.3 優化調配富余污水

某廠自2011年起陸續對B油田富余污水進行優化調配，通過采取系統調整、技術改造等措施，對富余污水進行轉注、外輸，最終實現油田間污水相互調用[8]。

4.3.1 轉注污水

優先采取注水系統內部調整，將本油田某井區的部分注水井（注清水）轉注污水后，B油田富余的含油污水在本油田內部可以完全消耗。

4.3.2 轉輸污水

由于B油田某井區滲透率低，可以回注污水的注水井有限，在富余污水量持續增大的情況下統籌規劃，建設B油田至C油田、D油田2條外輸線，共計45.8km，將B油田富余的含油污水外輸至C油田和D油田回注。新的污水供應網絡形成后，實現了含油污水的優化調配，日可增注污水1416m3，使得富余的污水資源得到了很好的利用。另一方面，C油田和D油田由注清水改為回注污水后，可節約等量的地下水資源，年可節約304.94萬元。

在外輸管道的設計選線過程中，盡量避開農田、林地、地表水體等，途經溝渠處以鋼過橋的方式穿越，減少土地占用、植被破壞等帶來的生態影響，實現油田生產與區域經濟的協調發展。

沙漠綠島石西油田

5 結論

1）隨著油田開發的不斷深入，控制居高不下的注水系統能耗成為關注的重點。不同時期采取不同的改造措施和管理手段，從優化機泵的匹配情況、調整管網的適應性角度來挖掘注水系統內部的節能潛力，一方面保證油田的開發效果，另一方面也可以降低注水系統運行費用，提高經濟效益，有利于油田開發的經濟高效運行。

2）生態環境影響的治理與油田開發相結合是可持續發展戰略中共贏的選擇，所以，在地面建設過程中著力抓好治污減排，加大污染治理的工作力度，統籌安排減排項目，以追求經濟和社會雙重效益為目標，堅持走生態經濟可持續發展的道路。