油田注水系統提效降耗技術研究

郭晟 鄭亞妮 禹越海

摘要：隨著國內一些老油田進入高含水開發后期，井網調整及三次采油技術的廣泛應用，注水井井數、水量、壓力等發生變化，以及受注水設備、管網老化等因素的影響，造成注水系統效率低、能耗高等問題。通過對注水系統提效降耗技術研究，形成了泵機組效率提升技術、注水管網效率提升研究、完善注水系統運行分析及監測制度，提高了油田注水系統效率。

關鍵詞：注水系統;提效降耗;注水泵;注水管網

一? 影響注水系統效率的因素分析

注水系統效率是指注水系統末端能量與輸入該系統能量之比，通常由電機、注水泵和管網平均運行效率組成。除了注入地層的有效能量外，注水系統能量要消耗在電機、注水泵、調節閥、注水管網等處，構成了注水系統的總能耗。提高每個環節的運行效率，是實現注水系統的高效運行的關鍵。

1影響電機效率的因素分析

影響電機效率因素有三點：一是電機長期運轉使傳動部分產生磨損，加大機械損失;二是供電系統電壓、功率因數波動的影響;三是電機節能與否。

2影響注水泵運行的因素分析

目前油田注水泵主要有離心泵、柱塞泵。

離心泵在轉速固定的情況下，其壓頭、軸功率和效率都與流量有一一對應的關系，其中壓頭與流量之間的關系最為重要。泵的工作點對應的泵壓頭和流量既是泵提供的，也是管路需要的。

柱塞泵其壓頭只取決于管路系統的實際需要而與流量無關。對于往復泵只要泵的機械強度及原動機功率允許，管路系統需要的壓頭都可滿足。

3影響管網運行的因素分析

3.1注水泵出口節流

隨著油田開發動態的變化，注水設備的能力與地質配注量不能合理匹配，迫使在注水泵出口處用閥門進行節流，使泵管壓差增大，站內回流增加，耗能加大。

3.2配水間節流

由于同一注水系統的注水井吸水能力差異很大，造成同一系統的最高單井注入壓力與最低壓力相差大;為了滿足地質配注要求，迫使部分吸水能力好的井在配水間出口用閥門進行二次節流控制。

3.3注水管網沿程摩擦阻力損失及網布局不合理

注入水在注水井、配水間以及泵站的注水干線、單井管線中流動時，存在著不同的壓力損失。當油田存在幾套注水壓力系統時，隨著注入動態的變化，不同壓力等級的注水井沒有連入最匹配的注入系統，造成效率低下。

二? 注水系統效率提升技術研究

根據影響系統的主要因素分析，結合《油田注水系統經濟運行》（SY/T 6569-2012）的主要技術要求，從注水泵及管網等幾方面開展效率提升技術研究，最終實現提升油田注水系統效率。

1 注水系統優化運行技術要求

1.1關于注水泵機組

電機：優先選用通過國家或行業技術部門鑒定的節能產品;系統中電機額定效率應達到有關國家標準和行業標準的要求;應根據注水泵運行中所需的最大軸功率，選配合適功率的電機。

注水泵：優先選用通過國家或行業技術部門鑒定的節能產品;在滿足流量、壓力要求的情況下，優選大排量離心注水泵;對注水量小、注水壓力高的小塊油田，宜選用往復泵;對在用低效泵進行技術改造，提高運行效率。

1.2關于注水管網

綜合治理注水水質，避免不同水質混合后結垢或產生細菌;根據情況對管線進行更新，減小管線阻力損失;對不合理的管網進行調整改造，調整局部注水井與注水站的隸屬關系，使之負荷均勻，減少配水控制點。

2 注水系統效率提升技術

2.1降低無效注水研究

無邊際效益油井評價關停，以優化地面、調整地下為原則，以壓減低效、高壓高耗、強注強采區域注水量為重點，單井與平面相結合，實施大幅度動態調配，改變地下液流方向，壓減高耗低效注水量遵循“三關三降”的原則;同時強化區域注采平衡調整和管理，降低剩余污水回灌量。

三關：1）低于經濟極限油井后，無效對應注水井層關停;2）連通關系差，長期注水不見效的無效注水井實施關停;3）在滿足注采平衡條件下，污水回注井實施關停。

三降：1）低效注水井，優化降低注水量;2）高壓高耗注水井，通過系統調整，優化降低高耗注水量;3）強注強采區域的注水井，優化降低注水量，大幅度改變液流方向。

2.2注水泵效率提升研究

泵控泵技術是注水泵與增壓泵串接，通過小變頻調速系統調節小功率增壓泵的壓力、流量，實現對大功率注水泵的調節和控制的思想。前置增壓泵電機由變頻調速器驅動，前置增壓泵出口通過管道與注水泵入口聯通，傳感器電信號輸入控制柜，優化自動運行。該技術具有自動化程度高，適應在注水量波動大、泵管壓差大的情況下應用。對注水泵運行組合適應注水需求變化進行分析，根據現有注水泵安裝情況及特性曲線，研究制定不同注水量范圍的注水泵運行組合，以根據注水量變化進行適時調整，確保注水泵運行組合最優。

2.3注水管網效率提升

針對閥組節流損失大的問題，推廣應用高低壓兩用注水流程及時對增壓系統注水壓力低于系統壓力的井調整到系統壓力注水。高低壓兩用注水流程是為了適應注水狀況的變化及滿足動態變化需求，基于洗井流程的特點，對洗井流程進行改進或參照洗井流程對具有兩套壓力系統的計量站配水閥組進行改造的一種工藝。它實現了注水井根據注入壓力情況調整相應的壓力等級，具有既滿足生產需要又達到了降低閥組節流損失的效果。

2.4完善注水系統運行分析、監測制度

在注水系統運行管理上建立了分析、監測制度。主要針對注水系統耗電設備，實行定期對主要耗電設備的壓力、水量、電量、變頻頻率等數據進行統計，分析單耗、標耗、匹配性等指標變化情況，對運行過程中存在的問題，制定相應的措施;同時對優化和提效措施實施后的效果進行跟蹤分析。

結語

通過對注水系統分析研究，結合目前國際油價仍在低位運行，油田企業降本增效的形勢比較嚴峻，產注結構需進一步優化，注水系統運行面臨注水量、注水壓力深度調整，要保持注水系統高效平穩運行，需加大提高系統效率技術的推廣應用。

參考文獻

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中石化河南油田分公司石油工程技術研究院? 河南