杏北油田深度水注水系統優化運行分析

王中專（大慶油田有限責任公司第四采油廠）

1 現狀

杏北油田1966年投入開發，為保持地層壓力，同期實施注水。根據開發區塊地質條件對水質要求不同，逐步建成普通注水系統、深度注水系統、三采注入系統三大系統。其中深度注水系統根據開發需求，于1991年開始逐步建設，隨著東西部過渡帶和純油區二、三次加密井網開發逐步建設完善站庫及管網系統。

杏北油田已建成深度注水站11座，設計能力15.24×104m3/d，深度注水管網320.40 km，管轄深度注水系統注水井2876口。其中，杏北油田東、西部過渡帶建設深度注水站3座，設計注水能力4.32×104m3/d，純油區建設深度注水站8座，設計注水能力10.92×104m3/d，系統平均運行負荷率59.7%。

2 停運1座注水站的分析

根據表1可知，杏北油田深度注水系統不同區域注水站運行負荷不同，其中，純油區負荷率69.2%，相對適中；東、西部過渡帶區域平均負荷率48.9%，尤其東部過渡帶區域內2座注水站平均運行負荷率約為45.8%，負荷率偏低。為提高系統運行負荷[1]，結合杏北油田深度水注水站布局分布以及注水管網連通性，提出停運東部過渡帶杏A注水站及為其供水的杏A深度污水站的思路[2]。

表1 杏北油田深度注水系統現狀

杏A注水站和杏A深度污水站停運會產生兩方面問題，一是注水站停運導致相應區域內深度注水管網壓力降低、水量減少，進而導致出現無法滿足注水井的注入壓力與水量需求的問題；二是污水站停運導致其上游處理的普通污水無法外輸處理，出現污水過剩的問題。

針對以上兩方面問題，為滿足注水井的注入壓力與水量要求，需要其它注水站為杏A注水站所轄區域供高壓水，而相應的注水站又需要污水系統調運補充深度污水，以滿足其水源需求。因此，為實現深度注水系統停站優化運行，從注水運行和污水調運兩方面分析可行性。

2.1 下游注水系統分析

杏A注水站所在的杏四～六區東部及東部過渡帶區域主要有杏東北段、杏東南段、杏四區三排、杏四區四排、杏五區三排5條深度注水干線。杏A注水站與相鄰深度注水站位置關系如表2中所示。由表2可知，杏B注水站與杏A注水站管線距離最近，同時杏C、杏D注水站分別與杏A注水站具有相同注水出線，杏E注水站距離較遠。因此提出理想化假設，由杏B注水站為杏東北段和杏東南段深度注水干線供水、由杏C和杏D注水站為相同出線的注水干線供水。

表2 杏A注水站相鄰注水站距離

由于注水系統首先要滿足注水井壓力需求，因此選取干線末端井和破裂壓力較高的典型井計算相鄰注水站是否能夠滿足注水壓力需求。

由于注水管網水力計算較為復雜，同時實際生產注水管網變化情況較多，因此采用將相同注水干線的注水量平均分配到每段管網上，建立杏A注水站區域簡化深度注水管網示意圖見圖1所示。

圖1 杏A注水站管網布局

若各注水站管壓達到設計壓力16.00 MPa，通過軟件計算可得，深度注水管網在選取的典型注水井處壓力[3]如表3中所示。由于典型注水井注入壓力要求高于其他注水井，因此杏B、杏C、杏D注水站出站壓力即管壓達到16.00 MPa，即可滿足注入壓力需求[4]。

表3 注水站到典型注水井壓力損失情況

由于杏A注水站停運后將減少注水量約1.21×104m3/d，為保障區域內生產用水需求，需要具備連通性的其他深度注水站提高注水量約1.21×104m3/d。相鄰深度注水站生產運行情況見表4，由表中數據可知，杏B注水站、杏C注水站、杏D注水站注入能力可滿足杏A注水站停運后的注水量需求。

表4 杏A注水站相鄰注水站運行情況

由于注入壓力和注入水量兩方面均能夠滿足杏四～六區東部及東部過渡帶深度注水管網需求[5]，因此注水系統能力能夠滿足杏A注水站停運后區域注水管網運行。

2.2 上游污水調運分析

杏A深度污水站隨著杏A注水站停運而停運，因此其1.21×104m3/d處理污水需要調整到其它污水站處理，同時需要給杏B注水站、杏C注水站、杏D注水站提供其所需注入水量。區域內污水處理站能力見表5所示。

表5 杏A注水站區域內污水站運行情況

通過對區域內污水系統管網圖2分析可知，杏A注水站與杏C注水站通過杏X污水站可以建立連通關系；杏A注水站與杏B注水站通過杏X污水站、杏X脫水站可以建立連通關系，由此可以將原杏A注水站來水通過以上兩個渠道調入相應注水站。杏X脫水站將0.6×104m3/d污水外輸方向由杏X污水站調整至杏B污水站，杏X污水站將0.6×104m3/d污水外輸方向由杏A深度污水站調整至杏C深度污水站，同時杏B注水站和杏C注水站各啟1臺注水泵即可滿足杏A注水站停運后杏四～六區東部及東部過渡帶深度注水管網運行需求。

圖2 杏A注水站停運后污水調運示意圖

3 注水站停運后運行情況

杏A注水站和杏A深度污水站于2017年6月21日停運，杏B注水站和杏C注水站同期啟動注水泵，實際管網損失壓力如表6所示。可以看出，停運后深度注水系統注入能力能夠滿足下游注水系統需求。

表6 典型注水井實際壓力損失情況

由于注水站停運切換不可避免會導致注水系統波動，因此注水啟泵布局調整后，管理部門需要統籌協調上下游，既協調上游污水系統按照方案進行調運，同時需要安排注水站按照計劃進行切換。另外，更重要的是需要組織下游注水井管理人員加強巡檢保障終端注水井平穩運行。

杏A注水站停運后，深度注水系統啟泵布局進行調整，深度注水系統平均泵效降低0.1%，系統泵出水量下降1326 m3/d，泵水單耗降低0.02 kWh/m3，日節電1 878.5 kWh。同時，由于杏A注水站和杏A深度污水站停運，減少崗位用工19人，減員增效效果明顯。注水站停運前后深度注水系統運行情況見表7。

表7 杏A注水站停運前后深度注水系統運行情況

4 結論

1）隨著開發建設時間的推進，杏北油田深度注水系統管網具備較強連通性，可以打破以往注水站低負荷運行的狀態，關停部分注水站實現注水系統的高效運行。同時，在今后產能建設中，可以打破傳統站內獨立設置備用泵的方式，采用注水站間互為備用的方式保障注水系統運行。

2）在設計注水系統單站停運運行方案時，不僅要從下游注水井的壓力和水量需求分析，同時還要考慮上游污水系統調運的水量和水質是否能夠滿足注入系統要求。

3）在注水系統單站停運時，將會對注水管網壓力和水量產生波動，管理部門應統籌協調下游注水井管理人員，及時調整注水井壓力和水量，減小注水管網壓力和水量波動造成的影響，保障注水系統平穩運行。