注水系統(tǒng)管網(wǎng)改造技術(shù)研究與應(yīng)用

王旭 劉立恒 呂鵬飛 楊瀛 葛地

【摘要】隨著目前油田注水規(guī)模越來(lái)越大，注水的動(dòng)態(tài)控制難度也越來(lái)越大，這就造成地面工程系統(tǒng)和注水動(dòng)態(tài)控制很難適應(yīng)，隨著矛盾日漸突出，注水能耗也在逐漸增大，而能耗問(wèn)題已經(jīng)逐漸影響到了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，對(duì)企業(yè)的利潤(rùn)構(gòu)成直接威脅，成為國(guó)內(nèi)很多企業(yè)需要立即解決的技術(shù)問(wèn)題。本文簡(jiǎn)單介紹一下國(guó)內(nèi)注水系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，然后介紹了一些主要的技術(shù)和改造方案。

【關(guān)鍵詞】注水系統(tǒng)管網(wǎng) 改造技術(shù) 運(yùn)行效率

目前國(guó)內(nèi)油田的注水系統(tǒng)一般由注水井、注水站和主水管網(wǎng)三部分組成。注水系統(tǒng)的效率指標(biāo)有很多因素組成，其中最為重要的兩個(gè)因素就是注水泵的效率和管網(wǎng)的效率，電機(jī)效率的變化一般很小，幾乎可以忽略不計(jì)。注水泵的效率和管網(wǎng)的效率關(guān)系密切，兩者的匹配程度決定了注水系統(tǒng)的效率。兩者匹配合理程度高時(shí)，系統(tǒng)的能耗就非常低；反之，系統(tǒng)的能耗就會(huì)急劇增加。

1 國(guó)內(nèi)注水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀分析

隨著油田的開(kāi)發(fā)，很多有天逐漸進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期，油田的注水規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致注水動(dòng)態(tài)控制的難度也越來(lái)越大，注水的地面工程與注水動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)越來(lái)越不能適應(yīng)，矛盾日漸突出，注水的能耗問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，很多油田的能耗還在逐漸的增加，甚至導(dǎo)致企業(yè)的成本增加，威脅著企業(yè)利潤(rùn)的增長(zhǎng)，成為各大油田必須馬上解決的重要技術(shù)問(wèn)題。油田注水系統(tǒng)存在的一些里的問(wèn)題，主要原因有：油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入后期，許多區(qū)塊都需要注水，但是前期沒(méi)有注水系統(tǒng)的建設(shè)。另外，隨著注井?dāng)?shù)增加，注水井的水量也在增加，一些注水站的注水能力面臨困境。而且很多注水站的設(shè)備老化，注水泵效率下降，能耗上升，已經(jīng)不能維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)了。除此以外，主水管網(wǎng)的結(jié)垢非常嚴(yán)重，管損也在增加，導(dǎo)致管網(wǎng)的效率降低，配水間的設(shè)備老化腐蝕嚴(yán)重，一些閥門(mén)甚至已經(jīng)不能打開(kāi)，一些管網(wǎng)和管線腐蝕也很?chē)?yán)重，出現(xiàn)了穿孔等情況?？傮w上來(lái)看，大部分油田都面臨著注水系統(tǒng)的改造問(wèn)題，但是目前各大油田的注水系統(tǒng)盡管面臨困難，但是還是可以繼續(xù)維持生產(chǎn)的，只不過(guò)是成本和能耗都在增加。為了改變這一困境，油田必須降低地面運(yùn)行成本，對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高運(yùn)行效率，對(duì)地面系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化調(diào)整，解決地面配套系統(tǒng)存在的諸多問(wèn)題。

2 主要問(wèn)題及改進(jìn)措施

2.1 注水系統(tǒng)效率低下

目前很多油田都進(jìn)行了部分系統(tǒng)的改進(jìn)，油田的注水系統(tǒng)效率也是得到了較大的提高，但是就總體情況而言，國(guó)內(nèi)的水平比國(guó)外還是低了一兩個(gè)百分點(diǎn)。主要的原因是國(guó)內(nèi)各大油田主要油井的注水壓力的壓力差較大。如一些大中型油田區(qū)塊有注水井 777口，其中注水壓力10—24MPa，其壓力波動(dòng)范圍較大，由于注水壓力差異較大，注水泵壓很難與注水壓力匹配，造成干壓損失大，雖然已做了大量分壓注水，增壓注水的改造工作，并取得了一定的成果，但如果將注水壓力系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)分，達(dá)到降低注水泵壓，減少干壓損失，需要投入大量的資金，同時(shí)也增加了管理難度，使綜合經(jīng)濟(jì)效益低，客觀上限制了注水系統(tǒng)效率的提高；二是由于注水量的變化，注水站泵型單一，難以進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，造成部分高壓水站內(nèi)打回流；三是由于注水負(fù)荷不均勻，造成部分干線負(fù)荷過(guò)重，水力損失過(guò)大。

2.2 合理有效的改進(jìn)措施

對(duì)于安裝 DF300 型泵的注水站應(yīng)繼續(xù)對(duì)站內(nèi)進(jìn)行改造，安裝1—2臺(tái)小排量注水泵，便于水量調(diào)節(jié)，減少站內(nèi)回流，對(duì)于柱塞式泵的注水站應(yīng)加強(qiáng)變頻裝置的應(yīng)用，對(duì)于泵拆級(jí)改造的注水站應(yīng)靠降低注水泵泵壓，使單泵排量得到提高，合理配置注水泵進(jìn)出管線，以提高注水泵運(yùn)行的可靠性。由于部分油田注水量的減少，造成建設(shè)規(guī)模超過(guò)實(shí)際注水量，因此要合理調(diào)配注水站負(fù)荷，對(duì)于有多座注水站運(yùn)行的油田，減少注水站運(yùn)行數(shù)量調(diào)整注水管網(wǎng)，將水利損失大的干線的負(fù)荷調(diào)整到負(fù)荷小的干線上，提高注水站自動(dòng)化監(jiān)控程度，根據(jù)站外負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)注水泵運(yùn)行參數(shù)，使泵運(yùn)行在高效區(qū)，繼續(xù)推廣增壓注水工藝，降低系統(tǒng)壓力，提高系統(tǒng)效率。

3 改造方案

3.1 注水泵節(jié)能改造

注水系統(tǒng)效率的高低很大程度上取決于機(jī)泵效率，就目前技術(shù)而言，柱塞泵的泵效都在68左右，而一般高壓注水離心泵的最高效率不超過(guò)73，所以選擇高效注水泵是提高注水系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。隨著油區(qū)含水的增加，原來(lái)的注水泵已不適應(yīng)油田注水需求，需進(jìn)行改造，依據(jù)壓力分布，將原來(lái)很多舊注水站的3臺(tái)高壓離心泵更換為5臺(tái)柱塞泵，配套柱塞泵變頻調(diào)速，設(shè)計(jì)為控制以注水壓力參數(shù)的恒壓注水自動(dòng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)閉環(huán)控制，杜絕回流，解決注水站大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象。很多注水站是一座運(yùn)行十多年年的老站，其注水系統(tǒng)改造選擇高效柱塞泵配套變頻技術(shù)，既解決了多年來(lái)工藝和電氣部分存在的安全隱患，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，杜絕高壓水回流，又達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

3.2 攻欠增注工藝的優(yōu)化改進(jìn)

國(guó)內(nèi)的很多油田存在長(zhǎng)期注污水的問(wèn)題，導(dǎo)致巖石表面形成了水濕，致使水流阻力大大增加。除此以外，不合格的注入污水也很容易導(dǎo)致油層深部的堵塞，這也是以前增注工藝有效率高但有效期短的原因。“洗清解穩(wěn)”增注工藝，延長(zhǎng)有效期對(duì)此，針對(duì)堵塞類(lèi)型和油藏特點(diǎn)，不斷引進(jìn)新技術(shù)，并改進(jìn)酸液配方，改進(jìn)增注工藝。創(chuàng)新性地提出“洗清解穩(wěn)”增注工藝，即在炮眼附近實(shí)施高濃度酸洗浸泡；再擠入油層清洗劑解除有機(jī)垢，根據(jù)堵塞情況實(shí)施不同配方的多級(jí)注入工藝；最后穩(wěn)定粘土及巖石表面，降低摩阻。探討性應(yīng)用聚硅納米增注工藝以Si02為主要成份的聚硅納米材料具有極強(qiáng)憎水親油能力、強(qiáng)大吸附能力，它能夠有效擴(kuò)大孔隙半徑，大幅度降低水流阻力，避免水化現(xiàn)象發(fā)生，防止礦物吸水膨脹分散與運(yùn)移，從而達(dá)到增注目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

油田開(kāi)發(fā)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，包括了油田開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段，對(duì)油田開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)技術(shù)也是一個(gè)從認(rèn)識(shí)到實(shí)踐，再?gòu)膶?shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)新技術(shù)的過(guò)程，是各項(xiàng)技術(shù)不斷深入的過(guò)程。大部分油田都面臨著注水開(kāi)發(fā)不斷深入，油藏內(nèi)部注采關(guān)系日趨復(fù)雜的問(wèn)題，對(duì)油藏必須重新認(rèn)識(shí)，及時(shí)總結(jié)，搞清楚地層的連接狀況，加強(qiáng)注采井的建設(shè)，努力改善油田的開(kāi)發(fā)效果。井下注水工藝的綜合配套是改善油藏開(kāi)發(fā)效果的有效途徑，同時(shí)必須以?xún)?chǔ)層特點(diǎn)為基礎(chǔ)。為了解決油田面臨的一系列的管網(wǎng)系統(tǒng)問(wèn)題，各大油田需要對(duì)主水管網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)的改造，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，使油田的開(kāi)發(fā)進(jìn)入良性循環(huán)。

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