WD區(qū)塊注水管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究

王飛，唐金成

（長慶油田分公司第八采油廠吳定采油作業(yè)區(qū)，西安 710021）

1 WD區(qū)塊注水基本概況

WD采油作業(yè)區(qū)位于陜西省吳起縣境內(nèi)，地處鄂爾多斯盆地西部，海拔在1233～1809米，地貌屬黃土高原梁狀丘陵溝壑區(qū)，地形條件復(fù)雜。

2 WD區(qū)塊注水存在的問題

①隨著產(chǎn)建滾動開發(fā)，未配套建設(shè)合理注水系統(tǒng)，依靠原有系統(tǒng)，導(dǎo)致分支變多，管網(wǎng)復(fù)雜。

②路徑曲折迂回，里程長，壓損大。

③各油藏注水井混系統(tǒng)注水，注水油壓差值大，爭水問題嚴重，儀表損耗速度較快。

3 注水管網(wǎng)的優(yōu)化分析

根據(jù)分級優(yōu)化的策略，將注水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計問題分為中間站(包括注水站和配水閥組)站址的優(yōu)化、注水管網(wǎng)的布局優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化三個子問題。對每個子問題建立相應(yīng)的模型，并采用有效的方法求解。注水管網(wǎng)屬于二級管網(wǎng)，注水泵站以及注水井口都可以與管網(wǎng)連接。因此要對管網(wǎng)進行優(yōu)先處理。可以用多級目標的優(yōu)化方式，將注水管網(wǎng)視為一個動力系統(tǒng)。同時，注水泵站是其中源點，而注水井口本身也是可以看成是諸多的井口，這樣就要將每個節(jié)點進行連接，形成樹狀。

4 注水管網(wǎng)的優(yōu)化技術(shù)

4.1 基于能量利用率分析的分壓注水改造技術(shù)

4.1.1 管網(wǎng)系統(tǒng)用能情況

拋開注水系統(tǒng)能量理論計算，結(jié)合現(xiàn)場實際得出：泵是為將原動機所做的功轉(zhuǎn)換成被輸送流體壓力和流體的動能，所以提出單位水量所具有能量的概念，計算注水站分水器干線出口及閥組前后能量[1]。

4.1.2 實例分析

選取T5注的2#干線與T7注1#干線進行對比，T5注2#干線為樹形拓撲管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同時，T5注2#干線所轄井平均注水壓差在2.0MPa以內(nèi)；T7注1#干線為環(huán)形拓撲管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同時，T7注1#干線所轄井平均注水壓差在3.0MPa左右。

計算系統(tǒng)能量后：相對T7注1#干線注水系統(tǒng)效率，T5注2#干線注水系統(tǒng)能量利用率較高。在總能量損失中，注水井控制閥能量損失占50.8%，管網(wǎng)能量損失占11.56%。能量損失主要環(huán)節(jié)井口控制閥，次之為管網(wǎng)形態(tài)。因此，降低注水系統(tǒng)能耗，關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于降低注水井控制閥壓損及管網(wǎng)形態(tài)。

4.2 基于干線水量分布的管徑優(yōu)化技術(shù)

4.2.1 管損與管徑關(guān)系分析

注水量對注水管網(wǎng)管損影響比較大，從管損計算公式可以看出，注水管網(wǎng)管損h與注水量Q的2次方成正比，注水量越大，管網(wǎng)管損越大。

式中，Q為干線的注水量（m3/d）。

注水量的分布情況是由注水站的選址位置決定的，注水站選址必須考慮的因素有區(qū)域注水井的分布，同時，針對管徑受限的管網(wǎng)，可升級管線，或者鋪設(shè)輔線來解決問題[2]。

4.2.2 實例效果分析

T5注4#干線改造前為φ76無縫鋼管，轄注水井42口，干線配注量765m3/d，管損4.5MPa，通過對T5注水系統(tǒng)4#干線鋪設(shè)輔線改造，注水管網(wǎng)管損平均降低了3.5MPa，效果顯著。

T8注W16-28干線改造前為φ76無縫鋼管，轄注水井32口，干線配注量542m3/d，管損3.5MPa，通過對T8注水系統(tǒng)W16-28干線鋪設(shè)輔線改造，注水管網(wǎng)管損平均降低了3.0MPa，效果顯著。

5 認識及建議

5.1 認識

①注水系統(tǒng)關(guān)系到采油效率的高低，在油田的實際生產(chǎn)中注水系統(tǒng)承擔著非常關(guān)鍵的作用，當下油田生產(chǎn)面臨著諸多的社會壓力，要實現(xiàn)生產(chǎn)效率以及質(zhì)量的提升，就要在各方面進行優(yōu)化，地面注水是其中的重點與關(guān)鍵部分。

②以注水系統(tǒng)能量利用率最高、管理難度最低原則，注水管網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)中以樹形拓撲結(jié)構(gòu)為最優(yōu)。

③在機泵效率提高有一定限度的情況下，注水節(jié)能主要是解決配水間與井口壓差過大的問題。

④注水管線鋪設(shè)時，需充分考慮所轄片區(qū)注水井水量大小。

5.2 建議

①注水系統(tǒng)建設(shè)時，需統(tǒng)一規(guī)劃部署，同時兼顧原系統(tǒng)優(yōu)化，避免簡單插接。

②鋪設(shè)注水干線時，以樹形拓撲結(jié)構(gòu)為主，盡量避免干線串接。

③建設(shè)、優(yōu)化注水管網(wǎng)時，可考慮按油藏或注水壓力相近原則規(guī)劃管網(wǎng)系統(tǒng)，避免井間注水壓差大而造成的能量損失。

④因滾動開發(fā)造成的干線負荷增大，干線水量分布超過管徑最大通過水量時，需相應(yīng)的升級對應(yīng)管段管線或鋪設(shè)輔線。