杏北油田深度水注水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行分析

王中專（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

1 現(xiàn)狀

杏北油田1966年投入開發(fā)，為保持地層壓力，同期實(shí)施注水。根據(jù)開發(fā)區(qū)塊地質(zhì)條件對(duì)水質(zhì)要求不同，逐步建成普通注水系統(tǒng)、深度注水系統(tǒng)、三采注入系統(tǒng)三大系統(tǒng)。其中深度注水系統(tǒng)根據(jù)開發(fā)需求，于1991年開始逐步建設(shè)，隨著東西部過渡帶和純油區(qū)二、三次加密井網(wǎng)開發(fā)逐步建設(shè)完善站庫及管網(wǎng)系統(tǒng)。

杏北油田已建成深度注水站11座，設(shè)計(jì)能力15.24×104m3/d，深度注水管網(wǎng)320.40 km，管轄深度注水系統(tǒng)注水井2876口。其中，杏北油田東、西部過渡帶建設(shè)深度注水站3座，設(shè)計(jì)注水能力4.32×104m3/d，純油區(qū)建設(shè)深度注水站8座，設(shè)計(jì)注水能力10.92×104m3/d，系統(tǒng)平均運(yùn)行負(fù)荷率59.7%。

2 停運(yùn)1座注水站的分析

根據(jù)表1可知，杏北油田深度注水系統(tǒng)不同區(qū)域注水站運(yùn)行負(fù)荷不同，其中，純油區(qū)負(fù)荷率69.2%，相對(duì)適中；東、西部過渡帶區(qū)域平均負(fù)荷率48.9%，尤其東部過渡帶區(qū)域內(nèi)2座注水站平均運(yùn)行負(fù)荷率約為45.8%，負(fù)荷率偏低。為提高系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷[1]，結(jié)合杏北油田深度水注水站布局分布以及注水管網(wǎng)連通性，提出停運(yùn)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(tǒng)現(xiàn)狀

杏A注水站和杏A深度污水站停運(yùn)會(huì)產(chǎn)生兩方面問題，一是注水站停運(yùn)導(dǎo)致相應(yīng)區(qū)域內(nèi)深度注水管網(wǎng)壓力降低、水量減少，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)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(yùn)導(dǎo)致其上游處理的普通污水無法外輸處理，出現(xiàn)污水過剩的問題。

針對(duì)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(qū)域供高壓水，而相應(yīng)的注水站又需要污水系統(tǒng)調(diào)運(yùn)補(bǔ)充深度污水，以滿足其水源需求。因此，為實(shí)現(xiàn)深度注水系統(tǒng)停站優(yōu)化運(yùn)行，從注水運(yùn)行和污水調(diào)運(yùn)兩方面分析可行性。

2.1 下游注水系統(tǒng)分析

杏A注水站所在的杏四～六區(qū)東部及東部過渡帶區(qū)域主要有杏?xùn)|北段、杏?xùn)|南段、杏四區(qū)三排、杏四區(qū)四排、杏五區(qū)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(guān)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(shí)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(yuǎn)。因此提出理想化假設(shè)，由杏B注水站為杏?xùn)|北段和杏?xùn)|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(tǒng)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(jì)算相鄰注水站是否能夠滿足注水壓力需求。

由于注水管網(wǎng)水力計(jì)算較為復(fù)雜，同時(shí)實(shí)際生產(chǎn)注水管網(wǎng)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(wǎng)上，建立杏A注水站區(qū)域簡化深度注水管網(wǎng)示意圖見圖1所示。

圖1 杏A注水站管網(wǎng)布局

若各注水站管壓達(dá)到設(shè)計(jì)壓力16.00 MPa，通過軟件計(jì)算可得，深度注水管網(wǎng)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(dá)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(yùn)后將減少注水量約1.21×104m3/d，為保障區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)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(chǎn)運(yùn)行情況見表4，由表中數(shù)據(jù)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(yùn)后的注水量需求。

表4 杏A注水站相鄰注水站運(yùn)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(qū)東部及東部過渡帶深度注水管網(wǎng)需求[5]，因此注水系統(tǒng)能力能夠滿足杏A注水站停運(yùn)后區(qū)域注水管網(wǎng)運(yùn)行。

2.2 上游污水調(diào)運(yùn)分析

杏A深度污水站隨著杏A注水站停運(yùn)而停運(yùn)，因此其1.21×104m3/d處理污水需要調(diào)整到其它污水站處理，同時(shí)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(qū)域內(nèi)污水處理站能力見表5所示。

表5 杏A注水站區(qū)域內(nèi)污水站運(yùn)行情況

通過對(duì)區(qū)域內(nèi)污水系統(tǒng)管網(wǎng)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(guān)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(guān)系，由此可以將原杏A注水站來水通過以上兩個(gè)渠道調(diào)入相應(yīng)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(diào)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(diào)整至杏C深度污水站，同時(shí)杏B注水站和杏C注水站各啟1臺(tái)注水泵即可滿足杏A注水站停運(yùn)后杏四～六區(qū)東部及東部過渡帶深度注水管網(wǎng)運(yùn)行需求。

圖2 杏A注水站停運(yùn)后污水調(diào)運(yùn)示意圖

3 注水站停運(yùn)后運(yùn)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(yùn)，杏B注水站和杏C注水站同期啟動(dòng)注水泵，實(shí)際管網(wǎng)損失壓力如表6所示?？梢钥闯?，停運(yùn)后深度注水系統(tǒng)注入能力能夠滿足下游注水系統(tǒng)需求。

表6 典型注水井實(shí)際壓力損失情況

由于注水站停運(yùn)切換不可避免會(huì)導(dǎo)致注水系統(tǒng)波動(dòng)，因此注水啟泵布局調(diào)整后，管理部門需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)上下游，既協(xié)調(diào)上游污水系統(tǒng)按照方案進(jìn)行調(diào)運(yùn)，同時(shí)需要安排注水站按照計(jì)劃進(jìn)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(qiáng)巡檢保障終端注水井平穩(wěn)運(yùn)行。

杏A注水站停運(yùn)后，深度注水系統(tǒng)啟泵布局進(jìn)行調(diào)整，深度注水系統(tǒng)平均泵效降低0.1%，系統(tǒng)泵出水量下降1326 m3/d，泵水單耗降低0.02 kWh/m3，日節(jié)電1 878.5 kWh。同時(shí)，由于杏A注水站和杏A深度污水站停運(yùn)，減少崗位用工19人，減員增效效果明顯。注水站停運(yùn)前后深度注水系統(tǒng)運(yùn)行情況見表7。

表7 杏A注水站停運(yùn)前后深度注水系統(tǒng)運(yùn)行情況

4 結(jié)論

1）隨著開發(fā)建設(shè)時(shí)間的推進(jìn)，杏北油田深度注水系統(tǒng)管網(wǎng)具備較強(qiáng)連通性，可以打破以往注水站低負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)，關(guān)停部分注水站實(shí)現(xiàn)注水系統(tǒng)的高效運(yùn)行。同時(shí)，在今后產(chǎn)能建設(shè)中，可以打破傳統(tǒng)站內(nèi)獨(dú)立設(shè)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(tǒng)運(yùn)行。

2）在設(shè)計(jì)注水系統(tǒng)單站停運(yùn)運(yùn)行方案時(shí)，不僅要從下游注水井的壓力和水量需求分析，同時(shí)還要考慮上游污水系統(tǒng)調(diào)運(yùn)的水量和水質(zhì)是否能夠滿足注入系統(tǒng)要求。

3）在注水系統(tǒng)單站停運(yùn)時(shí)，將會(huì)對(duì)注水管網(wǎng)壓力和水量產(chǎn)生波動(dòng)，管理部門應(yīng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)下游注水井管理人員，及時(shí)調(diào)整注水井壓力和水量，減小注水管網(wǎng)壓力和水量波動(dòng)造成的影響，保障注水系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。