淺談油田壓裂供水系統(tǒng)的應用

孫斌，許雪松

（克拉瑪依市禹榮有限責任公司，新疆 克拉瑪依834000）

1 油田壓裂供水的要求和現(xiàn)狀

油井壓裂用水量非常大，一口直井壓裂8～10級，平均用液量約為1萬m3，一口水平井壓裂20～30級，平均用水量為2～3萬m3。壓裂作業(yè)需要間歇性用水，用水量波動加大，最大峰值用水量達到8～10m3/min，一次連續(xù)性壓裂用水量約1500m3。要求必需有較大的水量儲備，保證不間斷連續(xù)性補水。原采用水罐車拉運，現(xiàn)場需要調(diào)配30m3水罐車30輛才能滿足900m3的罐容儲量，罐車拉運對車輛性能和道路要求較高，作業(yè)現(xiàn)場各類設(shè)備較多，作業(yè)安全不易保障，大批大型車輛往來運輸?shù)缆菲茐膰乐兀瑢χ苓叺纳鷳B(tài)環(huán)境也造成了很大影響。依靠罐車拉運供水，嚴重制約了油田開發(fā)的速度。為滿足油田開發(fā)提速的要求，保障壓裂作業(yè)的安全高效實施，我們探索新型模塊化集中供水的模式。

2 油田壓裂供水系統(tǒng)的設(shè)計和運行

油田壓裂供水系統(tǒng)的設(shè)計必須了解當?shù)氐乃Y源情況，向當?shù)厮畡詹块T申報階段性的水資源使用計劃，根據(jù)當?shù)厮畡詹块T的批復確定各類水資源的開采使用量。

壓裂集中供水的要求：模塊化設(shè)計撬裝組合，泵、配電箱、閥門組件，方便安裝、拆卸及調(diào)運。輸水管道使用輕質(zhì)管材，采用快速接頭，適用性強，便于快速安裝、拆卸，便于倒運調(diào)遷。

2.1 泵站的選址要求

利用地表水應選擇合適的位置設(shè)置泵站，泵站的標高應高于水面最高水位1m以上，不能選在水流沖刷區(qū)和洪澇淹沒區(qū)，安裝位置應交通便利，便于操作，便于設(shè)備安裝調(diào)遷及維護保養(yǎng)。開采地下水，采用水源井抽取地下水，選址也遵循地表水泵站選址的原則。

2.2 泵的選型和配置

泵的選擇要求性能穩(wěn)定、可靠、適用性強。地表水宜采用離心泵，流量應根據(jù)該區(qū)塊用水高峰期日平均用水量來確定。泵的揚程應按照供水區(qū)域的地形高差、輸水距離以及系統(tǒng)水頭損失來確定。泵站系統(tǒng)應采取用備結(jié)合的方式，防止發(fā)生設(shè)備故障中斷系統(tǒng)供水。

2.3 輸水管材及管件的選擇

輸水管材應選擇適用性強、耐腐蝕、輕質(zhì)、便于安拆、運輸?shù)牟牧?。宜選用的材料有HDPE管、TPU平行軟管，在油田開發(fā)周期較長的區(qū)塊相對固定的主管線宜采用HDPE管，可以選擇地面敷設(shè)或淺埋敷設(shè)，管線連接可根據(jù)移動的頻次選擇連接方式，2～3年固定不動的管道一般采用熱熔焊接，拆裝頻繁、移動較多的管道采用法蘭連接。經(jīng)常移動安拆頻繁的輸水支線宜采用TPU平行軟管，可采用轉(zhuǎn)移支架收卷調(diào)運，接頭采用快速接頭或法蘭接頭，便于安裝拆卸。

2.4 蓄水池設(shè)置

鉆井壓裂用水量很大，單口井的壓裂用水量達2～3萬m3，峰值流量達到8～10m3，需要根據(jù)壓裂作業(yè)的節(jié)奏間歇性地供水?，敽吞飳儆诟珊等彼牡貐^(qū)，水資源匱乏，各區(qū)塊的水源供給無法滿足該區(qū)塊峰值的用水流量，需修建蓄水池進行調(diào)蓄。根據(jù)區(qū)域水源情況和用水量要求修建固定或移動的蓄水池。一般固定蓄水池容積在2～3萬m3，為周邊井位進行階段性地蓄水，可以滿足一口井壓裂用水量。固定蓄水池需要為該區(qū)塊提供3～5年的階段性供水服務，采用半挖半填方式，并做好防滲和安全防護措施[1]。移動蓄水池容積為1000～1500m3，作為一個壓裂作業(yè)面調(diào)峰蓄水設(shè)施，同時可以滿足1級的壓裂供水量。移動蓄水池可以為1～2個壓裂作平臺的壓裂供水服務，移動蓄水池應便于安裝拆卸倒運，防滲可靠。

2.5 壓裂供水系統(tǒng)運行

開發(fā)區(qū)塊需修建固定蓄水池的片區(qū)，壓裂準備工作需提前20天完成蓄水池修建，根據(jù)鉆井壓裂計劃提前5天進行壓裂供水準備工作，主要內(nèi)容包括：移動蓄水池安裝、機電設(shè)備安裝、管線安裝、運行調(diào)試、蓄水。

各區(qū)塊壓裂作業(yè)前應將各級蓄水池蓄滿，儲備壓裂施工的峰值用水量。壓裂施工過程中不間斷地向壓裂作業(yè)面輸水，確保壓裂作業(yè)的連續(xù)性。壓裂收尾階段，即壓裂施工最后兩級，應控制移動蓄水池的水量，根據(jù)預計用水量調(diào)節(jié)蓄水量，防止余量過大產(chǎn)生二次倒運。

3 油田壓裂集中供水前景及展望

隨著油田鉆采技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，油田壓裂供水系統(tǒng)還需不斷改進和提高，輸送范圍向更遠距離擴展，系統(tǒng)施工更方便，移動速度更快捷，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、各類復雜自然氣候條件下正常運行，向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，為油田開發(fā)、產(chǎn)能提升保駕護航。