外圍低滲透油田注水系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保措施探討

楊麗明（大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠）

1 能耗問題

1.1 站場負(fù)荷率降低

近年來，注水站的運行負(fù)荷率低、設(shè)備利用率低的情況日益明顯。截至2017年底，某廠負(fù)荷率低于50%的注水站有15個，占總注水站數(shù)的35%。分析原因主要有2個：部分小區(qū)塊產(chǎn)能遞減快，隨著開發(fā)調(diào)整、注水量降低后，機泵能力與注水量匹配不好[1]，多套機泵閑置，單臺在運的機泵仍需打回流；部分油田注水壓力上升快，已建注水系統(tǒng)不能滿足注水需求，導(dǎo)致欠注問題突出，注水站運行負(fù)荷降低。以A油田為例，該油田于2006年投入開發(fā)，注水壓力上升迅速，6年后欠注井?dāng)?shù)已達(dá)總注水井?dāng)?shù)的25%，且先后采取酸化、壓裂等措施，效果均不明顯，欠注井日益增多，欠注水量逐漸加大。目前欠注井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的44%，多數(shù)注水井關(guān)井停注，該油田3座注水站平均負(fù)荷率只有32%。

隨著開發(fā)時間的延長，部分站場出現(xiàn)機泵設(shè)置不匹配的情況，導(dǎo)致電能損失嚴(yán)重。另一方面，閑置機泵的數(shù)量增多，設(shè)備利用率降低，加大了設(shè)備的無形磨損，造成資源浪費。

1.2 管網(wǎng)適應(yīng)性下降

1.2.1 注水壓力差異大

由于地層物性差、邊部注水等原因，各注水井壓力各不相同，且相鄰井壓力差別較大，導(dǎo)致注水閥組截流損失嚴(yán)重。B油田注水壓力差異大的問題尤其突出，該油田平均注水壓力為17.7MPa，低壓注水井的注水壓力只有10MPa，而高壓注水井的注水壓力可達(dá)21MPa，甚至同一平臺的2口注水井的壓差可達(dá)到4MPa，低壓井需依靠閥門調(diào)節(jié)來保證正常生產(chǎn)，造成電能浪費[2]。

1.2.2 管道壓損增大

部分油田經(jīng)過多年的加密建設(shè)，系統(tǒng)的供水量增加、供水半徑增大，導(dǎo)致已建注水管網(wǎng)的壓力損失大幅度增加；隨著運行時間的延長，注水管網(wǎng)中的雜質(zhì)和異物增多，管道結(jié)垢嚴(yán)重，影響管道的正常通量。以B油田為例，注水系統(tǒng)內(nèi)的水井井?dāng)?shù)增加了52口，注水量上升1150m3/d，管網(wǎng)的供水半徑增大4.7km，注水管網(wǎng)的壓力損失高達(dá)4.5MPa，加重了管道壓損大的問題，降低了注水管網(wǎng)效率[3]。為了達(dá)到部分高壓注水井的注入壓力需求，就要提高注水站運行壓力，導(dǎo)致注水系統(tǒng)能耗上升[4]。

將2016年與2017年同期的能耗指標(biāo)進行對比，單耗從6.6kWh/m3上升到6.9kWh/m3，耗電量從77.9×104kWh上升到82.8×104kWh。

2 環(huán)保問題

外圍油田規(guī)模小，相對獨立的油田較多，污染源分散，所處環(huán)境的地形地貌相對復(fù)雜，治理和保護難度都比較大，給地面建設(shè)及生產(chǎn)運行造成較大的困難。

2.1 穿越環(huán)境敏感區(qū)

南部油田存在的普遍問題是通井道路兩側(cè)邊坡下為稻田地和蘆葦塘。近年來，隨著稻田地的不斷擴大，當(dāng)?shù)匦陆ㄔS多水渠為稻田地進行灌溉，以致已建的工藝管線緊鄰或直穿稻田地、灌溉水渠，一旦工藝管線穿孔產(chǎn)生泄漏，原油或含油污水外流勢必造成污染。

2.2 資源消耗大

外圍油田地處偏遠(yuǎn)，各油田分布零散，相距至少20km，交通不方便，建設(shè)項目在施工過程中的人力、器材、動力等方面的消耗和現(xiàn)場施工的大面積土地占用也會對生態(tài)環(huán)境造成較大影響。

2.3 含油污水富余

B油田建有聯(lián)合站1座，該站擔(dān)負(fù)著12個油田區(qū)塊的含水油處理、凈化油外輸任務(wù)，外輸至聯(lián)合站的產(chǎn)液在站內(nèi)進行分離處理，處理后的含油污水在本油田的注水系統(tǒng)回注。近年來，隨著產(chǎn)液含水升高、注水井欠注等問題的突出，B油田出現(xiàn)含油污水供注不平衡，富余水量靠本油田回注無法完全消耗的狀況，一旦含油污水外排會帶來環(huán)保隱患。

3 能耗方面的改進措施

3.1 取消低負(fù)荷注水站

聯(lián)合站周圍的小規(guī)模依托注水站多且距離較近，采用聯(lián)合站低壓供水、注水站升壓回注的工藝，多存在注水站負(fù)荷率低、設(shè)備閑置的情況。對于開發(fā)潛力有限且管道適應(yīng)性差的老區(qū)塊，可以取消注水站運行，采用聯(lián)合站高壓供水回注工藝，閑置設(shè)備利舊到其他區(qū)塊重復(fù)使用。提高了聯(lián)合站的運行負(fù)荷率，保證泵效在合理區(qū)間范圍內(nèi)，使設(shè)備能力得到充分利用，可有效解決設(shè)備閑置、資源浪費的問題。

外圍油田各區(qū)塊分布集中的相對少，采取這項措施具有一定的局限性，但對于開發(fā)潛力有限的老區(qū)塊是一項有力措施，能夠減少設(shè)備有形磨損和無形磨損，降低運行投資。

3.2 管線沖洗

定期做好注水干線沖洗工作，清除注水管網(wǎng)中的雜質(zhì)、異物，以減少管網(wǎng)阻力損失[5]。

3.3 分離高壓注水系統(tǒng)

外圍油田的各油田獨立且分布零散，注水管網(wǎng)的連通性差。因此，綜合考慮各油田欠注井的分布和壓力需求情況，遵循整體降壓和局部增壓合理搭配的原則，使注水站泵壓與所轄范圍內(nèi)的注水井井口壓力合理匹配，達(dá)到提高管網(wǎng)效率的目的[6]。

3.3.1 增壓注水

對于局部高壓井的注水壓力需求超過設(shè)計能力的情況，優(yōu)先考慮局部增壓注水工藝。

A油田注水系統(tǒng)是注水壓力上升快、已建系統(tǒng)設(shè)計能力不足的典型地區(qū)，欠注井分布零散，難以進行區(qū)域性治理；因此，實施局部增壓注水，并配合數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸至調(diào)度進行統(tǒng)一管理。以單臺排量30m3/d、增壓范圍5MPa的增壓泵為例，穩(wěn)定運行228天可累計增注4546m3，耗電3.0×104kWh，運行費用為1.95萬元；注水站降壓運行后，年節(jié)省運行費用43.9萬元。

3.3.2 分壓注水

隨著加密、改造措施的陸續(xù)實施，老油田注水系統(tǒng)的適應(yīng)性下降，管網(wǎng)壓力匹配程度下降，優(yōu)先考慮注水管網(wǎng)優(yōu)化，進行分壓注水。

B油田的注水系統(tǒng)運行時間近20年，供水半徑增大，注水量增多，已建注水管網(wǎng)的介質(zhì)流速快，水力損失大，不利于注水系統(tǒng)的經(jīng)濟、高效運行。因此，對已建注水系統(tǒng)實行分壓運行，可降低高壓系統(tǒng)注水量1898m3/d，年可節(jié)省電費60萬元。

4 環(huán)保方面的改進措施

考慮到生態(tài)影響具有涉及范圍廣、影響程度大、時間長、不可逆性的特點，在油田地面建設(shè)過程中，堅持預(yù)防優(yōu)先、治理為輔的原則，優(yōu)化選址選線方案，合理避讓生態(tài)敏感區(qū)，將項目建設(shè)的影響程度降至最低。

4.1 合理避讓敏感地區(qū)

近年來，逐步安排環(huán)保項目來解決河流水域穿越問題。對于道路周邊地形是稻田地、水渠等情況，進行規(guī)劃可行性論證，綜合考慮生態(tài)敏感性及經(jīng)濟合理性，優(yōu)先選擇生態(tài)影響最小的方案。

管道工程重視選線方案，以沿路敷設(shè)為主，盡量避開環(huán)境敏感區(qū)。對于管道必須從積水地區(qū)穿越的情況，采用鋼過橋穿越或水平定向鉆的方式進行處理，穿越管道采用鋼管，外加防護套管。

對于蓄洪區(qū)等敏感地區(qū)的管理，配備相應(yīng)的環(huán)境風(fēng)險事故處理裝備，如防滲布、圍油欄、鐵鍬等。巡檢發(fā)現(xiàn)油水泄漏時，及時找出泄漏點，在周圍鋪上防滲布，用土圍好，防止污油、污水?dāng)U散，必要時用裝滿土的編織袋打圍堰，防止污染面擴大；同時加強日常巡檢，特別加強汛期巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，杜絕環(huán)境污染事故的發(fā)生。

4.2 推廣應(yīng)用撬裝設(shè)施

外圍各油田區(qū)塊分布零散且偏遠(yuǎn)，采用撬裝設(shè)施后，在施工現(xiàn)場只需要進行設(shè)備安裝和線路連接即可，可以大大減少現(xiàn)場施工人員及器材、物資等多方面的消耗，縮小施工范圍，將臨時占地面積控制在最低限度，盡可能少地破壞地表植被和土壤，降低資源的消耗和土地占用對生態(tài)環(huán)境的影響。另外，撬裝設(shè)施具有結(jié)構(gòu)緊湊、重復(fù)利用性強且投資相對低的特點，有很好的經(jīng)濟性和環(huán)保優(yōu)勢[7]。

4.3 優(yōu)化調(diào)配富余污水

某廠自2011年起陸續(xù)對B油田富余污水進行優(yōu)化調(diào)配，通過采取系統(tǒng)調(diào)整、技術(shù)改造等措施，對富余污水進行轉(zhuǎn)注、外輸，最終實現(xiàn)油田間污水相互調(diào)用[8]。

4.3.1 轉(zhuǎn)注污水

優(yōu)先采取注水系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)整，將本油田某井區(qū)的部分注水井（注清水）轉(zhuǎn)注污水后，B油田富余的含油污水在本油田內(nèi)部可以完全消耗。

4.3.2 轉(zhuǎn)輸污水

由于B油田某井區(qū)滲透率低，可以回注污水的注水井有限，在富余污水量持續(xù)增大的情況下統(tǒng)籌規(guī)劃，建設(shè)B油田至C油田、D油田2條外輸線，共計45.8km，將B油田富余的含油污水外輸至C油田和D油田回注。新的污水供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)形成后，實現(xiàn)了含油污水的優(yōu)化調(diào)配，日可增注污水1416m3，使得富余的污水資源得到了很好的利用。另一方面，C油田和D油田由注清水改為回注污水后，可節(jié)約等量的地下水資源，年可節(jié)約304.94萬元。

在外輸管道的設(shè)計選線過程中，盡量避開農(nóng)田、林地、地表水體等，途經(jīng)溝渠處以鋼過橋的方式穿越，減少土地占用、植被破壞等帶來的生態(tài)影響，實現(xiàn)油田生產(chǎn)與區(qū)域經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。

沙漠綠島石西油田

5 結(jié)論

1）隨著油田開發(fā)的不斷深入，控制居高不下的注水系統(tǒng)能耗成為關(guān)注的重點。不同時期采取不同的改造措施和管理手段，從優(yōu)化機泵的匹配情況、調(diào)整管網(wǎng)的適應(yīng)性角度來挖掘注水系統(tǒng)內(nèi)部的節(jié)能潛力，一方面保證油田的開發(fā)效果，另一方面也可以降低注水系統(tǒng)運行費用，提高經(jīng)濟效益，有利于油田開發(fā)的經(jīng)濟高效運行。

2）生態(tài)環(huán)境影響的治理與油田開發(fā)相結(jié)合是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中共贏的選擇，所以，在地面建設(shè)過程中著力抓好治污減排，加大污染治理的工作力度，統(tǒng)籌安排減排項目，以追求經(jīng)濟和社會雙重效益為目標(biāo)，堅持走生態(tài)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的道路。