油田地面注水系統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)分析

于力 (大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司，黑龍江 大慶 163114)

1 當(dāng)前階段中油田地面注水系統(tǒng)存在問(wèn)題分析

自改革開(kāi)放以來(lái)，在國(guó)家相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略大力支持下，我國(guó)經(jīng)濟(jì)獲得了飛速發(fā)展。與此同時(shí)，針對(duì)在科技方面所存在的落后性問(wèn)題，提出了“科技興國(guó)戰(zhàn)略”，大幅度提升了我國(guó)技術(shù)發(fā)展水平。近年來(lái)在油田生產(chǎn)活動(dòng)中，生產(chǎn)開(kāi)發(fā)技術(shù)方面所取得的成就越來(lái)越突出，相應(yīng)的，也推動(dòng)了注水系統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)指標(biāo)的提升。根據(jù)相關(guān)調(diào)查和研究可以發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)階段油田生產(chǎn)活動(dòng)中，存在著能耗過(guò)高、經(jīng)濟(jì)效益較差的問(wèn)題，從而嚴(yán)重限制了其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。若想針對(duì)性解決該方面所出現(xiàn)的問(wèn)題，幫助油田企業(yè)獲得更大經(jīng)濟(jì)效益，減少不必要的成本支出，減少不必要的能源消耗，便需要根據(jù)油田注水系統(tǒng)中所存在的問(wèn)題進(jìn)行深度分析。將此作為基礎(chǔ)，對(duì)其中所利用的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化和調(diào)整[1]。

從注水系統(tǒng)使用特點(diǎn)來(lái)看，設(shè)備使用年限較高時(shí)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中便會(huì)出現(xiàn)能耗過(guò)高的問(wèn)題，其效率便相對(duì)較低。另外，受制于經(jīng)濟(jì)因素、科技因素的影響，我國(guó)現(xiàn)階段所開(kāi)展的注水作業(yè)中，在注水設(shè)備能力和地層匹配度方面，存在著不相符的問(wèn)題。針對(duì)該方面問(wèn)題，生產(chǎn)運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)采用高壓打回流的方式，實(shí)現(xiàn)二者之間的平衡。但任何事物的發(fā)展都需要從兩個(gè)角度分析，在正視到這種方法優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也需要看到其中所存在的弊端。在這種運(yùn)行模式下，會(huì)造成能耗增加和注水單耗增高。為提升注水系統(tǒng)整體運(yùn)行效率，部分企業(yè)會(huì)對(duì)老注水井進(jìn)行優(yōu)化性調(diào)整，但在提高系統(tǒng)效率的同時(shí)，又出現(xiàn)注水半徑過(guò)大和部分注水井由于地層結(jié)構(gòu)和滲透率不同，隨著注水時(shí)間的延長(zhǎng)，導(dǎo)致部分注水壓力不足的問(wèn)題，以及個(gè)別井單井閥門(mén)節(jié)流控制過(guò)大，能耗損失大的問(wèn)題。在實(shí)際工作中，為了針對(duì)性解決該方面的問(wèn)題，很多企業(yè)在實(shí)際工作中都會(huì)著重加強(qiáng)對(duì)開(kāi)發(fā)方案的重視，按照階段性調(diào)整的開(kāi)發(fā)方案，對(duì)注水設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使注水設(shè)備能力和壓力與開(kāi)發(fā)方案相匹配。另外，油藏儲(chǔ)層本身具有一定的非均質(zhì)性，不同的注水井之中注水壓力會(huì)存在一定差異，利用相同注水壓力很可能會(huì)導(dǎo)致在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)單井閥門(mén)節(jié)流控制過(guò)大的狀況，而針對(duì)注水過(guò)程中存在的功率過(guò)?，F(xiàn)象，為了能夠?qū)崿F(xiàn)注采平衡，還必須要打回多余流量，從而使得注釋系統(tǒng)運(yùn)行效率降低，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，必須要充分結(jié)合油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案對(duì)注水設(shè)備進(jìn)行合理調(diào)整。但在人工調(diào)整方式運(yùn)用的過(guò)程中，很難做到完全匹配，尤其是連網(wǎng)注水系統(tǒng)，各注水站的注水泵調(diào)整運(yùn)行情況往往要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的嘗試才能確定，有一定的延后性，無(wú)法做到及時(shí)準(zhǔn)確。因此需要充分認(rèn)識(shí)到上述各方面問(wèn)題對(duì)其所產(chǎn)生的影響，結(jié)合具體情況，對(duì)問(wèn)題展開(kāi)深入分析。借助多種注水系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)的積極作用，進(jìn)一步提升開(kāi)采效率，降低能源的消耗。

圖1 注水井的作用

2 注水系統(tǒng)中的注水管網(wǎng)優(yōu)化分析

2.1 注水系統(tǒng)中的注水管網(wǎng)優(yōu)化原理分析

從注水系統(tǒng)本身特點(diǎn)來(lái)看，其具備了較為明顯的復(fù)雜性特征。若想從整體上實(shí)現(xiàn)對(duì)注水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，是一項(xiàng)難度極大的工作。注水泵、注水管網(wǎng)和注水井是注水系統(tǒng)的重要組成部分，其中注水管網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)注水井和注水泵站的有效連接發(fā)揮重要作用，有針對(duì)性按照各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)注水管網(wǎng)進(jìn)行分析及優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)的整體規(guī)劃，將其和泵站以及注水井口進(jìn)行有效連接，從而形成“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”。在實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)本身的優(yōu)化運(yùn)行和提升效率的同時(shí)，可以指導(dǎo)上游注水站的開(kāi)泵方案優(yōu)化，以及結(jié)合開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)對(duì)注水井壓力進(jìn)行分析，采取不同的運(yùn)行方式，均可以有效地控制注水系統(tǒng)整體能耗，從而幫助油田企業(yè)獲得更大經(jīng)濟(jì)效益[2]。

2.2 注水系統(tǒng)中的注水線路規(guī)劃設(shè)計(jì)分析

從注水管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，其由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組合而成，在不同節(jié)點(diǎn)上，為了完成不同需求的工作，會(huì)存在著多個(gè)分支路線。在各個(gè)線路上，都會(huì)存在著注水井口、注水管線以及注水泵三個(gè)極為重要的組成部分。對(duì)于操作人員而言，需要針對(duì)其中所存在的不同數(shù)據(jù)路線進(jìn)行科學(xué)化分析。當(dāng)完成線路科學(xué)化、合理化分配之后，形成多個(gè)節(jié)點(diǎn)。從整體角度進(jìn)行分析，注水線路屬于其中的二級(jí)結(jié)構(gòu)。從其特點(diǎn)角度進(jìn)行分析，在一級(jí)結(jié)構(gòu)中，其放射狀特征較為明顯，在具體應(yīng)用過(guò)程中，需要將一級(jí)結(jié)構(gòu)和二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效鏈接。從油田地面注水系統(tǒng)特點(diǎn)角度進(jìn)行分析，其復(fù)雜性特征較為明顯。對(duì)此，在進(jìn)行該部分操作時(shí)，便需要相關(guān)工作人員對(duì)所使用的注水管網(wǎng)模式、線路分布特征進(jìn)行綜合性分析。針對(duì)其中可能會(huì)出現(xiàn)規(guī)格交叉點(diǎn)、支點(diǎn)進(jìn)行明確，從而進(jìn)一步提升注水作業(yè)的合理性和科學(xué)性。需要注意的是，注水井點(diǎn)的設(shè)置也是其中一項(xiàng)極為重要的工作環(huán)節(jié)。在確定注水井點(diǎn)工作時(shí)，需要對(duì)井站之間的壓力差進(jìn)行合理化控制，讓其保持在相對(duì)較為合理的狀態(tài)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)壓力的有效調(diào)節(jié)，在全面提升油田注采開(kāi)發(fā)效率的同時(shí)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)注水開(kāi)發(fā)成本的有效控制。 注水線路優(yōu)化是整個(gè)油田地面注水系統(tǒng)優(yōu)化中非常重要的環(huán)節(jié)，在實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化處理的過(guò)程中必須要對(duì)注水線路進(jìn)行全面考察評(píng)估，從經(jīng)濟(jì)性、高效性、技術(shù)性等幾個(gè)方面進(jìn)行合理規(guī)劃[3]。

2.3 注水系統(tǒng)中的注水管網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化分析

若想進(jìn)一步提升整體設(shè)計(jì)的合理性，避免在傳統(tǒng)工作中出現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行壓力過(guò)大、經(jīng)濟(jì)效益較低的問(wèn)題，則需要綜合考慮到注水管網(wǎng)優(yōu)化工作對(duì)其所產(chǎn)生的影響[4]。從該角度進(jìn)行分析，則需要從壁厚、管徑等多方面進(jìn)行綜合性考慮，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，保障達(dá)到技術(shù)穩(wěn)步提升、經(jīng)濟(jì)效益保持在相對(duì)較為合理的狀態(tài)。對(duì)于相關(guān)工作人員而言，需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案中所規(guī)定的內(nèi)容，對(duì)其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理化應(yīng)用。當(dāng)開(kāi)展管網(wǎng)選擇時(shí)，綜合考慮到不同直徑的管網(wǎng)對(duì)其產(chǎn)生的影響，選擇最為合適的管網(wǎng)。在整個(gè)優(yōu)化工作中，可以發(fā)現(xiàn)管徑復(fù)雜性、跳躍性以及不協(xié)調(diào)性特征較為明顯，都在一定程度上加大了參數(shù)優(yōu)化的難度。通常情況下，在注水井分布上也會(huì)發(fā)現(xiàn)其不規(guī)則性,不同的井排在數(shù)量和長(zhǎng)短上都有所不同，不同的分散程度在不同的注水量要求下就會(huì)使得情況更為復(fù)雜, 這就需要對(duì)主干線和注水站址進(jìn)行優(yōu)化[5]。注水井點(diǎn)的設(shè)置也是注水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，注水井點(diǎn)在具體設(shè)置過(guò)程中必須要充分保證 井站之間的壓力差處在合理的范圍。注水線路優(yōu)化是整個(gè)油田地面注水系統(tǒng)優(yōu)化中非常重要的環(huán)節(jié)，在實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化處理的過(guò)程中必須要對(duì)注水線路進(jìn)行全面考察評(píng)估，從經(jīng)濟(jì)性、高效性、技術(shù)性等幾個(gè)方面進(jìn)行合理規(guī)劃，這樣才能有效提升油田的采油效率。

3 結(jié)語(yǔ)

在石油開(kāi)采中，當(dāng)油田開(kāi)采到達(dá)極限或者是要提升其實(shí)際開(kāi)采效率時(shí)，需要得到驅(qū)替介質(zhì)的能量補(bǔ)充。而注水系統(tǒng)對(duì)地層能量實(shí)際補(bǔ)充情況直接影響著原油生產(chǎn)以及實(shí)際采收率。傳統(tǒng)的注水系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備向油層中實(shí)施注水作業(yè)，受到設(shè)備老化等多種因素的影響，制約最終的開(kāi)采效果。開(kāi)展對(duì)地面注水系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)注水生產(chǎn)效能的提升，則可以減少該系統(tǒng)整體能源消耗，對(duì)我國(guó)的石油生產(chǎn)產(chǎn)生顯著的節(jié)能降耗作用。