油田注水綜合降耗措施及效果分析

李軍立

摘? 要：注水系統(tǒng)是油田開發(fā)的重要組成部分，隨著油田開發(fā)的深入，注水量在大幅度增長，同時注水能耗也隨之增加，導(dǎo)致采油成本不斷上升，在新形勢下對降低采油成本、控制成本提出更高的要求。因此，怎樣優(yōu)化注水系統(tǒng)，完成節(jié)能降耗就變得非常重要。

關(guān)鍵詞：油田注水;節(jié)能降耗;措施

前言：

注水就是使用注水設(shè)備、注水管網(wǎng)和注水井將水注入油層中，補(bǔ)充以及保持油層壓力的一種措施。油田投入開發(fā)后，伴隨著開采時間的延長，油層的能量在不斷消耗，導(dǎo)致油層壓力不斷下降，使地下原油大量脫氣，液量下降，油井產(chǎn)量不斷減少，嚴(yán)重的時候?qū)е掠途．a(chǎn)，最終導(dǎo)致油田最終采收率大幅度下降。為了彌補(bǔ)原油在開采之后造成的地下虧空，需要保持或者提升油層壓力，使得油田穩(wěn)產(chǎn)長效，取得較高的采收率，所以需要對油田進(jìn)行注水開發(fā)。

一、油田注水結(jié)構(gòu)

大港油田的注水地面系統(tǒng)主要是由污水處理站、供水泵站、注水泵站、注水管網(wǎng)、注水井口、注水井等組成。長期以往，油田注水系統(tǒng)的運(yùn)行管理還是比較依賴工作人員摸索的經(jīng)驗(yàn)完成判斷，其主觀因素較大。即使近些年油田使用一些自動化的注水設(shè)備，但是整體上自動化程度還不夠成熟，準(zhǔn)確程度不高[1]，同時由于工藝適應(yīng)性匹配稍差導(dǎo)致當(dāng)前油田注水系統(tǒng)運(yùn)行效率偏低，而且管網(wǎng)摩阻損失較大，各種控制閥件損耗較高，所以有很大的節(jié)能降耗空間。注水系統(tǒng)是一個整體性較強(qiáng)的系統(tǒng)，但是系統(tǒng)節(jié)能降耗，需要用整體能耗最低建立目標(biāo)數(shù)值，經(jīng)過系統(tǒng)配套優(yōu)化措施達(dá)到系統(tǒng)總能耗最低的目標(biāo)。例如：整體優(yōu)化以及各注水站的優(yōu)化成為全局以及局部的關(guān)系。各個注水站的優(yōu)化應(yīng)該在系統(tǒng)優(yōu)化的統(tǒng)一目標(biāo)中完成。這樣不但可以使本站獲得較好的效果，還能確保整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能耗最低。

二、影響注水系統(tǒng)能耗的因素

首先是管理方面，因?yàn)楝F(xiàn)場生產(chǎn)操作人員的理論以及實(shí)踐水平受限，現(xiàn)場調(diào)控和自控設(shè)備維護(hù)還不熟練，致使注水設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)期間的磨損較大，不同程度的對設(shè)備的使用壽命有一定的影響。維護(hù)保養(yǎng)上因?yàn)楣に嚰夹g(shù)條件受到限制，業(yè)務(wù)技術(shù)不扎實(shí)，修保質(zhì)量不過關(guān)，不能有效保證設(shè)備處于優(yōu)良的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，更不能發(fā)揮注水泵的效率。在管理上也認(rèn)識不到位，在管理中手段不齊全，很多問題還是依靠經(jīng)驗(yàn)判斷，在管理方面缺少精度。其次是投產(chǎn)設(shè)計方面，因?yàn)楝F(xiàn)場工程資料的不精準(zhǔn)，導(dǎo)致管路阻力不精準(zhǔn)，選擇較大的安全余量，在選擇設(shè)備的時候擔(dān)心計算壓力流量不能滿足于工藝的要求，導(dǎo)致選用設(shè)備的額定流量超過實(shí)際需要的流量，在多臺泵聯(lián)合工作的時候，不能完全實(shí)現(xiàn)高效工況區(qū)運(yùn)行。使用拖動設(shè)備功率較大，甚至存在著不能滿負(fù)荷運(yùn)行情況，使電機(jī)功率以及功率因數(shù)過低，無功損耗大。最后是設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)方面，因?yàn)闆]有足夠的資金以及設(shè)備評估不完善，缺少預(yù)防性修理以及日常性強(qiáng)制保養(yǎng)措施造成機(jī)泵連接件損耗大，同時由于計量儀表不準(zhǔn)確造成監(jiān)控計量誤差大;冷卻系統(tǒng)流程以及換熱設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重，降溫效果不明顯，注水機(jī)泵超溫運(yùn)行，造成機(jī)組達(dá)不到高效況區(qū)安全運(yùn)行的條件。

三、降低能耗措施

想要降低注水能耗，要先降低泵壓，提升注水泵的運(yùn)行效率要合理匹配各項(xiàng)工藝參數(shù)，在實(shí)際工作中，在保證開發(fā)需求的前提下應(yīng)該將注水節(jié)能降耗放在首要位置，提升注水效率。一方面是匹配合理的泵型例如：使用105m3/h的五柱塞泵，電機(jī)經(jīng)過皮帶帶動泵的主軸高速旋轉(zhuǎn)，使柱塞在缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，因?yàn)橐后w在外力作用下，連續(xù)有不斷擠干吸入閥進(jìn)入缸內(nèi)，在柱塞的往復(fù)作用下，致使缸內(nèi)液體受擠壓，壓力升高，液體推開排出閥輸出管線。吸入管直徑114*4mm、排出管徑88.9*12mm、吸入最小壓力0.03MPa、電動機(jī)185KW? 380V。另一方面是油田注水系統(tǒng)降壓損，主要目的是降低甚至消除泵管壓差以及井管壓差產(chǎn)生的能耗。在降低泵管壓差方面，可以使用分壓注水技術(shù)（也叫高低壓分離技術(shù)），需要按照不同水井的注水壓力進(jìn)行科學(xué)分配，確保每條注水系統(tǒng)注水壓差最合理，保證電能損耗最少[3]，其實(shí)就是調(diào)整分壓點(diǎn)降低計配間的節(jié)流損耗。也可以采用注水管道射流除垢技術(shù)來降低泵管壓差，達(dá)到提升注水系統(tǒng)效率的目標(biāo)，大港油田采油三廠作業(yè)一區(qū)2020-2021年度，共實(shí)施注水管道射流除垢工作9.54Km，除垢前泵管壓差平均4.1MPa/條，實(shí)施后泵管壓差平均1.8MPa/條，共增加注水能力850方/天，取得了非常好的節(jié)能降耗效果。在降低井管壓差方面，要十分注重水井基礎(chǔ)管理工作，要按照相關(guān)要求及時錄取油壓、套壓、日注水量、吸水剖面、驗(yàn)封記錄等基礎(chǔ)資料，結(jié)合注采井組曲線、構(gòu)造圖、歷史作業(yè)記錄等相關(guān)資料綜合分析井管壓差變化原因，需要將井筒和注水管柱結(jié)垢、套管損壞、出砂等情況考慮進(jìn)去，經(jīng)過匯總、分析數(shù)據(jù)資料確定合理的井管壓差，降低注水能耗做到防患于未然。

因?yàn)橛吞镒⑺到y(tǒng)基本都是采用的油田采出污水回注技術(shù)，尤其是大港油田南部油區(qū)采出污水對機(jī)泵管網(wǎng)的腐蝕結(jié)垢比較嚴(yán)重造成注水系統(tǒng)管網(wǎng)效率比較低，導(dǎo)致管網(wǎng)摩阻損失以及各種控制閥件耗能高，所以想要降低管網(wǎng)磨損，就要提升注水水質(zhì)，減少水質(zhì)對管網(wǎng)的破壞。與此同時，應(yīng)該合理選擇注水管管徑以及采用提升管道內(nèi)壁光滑度的方法減少阻力并使用防腐工藝進(jìn)行內(nèi)防腐處理[4]?？梢曰谠泄芫W(wǎng)的基礎(chǔ)上，不斷對注水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使用方針理論以及方法進(jìn)行排量以及運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化，達(dá)到注水系統(tǒng)的最優(yōu)化運(yùn)行，可以使用注水系統(tǒng)效率測試儀測出注水站系統(tǒng)中各個運(yùn)行電機(jī)的輸入功率，得到運(yùn)行電機(jī)的輸入功率給管理者提供數(shù)據(jù)。使用系統(tǒng)方針確定系統(tǒng)中每個節(jié)點(diǎn)的壓力、管線的流量等等參數(shù)，不但可以降低現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行的能耗，還能降低工作人員的工作量，實(shí)時監(jiān)測注水系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行情況和耗能，或者建立注水系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備以及運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)庫、能耗監(jiān)測系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的數(shù)字化管理。評估影響注水系統(tǒng)效率的每個環(huán)節(jié)能量損失，對于耗能超標(biāo)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，保證系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。節(jié)能降耗的手段還包含著減少注水設(shè)備損壞，在減少管網(wǎng)流量以及壓力損失方面，因?yàn)殚y件以及接頭等零件在液體中腐蝕，密封受到損害、零件老化引發(fā)的泄漏會構(gòu)成管網(wǎng)流量損失，需要經(jīng)過選擇高質(zhì)量閥件，更換易損封件提升操作水平或者開發(fā)高效節(jié)能零件減少壓力損失，在節(jié)能降耗的同時達(dá)到防治注水設(shè)備和注水管道漏失的目的，也可以大幅度降低安全環(huán)保風(fēng)險。

結(jié)語：

總而言之，油田注水是油田開發(fā)二次采油的基本方式，也是保持油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施，注水節(jié)能降耗是企業(yè)精細(xì)管理的重要組成部分，所以降低注水能耗是油田企業(yè)節(jié)能的重要目標(biāo)。油田企業(yè)需要對整體注水地面系統(tǒng)實(shí)施統(tǒng)一精細(xì)管理，在技術(shù)以及管理方面采取行之有效的節(jié)能降耗相關(guān)措施，提升油田企業(yè)生產(chǎn)效益。

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