淺談油田壓裂供水系統的應用

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，保證不間斷連續性補水。原采用水罐車拉運，現場需要調配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，作業現場各類設備較多，作業安全不易保障，大批大型車輛往來運輸道路破壞嚴重，對周邊的生態環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的速度。為滿足油田開發提速的要求，保障壓裂作業的安全高效實施，我們探索新型模塊化集中供水的模式。

2 油田壓裂供水系統的設計和運行

油田壓裂供水系統的設計必須了解當地的水資源情況，向當地水務部門申報階段性的水資源使用計劃，根據當地水務部門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：模塊化設計撬裝組合，泵、配電箱、閥門組件，方便安裝、拆卸及調運。輸水管道使用輕質管材，采用快速接頭，適用性強，便于快速安裝、拆卸，便于倒運調遷。

2.1 泵站的選址要求

利用地表水應選擇合適的位置設置泵站，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和洪澇淹沒區，安裝位置應交通便利，便于操作，便于設備安裝調遷及維護保養。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定、可靠、適用性強。地表水宜采用離心泵，流量應根據該區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域的地形高差、輸水距離以及系統水頭損失來確定。泵站系統應采取用備結合的方式，防止發生設備故障中斷系統供水。

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、便于安拆、運輸的材料。宜選用的材料有HDPE管、TPU平行軟管，在油田開發周期較長的區塊相對固定的主管線宜采用HDPE管，可以選擇地面敷設或淺埋敷設，管線連接可根據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。經常移動安拆頻繁的輸水支線宜采用TPU平行軟管，可采用轉移支架收卷調運，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，需要根據壓裂作業的節奏間歇性地供水。瑪湖油田屬于干旱缺水的地區，水資源匱乏，各區塊的水源供給無法滿足該區塊峰值的用水流量，需修建蓄水池進行調蓄。根據區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，作為一個壓裂作業面調峰蓄水設施，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 壓裂供水系統運行

開發區塊需修建固定蓄水池的片區，壓裂準備工作需提前20天完成蓄水池修建，根據鉆井壓裂計劃提前5天進行壓裂供水準備工作，主要內容包括：移動蓄水池安裝、機電設備安裝、管線安裝、運行調試、蓄水。

各區塊壓裂作業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面輸水，確保壓裂作業的連續性。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，根據預計用水量調節蓄水量，防止余量過大產生二次倒運。

3 油田壓裂集中供水前景及展望

隨著油田鉆采技術的不斷發展和進步，油田壓裂供水系統還需不斷改進和提高，輸送范圍向更遠距離擴展，系統施工更方便，移動速度更快捷，能夠實現全天候、各類復雜自然氣候條件下正常運行，向智能化、數字化方向發展，為油田開發、產能提升保駕護航。