WD區塊注水管網優化技術研究

王飛，唐金成

（長慶油田分公司第八采油廠吳定采油作業區，西安 710021）

1 WD區塊注水基本概況

WD采油作業區位于陜西省吳起縣境內，地處鄂爾多斯盆地西部，海拔在1233～1809米，地貌屬黃土高原梁狀丘陵溝壑區，地形條件復雜。

2 WD區塊注水存在的問題

①隨著產建滾動開發，未配套建設合理注水系統，依靠原有系統，導致分支變多，管網復雜。

②路徑曲折迂回，里程長，壓損大。

③各油藏注水井混系統注水，注水油壓差值大，爭水問題嚴重，儀表損耗速度較快。

3 注水管網的優化分析

根據分級優化的策略，將注水管網的優化設計問題分為中間站(包括注水站和配水閥組)站址的優化、注水管網的布局優化和參數優化三個子問題。對每個子問題建立相應的模型，并采用有效的方法求解。注水管網屬于二級管網，注水泵站以及注水井口都可以與管網連接。因此要對管網進行優先處理。可以用多級目標的優化方式，將注水管網視為一個動力系統。同時，注水泵站是其中源點，而注水井口本身也是可以看成是諸多的井口，這樣就要將每個節點進行連接，形成樹狀。

4 注水管網的優化技術

4.1 基于能量利用率分析的分壓注水改造技術

4.1.1 管網系統用能情況

拋開注水系統能量理論計算，結合現場實際得出：泵是為將原動機所做的功轉換成被輸送流體壓力和流體的動能，所以提出單位水量所具有能量的概念，計算注水站分水器干線出口及閥組前后能量[1]。

4.1.2 實例分析

選取T5注的2#干線與T7注1#干線進行對比，T5注2#干線為樹形拓撲管網結構，同時，T5注2#干線所轄井平均注水壓差在2.0MPa以內；T7注1#干線為環形拓撲管網結構，同時，T7注1#干線所轄井平均注水壓差在3.0MPa左右。

計算系統能量后：相對T7注1#干線注水系統效率，T5注2#干線注水系統能量利用率較高。在總能量損失中，注水井控制閥能量損失占50.8%，管網能量損失占11.56%。能量損失主要環節井口控制閥，次之為管網形態。因此，降低注水系統能耗，關鍵環節在于降低注水井控制閥壓損及管網形態。

4.2 基于干線水量分布的管徑優化技術

4.2.1 管損與管徑關系分析

注水量對注水管網管損影響比較大，從管損計算公式可以看出，注水管網管損h與注水量Q的2次方成正比，注水量越大，管網管損越大。

式中，Q為干線的注水量（m3/d）。

注水量的分布情況是由注水站的選址位置決定的，注水站選址必須考慮的因素有區域注水井的分布，同時，針對管徑受限的管網，可升級管線，或者鋪設輔線來解決問題[2]。

4.2.2 實例效果分析

T5注4#干線改造前為φ76無縫鋼管，轄注水井42口，干線配注量765m3/d，管損4.5MPa，通過對T5注水系統4#干線鋪設輔線改造，注水管網管損平均降低了3.5MPa，效果顯著。

T8注W16-28干線改造前為φ76無縫鋼管，轄注水井32口，干線配注量542m3/d，管損3.5MPa，通過對T8注水系統W16-28干線鋪設輔線改造，注水管網管損平均降低了3.0MPa，效果顯著。

5 認識及建議

5.1 認識

①注水系統關系到采油效率的高低，在油田的實際生產中注水系統承擔著非常關鍵的作用，當下油田生產面臨著諸多的社會壓力，要實現生產效率以及質量的提升，就要在各方面進行優化，地面注水是其中的重點與關鍵部分。

②以注水系統能量利用率最高、管理難度最低原則，注水管網的拓撲結構中以樹形拓撲結構為最優。

③在機泵效率提高有一定限度的情況下，注水節能主要是解決配水間與井口壓差過大的問題。

④注水管線鋪設時，需充分考慮所轄片區注水井水量大小。

5.2 建議

①注水系統建設時，需統一規劃部署，同時兼顧原系統優化，避免簡單插接。

②鋪設注水干線時，以樹形拓撲結構為主，盡量避免干線串接。

③建設、優化注水管網時，可考慮按油藏或注水壓力相近原則規劃管網系統，避免井間注水壓差大而造成的能量損失。

④因滾動開發造成的干線負荷增大，干線水量分布超過管徑最大通過水量時，需相應的升級對應管段管線或鋪設輔線。