淺談油田壓裂供水系統(tǒng)的應(yīng)用

孫斌　許雪松

【摘 要】油田開發(fā)過程中水是不可缺少的重要資源，尤其是鉆井壓裂過程中，用水量非常大。2017年，新疆油田公布在準噶爾盆地瑪湖凹陷中心發(fā)現(xiàn)十億噸級礫巖油田，這是目前世界上最大的礫巖油田。新疆地域遼闊，新疆油田地處西北荒漠干旱地區(qū)，水資源極度匱乏。油田開發(fā)用水需要長距離調(diào)運，以前新疆油田壓裂供水多采用罐車拉運。論文分析了油田壓裂供水的現(xiàn)狀，設(shè)計實施了管道供水的模式，為油田開發(fā)提速提供了供水保障。

【Abstract】In the process of oilfield development， water is an indispensable and important resource， especially in the process of drilling and fracturing， the water consumption is very large. In 2017， Xinjiang Oilfield announced the discovery of a one-billion-ton conglomerate oilfield in the center of Mahu depression in Junggar Basin， which is the largest conglomerate oilfield in the world. Xinjiang is a vast region， Xinjiang Oilfield is located in the northwest desert arid region， and water resources are extremely scarce. Long distance transportation is needed for oilfield development water supply. In the past， Xinjiang Oilfield fracturing water supply is mainly carried by tanker. This paper analyzes the present situation of oilfield fracturing water supply， designs and implements the mode of pipeline water supply， and provides water supply guarantee for oilfield development speed.

【關(guān)鍵詞】油田;壓裂;供水系統(tǒng)

【Keywords】oilfield; fracture; water supply system

【中圖分類號】TE144 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）06-0154-02

1 油田壓裂供水的要求和現(xiàn)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(yè)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(xù)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(xù)性補水。原采用水罐車拉運，現(xiàn)場需要調(diào)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(yè)現(xiàn)場各類設(shè)備較多，作業(yè)安全不易保障，大批大型車輛往來運輸?shù)缆菲茐膰乐兀瑢χ苓叺纳鷳B(tài)環(huán)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(fā)的速度。為滿足油田開發(fā)提速的要求，保障壓裂作業(yè)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(tǒng)的設(shè)計和運行

油田壓裂供水系統(tǒng)的設(shè)計必須了解當(dāng)?shù)氐乃Y源情況，向當(dāng)?shù)厮畡?wù)部門申報階段性的水資源使用計劃，根據(jù)當(dāng)?shù)厮畡?wù)部門的批復(fù)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(shè)計撬裝組合，泵、配電箱、閥門組件，方便安裝、拆卸及調(diào)運。輸水管道使用輕質(zhì)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(diào)遷。

2.1 泵站的選址要求

利用地表水應(yīng)選擇合適的位置設(shè)置泵站，泵站的標高應(yīng)高于水面最高水位1m以上，不能選在水流沖刷區(qū)和洪澇淹沒區(qū)，安裝位置應(yīng)交通便利，便于操作，便于設(shè)備安裝調(diào)遷及維護保養(yǎng)。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(wěn)定、可靠、適用性強。地表水宜采用離心泵，流量應(yīng)根據(jù)該區(qū)塊用水高峰期日平均用水量來確定。泵的揚程應(yīng)按照供水區(qū)域的地形高差、輸水距離以及系統(tǒng)水頭損失來確定。泵站系統(tǒng)應(yīng)采取用備結(jié)合的方式，防止發(fā)生設(shè)備故障中斷系統(tǒng)供水。

2.3 輸水管材及管件的選擇

輸水管材應(yīng)選擇適用性強、耐腐蝕、輕質(zhì)、便于安拆、運輸?shù)牟牧稀Ｒ诉x用的材料有HDPE管、TPU平行軟管，在油田開發(fā)周期較長的區(qū)塊相對固定的主管線宜采用HDPE管，可以選擇地面敷設(shè)或淺埋敷設(shè)，管線連接可根據(jù)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(jīng)常移動安拆頻繁的輸水支線宜采用TPU平行軟管，可采用轉(zhuǎn)移支架收卷調(diào)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(shè)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(jù)壓裂作業(yè)的節(jié)奏間歇性地供水。瑪湖油田屬于干旱缺水的地區(qū)，水資源匱乏，各區(qū)塊的水源供給無法滿足該區(qū)塊峰值的用水流量，需修建蓄水池進行調(diào)蓄。根據(jù)區(qū)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(qū)塊提供3～5年的階段性供水服務(wù)，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(yè)面調(diào)峰蓄水設(shè)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(wù)，移動蓄水池應(yīng)便于安裝拆卸倒運，防滲可靠。

2.5 壓裂供水系統(tǒng)運行

開發(fā)區(qū)塊需修建固定蓄水池的片區(qū)，壓裂準備工作需提前20天完成蓄水池修建，根據(jù)鉆井壓裂計劃提前5天進行壓裂供水準備工作，主要內(nèi)容包括：移動蓄水池安裝、機電設(shè)備安裝、管線安裝、運行調(diào)試、蓄水。

各區(qū)塊壓裂作業(yè)前應(yīng)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(yè)面輸水，確保壓裂作業(yè)的連續(xù)性。壓裂收尾階段，即壓裂施工最后兩級，應(yīng)控制移動蓄水池的水量，根據(jù)預(yù)計用水量調(diào)節(jié)蓄水量，防止余量過大產(chǎn)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(shù)的不斷發(fā)展和進步，油田壓裂供水系統(tǒng)還需不斷改進和提高，輸送范圍向更遠距離擴展，系統(tǒng)施工更方便，移動速度更快捷，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、各類復(fù)雜自然氣候條件下正常運行，向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，為油田開發(fā)、產(chǎn)能提升保駕護航。

【參考文獻】

【1】李龍.淺談油田井下壓裂技術(shù)的應(yīng)用途徑[J].化學(xué)工程與裝備，2017（8）：109-110.