油田注水地面系統優化技術研究

摘要：油田注水系統組成包括注水泵站、注水管網及井口等部分，其系統的分布能夠決定總工程基建投資的總量，對于注水系統整體運行的完整性有重要的影響。在對地面的注水系統進行規劃時期，根據油田的分布位置及采集儲存量，及采油的年限對其技術參數、規模進行確定，從而形成完整的注水系統體系。完成注水系統的規劃建設之后，對系統的運行調度進行優化整合，對其管網系統的結構進行調整，在完成規劃建設之后，能夠滿足功能及工藝條件的標準，實現系統投資建設管理的有效性，使其經濟效益更大化。

關鍵詞：油田;注水;地面系統;優化技術

一、油田注水地面系統優化技術的主要內容

油田注水地面系統設計以及生產中的主要任務具體包括三個方面：地面注水系統效率解析、地面注水系統設計規劃以及地面注水系統的優化運行。雖然這三個方面各自有各自的系統，但是有著密不可分的關系，把這三個方面共同結合起來加以研究，可以在油田地面注水系統規劃設計技術中解決很多問題，例如地區溝壑、油井偏遠、距離較遠的井區油田注水不便捷的問題。把大型注水系統的優化劃分為注水井配水間隸屬關系的確定、配水間的位置優化、注水站與注水干線位置的優化以及注水管網參數優化四個部分，便可較好的解決大型注水地面系統的設計方案，在油田注水地面系統的效率解析中，把古老的效率計算公式的總管網效率分解成配水閥組效率、注水干線效率、井口管線效率的乘積，這樣劃分可以更好的解析系統每個部位的效率，從而找到促使整個系統效率降低的主要原因。

二、地面注水系統的研究

2.1地面注水系統的構成

隨著當前科學技術的發展，經過一系列的完善之后，當前的地面注水系統形成了注水管網聯網、污水處理系統等完善的設備，達到了油田開發的需求標準，注水系統包括水源、注水站場、配水間、增壓站等部分，水源類型主要包括地面水、含油污水、地下井等部分，經過不同方式的處理及工藝，形成標準的水質類型，通過地表水更容易進行工藝處理，這種注水站是系統的主要功能系統，能夠實現對于注水短時的存貯，一定程度上獲得計量、升壓、監控等相關的任務，配水完成的過程需要經過整個注水的網絡神經系統，通過對注水站進行單獨的計量、分配、調解，完成作業輔助，從而將工作效率提升，降低整個水井作業成本。

2.2注水系統工藝流程

離心泵工藝流程經過處理后，可達到標準的水質要求，在進入注水儲水罐之后，增加水壓后，向各個配水間輸送，經過調節后，進入注水井中，此種類型的流程適用于較小壓力的流程。

2.3注水管網工藝流程

在完成處理后，經過處理后注水進入注水站中，經過一系列的過程分配至注水干線，在完成各個配水間的控制、調解、計量之后，向注水井中輸入，此種類型的流程具有一定的優點，能夠對注水井進行靈活的調控。由于注水井之間的干擾相對較小，通過油氣工藝聯合地處理，便于供熱、通信及生產管理的聯合控制，此種類型的流程相對而言有較強地適應性，能夠大面積的應用，向更大注水量的井及油田注水。

三、油田注水地面系統優化

3.1拓撲布局優化

對注水網的整體拓撲布局進行優化，可以將工程投資的數目降低，使設計的速度及質量提升。油田注水系統及油氣地面輸入的區別在于系統介質的流向問題，通過油田集輸系統的混合，實現油氣及各種油氣管線的匯集，向各個汽油站集中，最后經過處理后，向外輸送，在完成所有的地面系統的介質輸送后，經過加工處理向各配水間送達，所有的地面系統的輸送介質均為水，完成加壓之后經過注水線的配送，完成各個輸水電壓的調解，從工藝上將各個輸送系統配置不同的壓力條件，在完成輸送后經過統一的處理，可以實現相同介質的分配，通過輸送介質的調整，更符合相關工藝的要求，在對油田注水系統進行布局優化前，對自身注水系統的特點充分考慮，利用系統優化的方法及策略，形成完善的各級管網結構，從而形成完整的管網優化系統。

3.2注水系統運行優化

系統中各個注水泵需要通過合理搭配，完成泵的排量及實際的注水工作，從而對水泵的注水形成合理配置，防止出現剩水等情況，減少損失的發生通過將管網能耗降低，提升管網的效率，保證注水站泵壓及所管轄范圍中注水井口壓力的合理維持，將沿線的壓力損失最低程度降低，實現油田注水系統技術的優化，以壓力谷為基礎，將注水系統向多個子系統分解，主干線由管緣干線中流量水站及注水站共同提供。

3.3運行泵壓優化

注水泵的配套設備之一為電動機，通常其使用的效率與電動機的制造質量有關，在現場應用時，應該選擇高效的電動機類型。如果電動機及注水泵的運行負荷相匹配，則電動機的效率為固定的恒量，注水泵的效率與本身的特性曲線有關，同時取決于工況運行區間。注水泵的運行應該維持在最佳的工況點，可以與注水管形成曲線交點，這時注水泵的額定揚程、額定排量運行及注水泵的運行效率向最高值發展，由此可見，注水泵的效率與運行泵壓的額定揚程密切相關，相對于已經投入開發的油藏，注水泵的運行泵及泵型的選擇及注水網壓力損失的控制狀況有著較為直接的關系。注水泵是較為關鍵的變量類型，通過對注水泵的效率構成分析，泵壓是注水系統效率關鍵的影響因素，通過注水系統效率的提升，將生產的效率一定程度降低，從而提升整體的注水系統的效率，通過水泵注水系統泵壓的優化選擇，使泵壓降低到最低水平，根據物質能量方程，在此情況下，使注水系統的效率降至最低水平，電動機作為注水泵的配套設備，其使用的效率與電動機的制造質量有密切的關系，因此在進行選用時，應該將效率維持于注水泵的負荷匹配。

四、結論

通常地面注水系統的能量構成可以進行一定程度的分解，包括注水系統總輸入能量，由儲水罐水位勢能、喂水泵電機輸入能量、注水泵電機輸入能量、增壓泵電機輸入能量等組成。注水系統各項損失的能量包括泵機、站內管線、閥組、回流及水管損失的能量等類型。注水系統的有效能量，是將水向地層注入后需要的能量類型，油田的注水系統能量耗損較嚴重，因此進行油田注水系統的節能改造，對于整體節能工作，具有重要的意義。

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（作者單位：中油遼河工程有限公司環境工程所）

作者簡介：楊柳（1986.07.23），性別：男;籍貫：河北高碑店;民族：漢;學歷：本科、學士;職稱：工程師;職務：公用工程給排水設計;研究方向：注水及污水處理、給排水及消防。