油田注入站工藝適應性分析

褚金金(大慶油田第六采油廠規劃設計研究所，黑龍江 大慶 163000)

1 油田注入系統建設現狀

目前，油田地面注入系統由1995年開始建設，主要采用“集中配制、分散注入”的總體工藝。配制站對注入母液進行集中配制后輸送至各個注入站，注入站母液來液經存儲、增壓后與高壓水混配形成目的液，輸送至注入井口。站內工藝可以分為三個工藝單元，分別為母液存儲單元、母液增壓工藝單元及混配閥組單元。油田已建的57座注入站中，處于聚驅階段的注入站28座，聚驅階段注入站站內工藝情況。

2 注入站工藝單元適應性

油田注入站普遍采用標準化模式進行建設，在注入站的三個工藝單元中，混配閥組部分的工藝近年來調整較小。母液存儲單元和母液增壓工藝單元隨著建設時間的不同而有所變化。

未來油田開發以聚驅開發方式為主，我廠的注入系統采用注聚區塊循環開發的開發模式，因此，已建的注入站經常面臨上返、下返等利用已有注入井進行聚驅開發的情況，此時需要考慮對已建注入站的整體利舊和改造。近兩年聚驅開發中，均需要對現有的注入站進行利舊改造，因此對油田現有工藝進行分析，討論我廠注入站利舊時的工藝適應性及改造思路。

2.1 母液存儲單元

2.1.1 工藝應用現狀

注入站母液存儲單元在建設方式上，分為高架母液儲罐、母液儲箱、母液儲槽三種工藝，其功能是將對配制站輸送來的母液進行緩沖，三種工藝均采用玻璃鋼材質，設計緩沖時間為1 h。

初期建設的注入站均采用母液儲罐工藝，母液儲罐布置于泵房外采用高架布置，支架高6 m，一般設置兩座，運1備1。2010年后，為減少注入站整體占地面積、降低投資、便于管理，注入站開始采用母液儲箱工藝，儲箱設置于泵房內，將泵房一側加高，分兩層布置，儲箱底部高4 m，通過母液管匯為注聚泵提供母液。2016年后又調整為母液儲槽工藝，母液儲槽架設于注入泵上方，直接為每個注入泵供母液，省去注入泵前端的母液管匯。

2.1.2 母液存儲單元適應性

現有的三種母液存儲工藝在未來注入系統調整改造均具有良好適應性，其中，母液儲槽投資最低，但由于母液儲槽設置于注入泵正上方，儲槽底部高度為2.5 m，空間布局緊湊，當注入泵保養或損壞時，維修空間不足，并且注入站以無人值守模式進行管理時，儲槽會對泵房內攝像頭造成遮擋，形成視覺盲點，存在安全隱患，因此未來注入站主要改造思路如下：一是三種工藝在技術上均能滿足母液存儲、緩沖需求，且不易腐蝕，因此對于已建注入站改造，以利舊維修為主。二是對于新建注入站，主要采用母液儲槽工藝，為避免泵房內攝像頭盲區，建議在機泵區增設攝像頭。

2.2 母液增壓單元

2.2.1 工藝應用現狀

注入站母液增壓單元在應用上，分為比例調節泵、單泵單井、一泵多井三種工藝。其中，有9座注入站應用的比例調節泵工藝，目前該部分注入站均已進入后續水驅階段，且近年來不再應用該工藝，因此只對單泵單井工藝及一泵多井工藝進行分析。單泵單井工藝是指有一臺注聚泵直接為一口單井提供高壓母液；一泵多井注入工藝為多臺注聚泵同時為站內所有注入井提供高壓母液，采用該工藝時，需要在注入泵后增加高壓母液管匯及母液閥組。兩種工藝適應性分析。

2.2.2 母液增壓單元適應性

現有的兩種母液增壓工藝均能滿足實際注入需求，由于注聚采用的柱塞泵在進行變頻流量調節時，無法向上調節單井母液量，相對而言，一泵多井工藝流量調節靈活，且利舊改造工程量小，因此未來注入站改造思路如下：一是對于新建注入站，從生產管理角度出發，應以一泵多井工藝為主。二是對于已建注入站的利舊改造，由于注入泵經過一個注聚周期產生的磨損、供應商調整后的設備維修、注入量調整等原因，注入泵在新一輪注聚周期中均難以利舊，但是一泵多井注入工藝中可以對高壓管匯及母液閥組部分進行利舊，因此在改造注入站時，一泵多井注入站改造投資低，改造難度小。

2.3 混配閥組單元

2.3.1 工藝應用現狀

混配閥組單元主要包含：母液流量計、母液流量調節器、高壓水流量計、高壓水閥門等裝置，其功能是將注入泵出口母液經計量后與高壓來水在靜態混合器中充分混合，再輸送至注入井口。在一泵多井注入工藝中，混配閥組中的母液計量調節部分被拆分出來作為母液閥組單獨布置[1]。

目前應用中主要存在如下問題：

一是泵房內單井注入管道出站時埋地鋪設。由于聚合物目的液普遍采用污水稀釋，因此管道內腐蝕嚴重，穿孔高發；根據現場調查，腐蝕穿孔情況主要集中于高壓來水及目的液注入管道，分析原因：(1)我廠注聚系統采用“清配污稀”，混配時所用污水中懸浮物、雜質、微生物含量均比較高，加劇管道腐蝕情況。(2)站內母液管道均為白鋼材質，而目的液管道采用無縫鋼管，管道耐腐蝕性有所不同。

從安全角度，埋地管道穿孔時不易發現，高壓水刺穿房屋基礎，易使墻體倒塌，存在安全隱患。從生產角度，由于泵房內無法使用大型機械，管道穿孔時開挖工程量大，場地狹窄，施工困難。

二是混配閥組利舊難度大。2020年北西塊一區產能建設中，為節約建設投資，對注入站混配閥組進行利舊，由于混配閥組的母液管段采用不銹鋼管，而污水段及目的液管段采用無縫鋼管，經過一個注聚周期后，無縫鋼管部分存在不同程度的腐蝕情況，利舊難度大。

2.3.2 混配閥組單元適應性分析

為滿足混配閥組的利舊需求，延長閥組使用年限，建議對混配閥組進行如下調整：一是對于閥組出站管線，將地下出線改造為地面出線，泵房內安裝鋼制巡檢平臺，避免埋地高壓管道穿孔難以發現的安全隱患；二是建議混配閥組整體采用不銹鋼材質，注入站改造時，便于對注入閥組進行整體利舊，利舊靜態混合器，更換儀表、閥門等易損部位，從而降低改造投資。

2.4 站外系統

2.4.1 工藝應用現狀

油田聚驅系統規模逐年擴大，未來注入系統建設以上、下返為主，改造時新建注入井，為了避免重復建站，設計時利舊已建注入站，新建配水間。將新建注聚井放置于注入站，已建后續水驅老井遷至新建配水間，導致注入站轄井數越來越多，規模越來越大，部分注入站轄井數從最初20口增加到的117口，注入站出站單井管道數量多，布置密集，交叉嚴重。

以喇南中塊區域喇2-1、2-2、2-3注入站為例，3座注入站轄南中東后續水驅注入井60口，南中東一區后續水驅井145口，2019年產能南中東一區二套共新建注入井140口，每座注入站均轄井110口以上。由于單井注入管道內腐蝕嚴重，投產5年即進入穿孔高發期，若穿孔位置管道密集，一是無法使用大型器械，只能人工開挖，施工進度慢，浪費人力。二是難以排查穿孔位置，補孔難度大。因此對注入站站外管道，應盡量降低管道密度，減少管道交叉。

2.4.2 工藝適應性分析

為量化站外管道的分布情況，引入管道分布密度和管道交叉率的概念：管道分布密度：單位面積上的管道長度，表征管道分布的疏密程度(m/m2)；管道交叉率：單位面積上的管道交叉數量，表征管道間的交叉程度(處/m2)；統計管道交叉時，認為同一閥組間出站管道不存在交叉，將單井管道近似為直管段，可知在每條管道起點、終點都一定的情況下，固定數量的單井管道，管道交叉數量恒定。 對于注入站站外管道交叉嚴重的情況，分析注入站100 m范圍內管道分布密度及管道交叉率，確定注入站建設及改造思路。以喇2-1注入站為例，按照常規布局，管道站外交叉共計1 256次，根據站外100 m內管道分布與注入站距離關系曲線，可知隨著距離增加，管道分布密度與管道交叉率均呈下降趨勢。

為降低注入站周圍管道分布密度，提出以下兩種思路：

思路一：出站單井管道預留直管段。 由于注入站周圍管道分布密度最高，單井管道出站后，預留30 m直管段，降低注入站周圍管道分布密度、交叉率。

思路二：異地新建配水間。將注入泵房與配水間分開布置，注入站50 m外新建配水間，降低泵房周圍管線密度，從而減少管線交叉。喇2-1注入站配水間與泵房分開布置后，管道交叉次數下降至883次，降低了29.7% 。

針對兩種不同布局思路，分別模擬兩種情況下注入泵房周圍100 m內的管道長度、管道分布密度及管道交叉率，并與常規布局方式對比。針對兩種不同布局思路，分別模擬兩種情況下注入泵房周圍100 m內的管道長度、管道分布密度及管道交叉率，并與常規布局方式對比。可以看出，異地新建配水間后，由于管線出間方式更為靈活，可以根據現場情況進行設計為兩側出線，從而能夠有效降低管道交叉率和管道密度。因此，依托已建聚驅注水管網，結合注入站無人值守管理模式，為便于生產管理，注入站可采用小站分散布局，一是可以減少站外管道交叉，二是通過小規模站庫合理選址，可以減少單井注入管道長度。后續可根據站庫建設投資、站外管道長度、管道交叉情況進行分析，摸索注入站的合理轄井數、轄井半徑及分布模式。

3 結語

一是對于母液存儲單元，改造注入站時以利舊為主，新建注入站采用母液儲槽工藝，并在機泵區域增設攝像頭，避免監控盲區。二是對于母液增壓單元，一泵多井工藝新建及改造投資均低于單泵單井工藝，因此未來注入站主要采用一泵多井注入模式。三是對于單井注入閥組，由于無縫鋼管部分容易發生腐蝕穿孔，將注入閥組整體采用不銹鋼材質，既能消除安全隱患，又便于生產維護。四是對于注入站管道交叉嚴重的問題，建議新建注入井時，地面開發以異地新建注入站或后續水驅配水間為主要思路，避免單站轄井過多造成的管理，降低閥組間周圍管道密度，減少管道交叉，便于后續管道的維護。