油田地面注水系統的優化技術分析

于力 (大慶油田設計院有限公司，黑龍江 大慶 163114)

1 當前階段中油田地面注水系統存在問題分析

自改革開放以來，在國家相關發展戰略大力支持下，我國經濟獲得了飛速發展。與此同時，針對在科技方面所存在的落后性問題，提出了“科技興國戰略”，大幅度提升了我國技術發展水平。近年來在油田生產活動中，生產開發技術方面所取得的成就越來越突出，相應的，也推動了注水系統生產作業指標的提升。根據相關調查和研究可以發現，在現階段油田生產活動中，存在著能耗過高、經濟效益較差的問題，從而嚴重限制了其長遠發展。若想針對性解決該方面所出現的問題，幫助油田企業獲得更大經濟效益，減少不必要的成本支出，減少不必要的能源消耗，便需要根據油田注水系統中所存在的問題進行深度分析。將此作為基礎，對其中所利用的關鍵性技術進行不斷優化和調整[1]。

從注水系統使用特點來看，設備使用年限較高時，在實際運行過程中便會出現能耗過高的問題，其效率便相對較低。另外，受制于經濟因素、科技因素的影響，我國現階段所開展的注水作業中，在注水設備能力和地層匹配度方面，存在著不相符的問題。針對該方面問題，生產運行中經常會采用高壓打回流的方式，實現二者之間的平衡。但任何事物的發展都需要從兩個角度分析，在正視到這種方法優勢的同時，也需要看到其中所存在的弊端。在這種運行模式下，會造成能耗增加和注水單耗增高。為提升注水系統整體運行效率，部分企業會對老注水井進行優化性調整，但在提高系統效率的同時，又出現注水半徑過大和部分注水井由于地層結構和滲透率不同，隨著注水時間的延長，導致部分注水壓力不足的問題，以及個別井單井閥門節流控制過大，能耗損失大的問題。在實際工作中，為了針對性解決該方面的問題，很多企業在實際工作中都會著重加強對開發方案的重視，按照階段性調整的開發方案，對注水設備進行優化調整，使注水設備能力和壓力與開發方案相匹配。另外，油藏儲層本身具有一定的非均質性，不同的注水井之中注水壓力會存在一定差異，利用相同注水壓力很可能會導致在作業過程中出現單井閥門節流控制過大的狀況，而針對注水過程中存在的功率過剩現象，為了能夠實現注采平衡，還必須要打回多余流量，從而使得注釋系統運行效率降低，在實際作業過程中，必須要充分結合油田開發設計方案對注水設備進行合理調整。但在人工調整方式運用的過程中，很難做到完全匹配，尤其是連網注水系統，各注水站的注水泵調整運行情況往往要經過一段時間的嘗試才能確定，有一定的延后性，無法做到及時準確。因此需要充分認識到上述各方面問題對其所產生的影響，結合具體情況，對問題展開深入分析。借助多種注水系統優化技術的積極作用，進一步提升開采效率，降低能源的消耗。

圖1 注水井的作用

2 注水系統中的注水管網優化分析

2.1 注水系統中的注水管網優化原理分析

從注水系統本身特點來看，其具備了較為明顯的復雜性特征。若想從整體上實現對注水系統的優化調整，是一項難度極大的工作。注水泵、注水管網和注水井是注水系統的重要組成部分，其中注水管網在實現注水井和注水泵站的有效連接發揮重要作用，有針對性按照各項數據對注水管網進行分析及優化調整，實現對管網的整體規劃，將其和泵站以及注水井口進行有效連接，從而形成“拓撲結構”。在實現管網本身的優化運行和提升效率的同時，可以指導上游注水站的開泵方案優化，以及結合開發數據對注水井壓力進行分析，采取不同的運行方式，均可以有效地控制注水系統整體能耗，從而幫助油田企業獲得更大經濟效益[2]。

2.2 注水系統中的注水線路規劃設計分析

從注水管網拓撲結構特點來看，其由多個節點組合而成，在不同節點上，為了完成不同需求的工作，會存在著多個分支路線。在各個線路上，都會存在著注水井口、注水管線以及注水泵三個極為重要的組成部分。對于操作人員而言，需要針對其中所存在的不同數據路線進行科學化分析。當完成線路科學化、合理化分配之后，形成多個節點。從整體角度進行分析，注水線路屬于其中的二級結構。從其特點角度進行分析，在一級結構中，其放射狀特征較為明顯，在具體應用過程中，需要將一級結構和二級結構進行有效鏈接。從油田地面注水系統特點角度進行分析，其復雜性特征較為明顯。對此，在進行該部分操作時，便需要相關工作人員對所使用的注水管網模式、線路分布特征進行綜合性分析。針對其中可能會出現規格交叉點、支點進行明確，從而進一步提升注水作業的合理性和科學性。需要注意的是，注水井點的設置也是其中一項極為重要的工作環節。在確定注水井點工作時，需要對井站之間的壓力差進行合理化控制，讓其保持在相對較為合理的狀態中，從而實現對管網壓力的有效調節，在全面提升油田注采開發效率的同時， 實現對注水開發成本的有效控制。 注水線路優化是整個油田地面注水系統優化中非常重要的環節，在實際進行優化處理的過程中必須要對注水線路進行全面考察評估，從經濟性、高效性、技術性等幾個方面進行合理規劃[3]。

2.3 注水系統中的注水管網參數優化分析

若想進一步提升整體設計的合理性，避免在傳統工作中出現系統運行壓力過大、經濟效益較低的問題，則需要綜合考慮到注水管網優化工作對其所產生的影響[4]。從該角度進行分析，則需要從壁厚、管徑等多方面進行綜合性考慮，對其參數進行優化和調整，保障達到技術穩步提升、經濟效益保持在相對較為合理的狀態。對于相關工作人員而言，需要根據設計方案中所規定的內容，對其設計方案進行合理化應用。當開展管網選擇時，綜合考慮到不同直徑的管網對其產生的影響，選擇最為合適的管網。在整個優化工作中，可以發現管徑復雜性、跳躍性以及不協調性特征較為明顯，都在一定程度上加大了參數優化的難度。通常情況下，在注水井分布上也會發現其不規則性,不同的井排在數量和長短上都有所不同，不同的分散程度在不同的注水量要求下就會使得情況更為復雜, 這就需要對主干線和注水站址進行優化[5]。注水井點的設置也是注水系統設計過程中非常關鍵的一個環節，注水井點在具體設置過程中必須要充分保證 井站之間的壓力差處在合理的范圍。注水線路優化是整個油田地面注水系統優化中非常重要的環節，在實際進行優化處理的過程中必須要對注水線路進行全面考察評估，從經濟性、高效性、技術性等幾個方面進行合理規劃，這樣才能有效提升油田的采油效率。

3 結語

在石油開采中，當油田開采到達極限或者是要提升其實際開采效率時，需要得到驅替介質的能量補充。而注水系統對地層能量實際補充情況直接影響著原油生產以及實際采收率。傳統的注水系統通過設備向油層中實施注水作業，受到設備老化等多種因素的影響，制約最終的開采效果。開展對地面注水系統的技術優化，實現注水生產效能的提升，則可以減少該系統整體能源消耗，對我國的石油生產產生顯著的節能降耗作用。