恒流量自動配水器在某油田注水系統中的應用研究

摘要：隨著油田開采深入，確保注水效率和質量成為關鍵問題，傳統的注水管理依賴人工操作，不僅耗時耗力，還存在數據不精準的問題。恒流量自動配水器的引入為油田提供一種先進的解決方案。該研究聚焦在某油田部署恒流量自動配水器具體應用，通過數據分析和實際測試，驗證其提升油田生產管理效率的效果。

關鍵詞：恒流量；自動配水器；油田應用

中圖分類號：TP3

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）14-0080-03

0引言

油田注水是提高采收率的關鍵技術，手動監督和調節注水量不僅需要大量的人力資源，且由于操作頻率和人為因素影響，容易導致注水數據的誤差，進而影響生產決策合理性，異常情況下缺乏及時的報警機制，對油田開采安全構成威脅，如何通過技術手段優化注水管理、提升水井運行效率，成為當前油田管理亟待解決的重要課題。

1油田注水現狀

研究油田共開采221口井，目前使用傳統注水方法存在幾個阻礙操作效率的挑戰，主要問題包括：1）勞動密集型人工操作：手動調整注水速率需要大量時間投資，大約每天進行兩次檢查，導致勞動力成本增加和對必要調整響應時間的延遲。2）人工數據錄入中的高錯誤率：注水相關數據經常是人工輸入，導致錯誤率高，該不準確性會嚴重影響生產決策和整體運營效率。3）缺乏實時監測：在注水過程中，水壓和數量都不連續監測，該實時數據的缺乏意味著異常情況，如壓力突然下降或水流不足，可能會被忽視，從而直接影響石油開采過程的效率。為突出問題對運行效率影響，表1總結了有關該油田當前注水做法的關鍵統計數據。

統計數據強調注水系統人工管理所固有的低效率，促使技術進步需要，例如實施恒流自動水分配器。通過自動化過程，該油田旨在降低勞動力成本，減少錯誤，并能夠及時響應操作問題，最終提高石油開采過程的整體生產率[1]。

2恒流量自動配水器的實現

2.1系統設計

為提高油田注水過程的效率和可靠性，設計了一種恒流自動水分配器，其功能設計包括以下關鍵功能：1）遠程自動配水：該設備支持遠程配水管理，操作人員可通過中央指揮站監控和控制多口井的注水作業，并根據實時運行數據及時調整注水速率，確保最佳用水量。2）實時數據傳輸：系統可連續傳輸注水數據，包括流量和壓力指標，生產管理人員可實時獲取數據，以便快速做出調整和決策。3）實時報警功能：水分配器配備完善的報警系統，當流量或壓力等參數超出預設閾值時，系統將立即發出警報。這種主動預警機制有助于操作人員及時發現并解決問題，最大限度減少停機時間和潛在損失。4）多井聯動控制：該設計支持多井聯動控制功能，可對各井的注水作業進行同步管理，確保系統水壓和水量的平衡穩定，促進均勻開采，提高整體采收效率。

通過集成這些先進功能，恒流自動配水器不僅簡化了操作流程，還顯著提升了油田配水管理的安全性和可靠性，為構建高效、智能的生產環境奠定了基礎。

2.2系統功能實現

恒流量自動配水器的設計目標是通過遠程自動化技術實現對油田注水過程的高效管理和控制。系統采用先進的傳感器技術、數據分析算法及遠程監控平臺，確保注水過程的準確性與自動化水平。在實際運行中，系統通過實時監測關鍵參數（包括壓力、流量和水質等）自主調整注水量，確保各項指標符合油田戰略規劃和運營要求。系統監測的壓力范圍為0～1.5MPa，流量范圍為0～300m3/h，水質監測指標涵蓋pH值和渾濁度等參數。

該系統架構分為三個層次：數據采集層、數據處理層和用戶交互層。數據采集層負責從油田注水井中收集實時數據，主要組件包括安裝在井口和相關管道上的壓力、流量及水質傳感器。這些傳感器實時采集運行數據，并通過有線或無線網絡傳輸至中央控制系統。數據處理層承擔數據分析和決策支持功能，包含實時數據處理系統，該系統接收并處理來自數據采集層的數據，通過算法分析當前運行狀態。智能調節算法基于實時監測數據與預設最優注水方案，自動計算并調整注水量，確保注水速率和質量達標。數據庫管理系統存儲歷史數據，為后續分析和系統優化提供支持[2]。

單井異常報警與多井聯動控制子系統的構建顯著提升了注水系統的整體響應效能。該系統通過持續監測泵壓、油壓等關鍵參數，在參數超出預設閾值時自動觸發報警機制。研究階段，該系統已成功識別并處理63起異常情況，每次報警均促使運維人員迅速開展調查和糾正工作，有效避免了潛在注水中斷。系統與監控界面的無縫集成進一步縮短了響應時間，確保操作人員能夠基于實時數據做出及時準確的決策。

平均處理時間表明警報自動化顯著簡化了響應流程，使操作人員能夠高效解決問題，避免了傳統人工監控方式常見的響應延遲。較高的系統響應率體現了強大的監測能力，確保了油田注水過程的可靠性，并大幅提升了運行效率。該系統對維持最佳生產水平和預防潛在資源損失具有關鍵作用。

3應用效果分析

3.1系統運行成效

3.1.1注水執行優化

恒流量自動配水器部署后，油田注水效率得到顯著提升。系統優化了2284口井的注水方案，運行穩定可靠，資源管理表現優異，未出現延遲問題。實時數據反饋有效減少了人為失誤，注水頻率提升至每日四次，27%的油井獲得了更穩定的注水服務。自動化系統實現了用水量的精確管理，受益油井數量增至2284口，充分體現了系統提升運行效率的價值。關鍵性能指標總結如表3所示。

監測和數據分析顯示，實施系統后油田水資源利用率顯著提升，自動化精確調控優化水資源與油氣產出比。系統部署前水資源利用率約60%，改造后提升至75%。自動配水器的引入有效減少水資源浪費，提高經濟效益，異常事件響應時間大幅縮短，處理效率超過90%，大多數問題在6分鐘內得到解決，減少了生產中斷風險。恒流量自動配水器的實施提高了油田管理效率，減少了人工檢查頻率。傳統模式下，每口井每天須檢查兩次，共需要對221口井進行400次檢查[3]。

3.1.2降低檢查頻率

在實施新系統后，經過評估和統計，預計檢查次數將減少約60%。這一調整意味著每天大約400次的人工檢查將減少到約160次，顯著降低了人工操作的需求。表4總結了檢查頻率的變化情況及其對人力資源的影響。

采用自動配水器后，工作人員檢查效率顯著提升。傳統人工檢查模式下，每位工作人員每日需進行20次檢查，每次耗時15分鐘，日累計工作時長5小時。20名工作人員每日總檢查時間達100小時。新系統實施后，160次檢查任務由8名操作人員完成，每人每日仍執行20次檢查，但單次檢查時間縮短至10分鐘，總檢查時間降至26.67小時。由此，每日可節省14名人力資源和73.33小時工作時間。這一改進不僅有效減輕了工作負擔，還使操作人員能夠將更多時間投入數據分析和故障排查工作，顯著提升了油田管理效率[4]。

另一顯著成效體現在油田管理的靈活性和響應速度方面。傳統人工檢查方式耗時費力，而通過遠程控制和實時監測系統，操作人員可即時獲取運行數據并快速做出決策，有效避免了人工檢查造成的響應延遲。表5列示了時間節省和效率提升的具體數據。

這些數據充分體現了自動配水器在油田管理中的優勢，顯著降低檢查頻率大幅提升了管理效率，既優化了資源利用效益，又有效降低了運營成本。

3.2效率提升與資源優化

經過系統評估后實施的檢查頻率調整，為操作人員節省了大量時間，實現了團隊內部資源的合理配置。調整后，人員可將工作重心轉向設備維護、故障排除等關鍵環節，而非重復性檢查工作，使人力資源配置更具戰略性，從而提升整體生產效率。同時，自動報警系統的應用顯著提高了異常處理的響應效率。如前文所述，系統在識別63起異常情況時，平均響應時間控制在5～6分鐘。這種快速響應機制確保了注水作業的持續性，大幅降低了大規模停機的風險[5]。

自動配水器的成功應用為油田運營建立了新標準。通過對運行數據的深入分析，系統持續優化升級，為實現全流程自動化管理奠定了基礎。未來計劃將自動化功能擴展至油田所有井口，構建完整的自動化注水管理系統。

4結論

實踐證明，恒流量自動配水器在某油田應用中成效顯著。該技術有效解決了傳統注水管理的難點，在提升生產效率、優化資源配置和降低人力成本等方面表現突出。預期該技術將在更廣泛的應用場景中推廣，為全球油田管理的創新發展提供新動力。

參考文獻：

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[2]楊玲智，周志平，楊海恩，等.橋式同心井下恒流分層注水技術[J].石油鉆探技術，2022，50（4）：104-108.

[3]陳華興，周玉剛，代磊陽，等.渤海海上疏松砂巖油田大通徑分層注水一體化工藝管柱設計[J].中國海上油氣，2024，36（3）：167-173.

[4]劉成林，任楊，孫林，等.陸豐油田古近系低滲高溫深層儲層自源閉式強化注水技術研究與應用[J].中國海上油氣，2024，

[5]竇益華36（2）：159，童樂-166，劉衛東.，等.一種分層注水偏心配水器設計[J].機電工程技術，2023，52（3）：256-260.

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