岔河集油田地面注水系统整体改造技术

耿玉广，王东升，田中太，胡万福，侯 磊，卢凯峰，宋丽梅

（华北油田公司第二采油厂，河北霸州 065700）

岔河集油田地面注水系统整体改造技术

耿玉广，王东升，田中太，胡万福，侯 磊，卢凯峰，宋丽梅

（华北油田公司第二采油厂，河北霸州 065700）

针对岔河集油田地面注水系统暴露出的效率低、能耗高、水质不稳定等问题，对全油田注水系统进行了调整改造，主要包括管网优化调整、选用高效注水设备、完善污水处理工艺等措施，改造后取得了如下成效：管网压力损失从3.1MPa下降到0.6 MPa，管网效率由46.2%上升到66.47%，地面注水系统效率由38.3%提高到55.96%，恒流配水技术实现了注水量随压力变化在线自动调节，降低了员工的劳动强度，消除了安全隐患。

油田；注水系统；改造；技术

0 引言

岔河集油田1981年投入注水开发，截至2008年整体改造之前，地面注水系统先后建成注污水站3座 （岔北站、岔一站、岔南站），注清水站2座（岔二站、岔三站），配水间72座。全油田注水井开井240口，日注水4 900 m3。随着油田开发工作的不断深入，注采井网、配注量、注水压力格局都发生了很大变化，近年来新开发的区块以低渗透为主，对水质的要求更加严格。因此，原来的注水系统表现出许多问题，主要是：

（1）地面管网压力损失大，部分区块高达3～5 MPa，导致一些单井无法满足配注要求。

（2）注水管道常发生腐蚀穿孔事故，生产时率无法保障，维护费高。

（3）地面注水系统效率低，注水单耗高。

（4）水质不稳定，悬浮固体含量经常超标。（5）一线操作人员多，生产效率低。

为了满足油田注水开发要求，改善开发效果，自2008年起，先后对岔河集油田北部、中部、南部的注水系统进行了调整改造。

1 改造思路及要求

综合考虑油田开发要求、管道腐蚀、占压情况和地面环境条件，以满足各区块地质配注为目标，在充分利旧、控制投资的基础上，对现有注水管网重新进行优化，提高管网效率；以满足油田注水压力、注水量为前提，选用高效节能、性能可靠的注水设备，实现节能降耗；根据储层物性所需的水质标准，完善污水处理工艺，满足油田开发需要；为节省清水资源，全油田停注清水。

2 管网调整改造技术

2.1 管网优化方法

岔河集油田分布在于农林之中、村镇内外，随着近年来当地企业的迅速发展，地面建筑物日益增多，注水管道占压情况非常普遍，局部问题还相当严重。然而，为了控制投资，提高改造效益，不可能对原有流程进行重建或大规模改造，只能从实际出发，在充分利旧的基础上加以优化调整。此次改造中，管道的路由不再像过去那样沿着路边走，而是尽可能远离道路及建筑物，以防止再被占压。在干线管径选择上，除了考虑经济流速因素外，还重视所辖区域周边扩边扩块的潜力及其对注水量增加的需求，必要时选择大一级的管径。

岔北管网的主要问题是管道超期服役、腐蚀严重、穿孔频繁，故注水管网改造以局部更换、耐腐蚀为主。岔中管网干线改造前已做了一些调整，所以此次无需大的改造。岔南管网占压问题突出，安全隐患大，压降损失达3 MPa以上，因此根据现有配水间的位置，以管网压损最小为目标，对其注水干线进行了优化设计[1]。实施前后对比，干线长度缩短3.2 km，缩短了11%。在管网额定压力等级方面，根据地质部门提供的井口注水压力要求和地面管网压损，设计岔北、岔中保持20 MPa，岔南提高到25 MPa。

2.2 复合管注水技术

在以往生产中发现，岔北注水管网腐蚀结垢严重，导致多次穿孔。针对这一问题，经广泛调研和论证，优选出耐压等级25MPa的非金属管——塑料合金防腐蚀复合管 （简称复合管）作为注水管道。复合管本体为树脂类非金属材料，两端为金属接箍丝扣连接，但接箍内壁不与污水接触，见图1。由于复合管内壁光滑、不易结垢、耐腐蚀性强，对解决注水管道的腐蚀、结垢问题极为有利。但复合管也有不足，一旦遭到破环，修复时不但需要专用的金属接头和上扣工具，而且需要专业人员，修复起来比较麻烦。因此，只在岔北地面环境条件较好的区块应用了复合管作为单井或干线的注水管道。其中，在6口单井应用DN50 mm复合管3431m，在16口单井应用DN40mm复合管10271m，在3条干线上应用DN125 mm复合管607 m、DN100 mm复合管780 m、DN65 mm复合管762 m。自2008年投运以来，没有出现渗漏、爆裂问题，一直保持正常状态。另外在岔河集油田其他区块单井注水线和支线上推广应用复合管长度达到13.8 km，运行良好。

图1 复合管接头示意

2.3 单管注水、洗井车洗井技术

原注水管网都采用双管注水，即一条注水管道，一条洗井回水管道。这种注水工艺虽然洗井简便快捷，但改造投资大，后期维护费用高。因此，此次改造取消了洗井回水管道，实施单管注水，以降低投资。为解决注水井的洗井问题，配套了专用洗井车，最大洗井流量30 m3/h，最高压力30 MPa。单台洗井车每年可洗井120～150井次，能够满足注水井洗井需要。

2.4 分区注水工艺技术

岔河集油田南、中、北三个区的地层水矿化度为10 723～42 863 mg/L，钙、镁离子含量也不在一个数量级上。为防止污水混合后与地层不配伍，导致渗透性下降以及腐蚀、结垢问题，在南、中、北区注水管网连通线上安装了切断阀。一般情况下实施区域内部水源注水，当一个区域出现污水量超过配注时，可临时开启切断阀进行跨区应急调度。此外，在每个区域内的支干线也装有切断阀，一旦下游管网穿孔，可及时关闭切断阀，抢修时不影响其他井注水。

2.5 注水井恒流配水技术

岔河集油田已进入开发后期，所有产层几乎全部打开，因此调水增油成为深挖潜力的重要手段之一。岔河集油田改造后，配水间实施无人值守，为实现按地质配注自动调整注水量，在配水间应用了注水井恒流配水技术，见图2。其核心是一套智能测控流量装置，主要由流量计、电动调节阀、智能控制器组成。智能控制器将检测到的流量值和设定值进行对比，当实际流量和设定流量不一致时，自动启动电动调节阀，使流量逐渐接近设定值，达到调控流量的目的。现场实施106口井，效果良好。

图2 恒流配水装置

3 高效注水泵技术

岔河集油田注水系统的耗电量约占总生产成本的41%，因此注水是生产中的能耗大户，选用高效节能注水设备，是降低注水能耗的关键。岔河集油田原用3H-8/450（大港）泵34台，5ZBⅡ-37/170（大港）泵5台，总功率4 665 kW。存在的问题是，运行时间长，设备老化严重，泵效低（68.3%）。此次改造中，岔北站选用3175Pa-A3泵8台，岔中的岔一站选用5DSB-33.6/20泵5台，岔南站选用5DSB-30/25泵6台，均产自宁波，总功率3 556 kW。机泵控制采用了一拖二、一拖三变频技术。改造后，注水泵效提高到93%。

4 污水处理工艺完善技术

岔河集油田原污水处理流程存在工艺落后、设备陈旧、泵出口水质不稳定等问题。改造中，在缩短工艺流程、更新老旧设备的同时，为达到地质部门提出的B1级注水水质要求[2]，应用了双级沉降除油工艺，多功能过滤器的滤料由核桃壳改为核桃壳+石英砂双滤料。在排污方面，污水罐底部增加了排泥装置，保证系统污泥按时全部排出。与此同时，还实施水处理节点控制管理，规定了油区来水、沉降后、过滤后的水质指标。改造后的流程见图3，过滤后的水质达到了B1级标准。

图3 岔河集油田改造后的污水处理工艺流程

5 应用效果

根据现场测试数据，岔河集油田注水系统改造后取得如下成效：

（1）管网压损从3.1 MPa降到0.6 MPa，管网效率由46.2%升到66.47%。

（2）地面注水系统效率由38.3%提高到55.96%，注水单耗由7.99kW·h/m3降至5.4kW·h/m3。

（3）恒流配水技术实现了注水量随压力变化在线自动调节，降低了员工劳动强度。

（4）不但消除了安全隐患，而且通过减并岗位减少一线操作员工32人。

[1]徐利民.注水管网系统改造设计方法研究[J].油气田地面工程,2007,26(5)∶33-34.

[2]SY 5329-1994，碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法[S].

Water Injection System Reformation Technology in Chaheji Oilfield

GENG Yu-guang（North China Oilfield Second Oil Production Plant,Bazhou 065700， China），WANG Dong-sheng，TIAN Zhong-tai， et al.

The water injection system of Chaheji Oilfield has been adjusted against problems such as low efficiency,high energy consumption and unstable water quality.The main adjustments include optimizing the manifold,selecting high efficiency water injecting equipment,improving wastewater disposal process and so on.After the reformation,the pipenet pressure loss decreases from 3.1 MPa to 0.6 MPa，the pipenet efficiency increases from 46.2%to 66.47%，the surface water injection system efficiency increases from 38.3%to 55.96%,the constant-current water distribution technique realizes on-line automatic regulation of water injection volume according to water pressure so as to reduce labor intensity and eliminate hidden safety trouble.The reformation plays an important role in energy saving and consumption reducing and benefit boosting.

oilfield;water injecting system;reformation;technology

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.05.009

耿玉广 （1960-），男，山东青州人，高级工程师，2006年毕业于中国石油勘探开发研究院，获油气田开发工程博士学位，现从事油气开发工程技术研究及管理工作。

2012-01-25