联合注水系统效率影响因素及优化措施

方梦莉，刘晓妤

（中国石化江汉油田分公司采油工艺研究院，湖北 武汉430035）

联合注水系统效率影响因素及优化措施

方梦莉，刘晓妤

（中国石化江汉油田分公司采油工艺研究院，湖北 武汉430035）

联合注水系统综合效率较低，对油田产生综合能耗影响较大。提高联合注水系统效率，应针对实际问题，从管理、设备、管网、工艺等诸方面分析，找准主要影响因素，针对性地采取优化调整措施，能收到较好的效果。

联合注水；系统效率；优化调整；措施；效果

联合注水系统的能耗水平对油田生产总的能耗水平有着明显影响，近年的测试统计数据显示，联合注水系统耗电量占油田生产用电总量的14%－16%，而联合注水系统综合损耗较大，效率一般为38%～45%。因此，提高注水系统效率，降低注水系统能耗，对降低油田生产运行成本具有重要的意义。

1 注水系统效率影响因素分析

注水系统是指从水源经机泵、输水管线、配水间到注水井井口的全过程，主要将输入的电能转换为机械能，再转换为势能，提供给单井把水注入地层。SY／T 5264—2006《油田生产系统能耗测试和计算方法》中包含了油田注水地面系统效率的测试与计算等内容。按照标准中定义，油田地面注水系统效率是指注水系统末端具有的能量与输入给该系统能量的比，即注水系统范围内有效功率和输入功率之比。注水系统效率公式为：

它反映了全油田注水地面系统平均运行效率及系统能量损失情况。由油田地面注水系统效率的定义及计算公式，分析可能造成能量损失的因素如下：

1）电机能量损失。在生产工作中受环境、运行载荷变化等因素的影响，使电机造成一定的能量损失：一是配备电机的功率大于所需功率，形成 “大马拉小车”现象，致使电机的内耗过大；二是由于电机长期运转使传动部分产生磨损，加大机械损失；三是供电系统电压、功率因数波动的影响。

2）注水泵能量损失。从泵类型看，南区联合注水站应用的离心泵，泵效相对较低，这是由离心泵本身的特点决定的。影响离心泵泵效的因素有两个，一是泵的额定效率低，运行效率也随之降低；二是泵的实际工况点，每一台离心泵都有它的最佳工况点，即额定工况点，如果泵工作在额定高效区，则实际泵效就高，如果泵的运行参数远离高效区，则其效率就会降低。

3）注水管网能量损失。注水管网损失率是由注水系统的注水管线和阀组所造成的功率损失与注水系统输入功率的比值。注水工艺流程中，造成能量损失的原因主要有以下几点：

1）注入水在高压力下的运移过程中，存在管线摩阻、闸阀节流、弯头损失等管网压力损失。通常管道中的压力损失主要以沿程损失为主，约占总损失的90%，其他局部损失占10%。其中大部分损失发生在配水间。

一是注水井注水压力差异大。在实际生产中，由于地层渗透性差异造成注水井的注水压力不同，为使每口井都能完成配注，整个注水系统的运行压力必须高于最高注水压力的注水井，注水压力较低的井必须依靠调节阀控制注水压力和注水量，这样就造成了配水间调整阀的压力损失，导致注水管网效率下降。

二是管线摩阻增大，压力损失严重。在注水生产过程中，虽然进行了水质处理，但注入管网中仍然存在着结垢、腐蚀现象，增大了注入水的流动阻力，沿程损失随之加大，泵压力（扬程）上升，导致系统效率降低。

2）注水干线过长导致压力损失增大。

3）其它因素影响，包括低压回灌地层、高压掺水等导致能量损失等。

2 注水系统优化运行与调改措施

注水是八面河油田南部老区完成原油生产任务的主要保障措施。八面河油田南区联合注水系统含15个注水开发单元，202口水井（其中回灌井21口）。运行2台注水泵，设计注水能力14400m3／d，目前实际供水18200m3／d。外部注水管网5条，具体运行情况见表1。

表1 联合站各注水干线运行情况统计表

根据八面河油田南区注水系统的实际和生产需要，就提高该区注水系统效率，采取了以下措施，有效提高了注水效率，降低了注水能耗。

1）落实注水电机和注水泵的维护保养制度，保障设备完好和正常、高效运行。为了确保机泵设备安全高效运行，联合站对机泵设备管理更加规范，每年一次的大检修，每月一次的二级保养，每日一次的一级保养制度，是机泵设备安全高效运行的保障措施。同时提高操作工人的技术素质，严格执行安全操作规程等是确保机泵设备高效运行的可靠保证。

2）改造、更新及优化注水管网，减少管网损失率。更换4条注水干线Φ219×18×6．3Km，Φ159×14×4．8Km；调整5口污水回灌井分布，将注水东干线来3口回灌井调整到老北干线和新北干线，并将东干线8＃配水间、老北干线10＃及12＃配水间调整到老北干线。调整后各条干线水量分配基本平衡，平均干线压力损失由2．3MPa下降到目前的1．2MPa。

此外，更换管径偏小的注水支线8条，改造19座拱式配水间。配水间来水压力由10．16MPa提高到10．84MPa，平均井口油压由6．7MPa上升到7．5MPa。

通过对注水管网的调整，联合注水系统的管网损失率由38．4%下降到27．3%。

3）管线清垢、防垢，降低压力损失。跟踪报表发现部分注水井管损严重，现场调查、分析发现主要原因是管线严重结垢。如：M4－5－6井Ф76mm×7mm×0．3km管线，测量结垢厚度达15mm；老北干线Ф159×12mm管线，测量其结垢厚度达13mm。管网严重结垢使注水压力损失高达5MPa／公里。根据现场具体情况，更换了用年限长、腐蚀严重的结垢管线，对于结垢严重但腐蚀并不重的注水管线，采用加药、酸洗等技术清垢、防垢。

4）提高注水水质，减缓注水压力的上升。据统计八面河注水井平均单井井口注水压力已由2007年的7．4Mpa，上升到目前的7．8Mpa，其中很大一部分原因是由于注入水质不合格导致地层堵塞造成的。

造成注水压力较高、压力上升速度较快的原因主要有两个方面：一方面是随着低渗透油田的注水开发，新投转注井的注水压力较高，这是不可避免的客观原因；另一方面是由于注入水沿程水质恶化严重，造成注入层污染、堵塞，提高了注水井的井口压力，同时水质差使得注水管线结垢严重，管损增加。

为此研究并提出了提高联合注水系统沿程水质的技术措施，使联合系统沿程水质有明显改善，沿程污水悬浮物增加的现象得到了有效控制。

5）调剖或分注措施。对压力低的注水井、注水层进行吸水剖面调整或实施分注，堵住高渗层的渗流通道、加大低渗层的水驱强度，从纵向及横向上改善地层吸水情况，提高注水效果，同时注水压力提高、减少闸门的节流损失。

6）酸化增注措施。由于地层差异以及长期注水造成的地层堵塞等，使个别水井出现注水过程中注水压力逐步上升、无法完成配注。为了降低高压井的注水压力，减少低压井的节流损失，2010年以来先后进行了23井次的酸化增注措施，措施后不但完成了地质配注，增加注水能力1360m3／d，同时措施井平均降低注水压力4．2MPa，为降低节流损失提供了有利条件。

7）单井增压措施。根据高压难注井分布情况，选择在注水管网低压区和干线末端，重点注水井增设增压泵，在不提高注水管网压力的前提下，保证了高压难注井的注入水量。

3 优化改造效果

八面河油田南区联合注水系统经过历年来的优化与调整改造后，系统效率由2005年的44．5%提高到了目前的48．16%，注水综合能耗明显下降，降本增效效果明显。

4 认识与建议

1）联合注水系统综合效率较低，提高效率潜力较大，对油田生产节能降耗工作意义明显。

2）提高联合注水系统效率，应针对实际问题，从管理、设备、管网、工艺等诸方面分析，找准主要影响因素，针对性地采取优化调整措施。

3）降低注水能耗首先要从管理上下工夫，提高节能意识，同时加大改造力度，推广应用新工艺、新技术、新设备，提高注水工艺的适应性，从而降低注水能耗，提高油田开发的综合效益。

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［6］梅永贵，孙维超，付国庆，付军，王术合．提高二连油田注水系统效率技术［J］．石油钻采工艺，2006（S1）．

On Factors Affecting Joint Water Injection System Efficiency and Corresponding Optimization Measures

FANG Meng－li，LIU Xiao－yu

（Oil Production Technology Institute of Jianghan Oilfield Company，SINOPEC，Wuhan，Hubei 430035，China）

Low overall efficiency of joint water injection system has a great impact on oilfield comprehensive energy consumption．Increasing the system efficiency requires analyzing such aspects as management，facilities，pipe network as well as technology against practical problems，capturing main factors and taking optimization measures accordingly，which will get sound results．

Joint Water Injection；System Efficiency；Optimization and Adjustment；Measures；Results

TE357．7

A

1009—301X（2012）04—0025—02

2012－03－23

方梦莉（1981－），女，大学，工程师，就职于江汉油田分公司采油工艺研究院，从事科技管理工作。

［责任编辑 周显斌］