枣北油田注水系统节能降耗技术研究和应用
2015-08-15任玉金李建军张玉萍谢海涛大港油田第三采油厂河北沧州061035
任玉金 李建军 张玉萍 谢海涛（大港油田第三采油厂，河北 沧州 061035）
1 生产现状
枣北油田共有注水井96口，开井85口，日注水量5600m3/d；注水泵站4座，柱塞式注水泵24台，多级离心增压泵8台，注水单耗8.5kw.h/m3，注水单耗偏高。拥有Φ219*22、Φ114*13和Φ 76*9等10种沥青防腐管网，管线长度46.9千米，受地面管线结垢因素影响，管损大，使注水单耗更高。
2 存在问题
在注水开发过程中，存在三方面的问题。一是不同断块间的注水压力等级存在着明显的差异，为了保证高压注水井能正常完成配注，注水泵输出压力25MPa，造成注水系统运行效率低下，无功电能消耗大。96口水井中，注水压力在0-5MPa之间的17口，在5-15MPa之间的33口，压力在15-25 MPa之间的31口，压力在25-35 MPa之间的15口。二是注入水矿化度高达25000-30000mg/l之间，注水管网普遍存在结垢现象，影响注水系统的效率。三是油藏动态和注水时间变化，不同注水井的注入量和压力不断变化，其对应注水泵的柱塞直径、离心增压泵的注入能力无法满足注入需求，需不断地优化调整。
3 实施节能降耗技术措施
针对注水过程中存在的突出问题，开展了三方面的技术措施:
3.1 实施注水地面系统分压调整工艺技术
3.1.1 自一站注水系统实施三级分压技术
生产现状:自一联现有注水站2座，老注水站有高压三柱塞泵4台，设计注水能力1344m3/d；新注水站有高压5ZB-12/42型五柱塞泵2台，设计注水能力960m3/d。日常情况下运行2台五柱塞泵，1台三柱塞泵，注水管压25.0MPa。注水系统所辖下游注水井18口，日注水量1100m3。但注水压力≤15MPa有12口井，压力在15-22MPa的4口井，压力≥15MPa的有2口井，注水采用同一压力等级造成大量的能源消费。
实施三级分压技术改造。利用原有管线，对注水泵出口管线实施改造，更换现有三柱塞泵的柱塞，由Φ45柱塞更换为Φ61，新建Φ114*14注水管线、PG350/DN100闸门及其它配套设施。
实施后节能降耗效果明显。设备运行功率由536.5KW/H下降到400KW/H，直接减少功率136.5KW,新安装注水泵采用变频控制，每小时节约电量180 KW.H，每天节约电量4320 KW.H，年节约费用150万元；技术改造投资成本约25万元，2个月即可收回成本，技术改造见效十分明显。
3.1.2 自六站注水系统实施二级分压技术
生产现状。现有3H-8/450II型三柱塞泵5台，日常运行2台，系统注入压力23.0MPa；设计注水能力1450m3/d，承压能力25.0 MPa。该系统所辖下游注水井15口，日注416m3/d，富余能力1010m3/d。但现有注水井中，注水压力超过25.0MPa的有9口，配注350m3/d；同时，新区块建设预计增加注水量360m3/d，注入压力29.0MPa，泵站压力不能满足注水需求。
实施两级分压技术改造。对原注水泵站实施高低压分离技术改造，更换柱塞泵的直径，配套改造高压高压出口汇管、出口回流流程、安装高压注水管道及配套闸门，改造后高压注入压力35.0MPa,注水能力达到860m3/d；低压注入压力25.0MPa，注水能力490m3/d。具体措施是将4#、5#柱塞泵的直径更换为38mm，额定排出压力达到35.0MPa；并对两条高压注水管道实施优化改造，新建单井注水管道220m，建设井区延伸管道640m。
实施效果突出。技术改造后解决了4口井的欠注问题，增加注水量120 m3/d，减少3台增压泵和1台三柱塞注水泵，注水单耗从16.8KW.H下降至9.8KW.H，实现年节电120万度以上,经济效益在100万元以上。
2、优化注入泵运行参数，提高泵效和时率
一是优化多级离心增压泵参数。依据各台增压泵所属注水井配注和注入压力的变化，优化不同井区增压泵的运行数量及不同增压泵的运行压力，共实施8台次，提高泵的负载率和运行时率，实现节电2900kw.h,实现年节电105*104kw.h，年直接经济效益达85万元。
二是强化技术管理，提高柱塞泵泵效，实现节能降耗。依据注水量和注入压力，通过理论计算出五柱塞泵每提高1%的泵效，节电44 kw.h；三柱塞泵每提高1%的泵效，节电26 kw.h。合理控制注入泵的控制参数，核查泵流量、压力等参数，并根据电流变化，诊断柱塞的阀座、阀片是否刺漏，及时开展维护。实现年节电85.4×104kw.h，直接效益70万元/年。
3.1.3 开展地面注水管网除垢降压损措施
注水管道结垢严重，受沉积垢的影响，地面管道的管直径逐步减小，实际压力损失增加了1—3倍，管损大幅增加，致使泵系统运行压力增高，注水单耗上升。为降低结垢的影响，主要利用清管器和射流除垢等技术，对系统管道和单井注入管道实除垢措施53线次，除垢管道长度25000米，管道平均管损从3.8MPa降低到1.5MPa，年节约电量16.8*104kw.h，年节约电费13.6万元，节能降耗效果显著。
4 效果及认识
4.1 在注水系统实施高低压分离、除垢降压等措施，能有效提高注水系统的运行效率，实现注水单耗从8.5kw.h下降至6.8kw.h，年节电340*104kw.h，直接经济效益300万元。
4.2 对结垢严重的注水管网，实施除垢措施，既能实现节能降耗，还能解决11口注水井的欠注问题，增加注水460 m3/d，对应受益油井增产11.8t/d。
4.3 在油田开发过程中，注水系统能耗高，有效实施技术改造措施，能提高注水开发效果和经济效益，实现可持续发展。
[1]隗志安，石化工业节能降耗对策[A]，中国无机盐工业协会专家委员会扩大工作会议暨节能减排研讨会论文集[C]，2007年.
[2]沈建，樊兆存，马亚辉，油气储运系统节能降耗初探[A];山东石油学会油气储运系统节能降耗技术交流会论文集[C];2008年.
