杏北油田深度水注水系统优化运行分析

王中专（大庆油田有限责任公司第四采油厂）

1 现状

杏北油田1966年投入开发，为保持地层压力，同期实施注水。根据开发区块地质条件对水质要求不同，逐步建成普通注水系统、深度注水系统、三采注入系统三大系统。其中深度注水系统根据开发需求，于1991年开始逐步建设，随着东西部过渡带和纯油区二、三次加密井网开发逐步建设完善站库及管网系统。

杏北油田已建成深度注水站11座，设计能力15.24×104m3/d，深度注水管网320.40 km，管辖深度注水系统注水井2876口。其中，杏北油田东、西部过渡带建设深度注水站3座，设计注水能力4.32×104m3/d，纯油区建设深度注水站8座，设计注水能力10.92×104m3/d，系统平均运行负荷率59.7%。

2 停运1座注水站的分析

根据表1可知，杏北油田深度注水系统不同区域注水站运行负荷不同，其中，纯油区负荷率69.2%，相对适中；东、西部过渡带区域平均负荷率48.9%，尤其东部过渡带区域内2座注水站平均运行负荷率约为45.8%，负荷率偏低。为提高系统运行负荷[1]，结合杏北油田深度水注水站布局分布以及注水管网连通性，提出停运东部过渡带杏A注水站及为其供水的杏A深度污水站的思路[2]。

表1 杏北油田深度注水系统现状

杏A注水站和杏A深度污水站停运会产生两方面问题，一是注水站停运导致相应区域内深度注水管网压力降低、水量减少，进而导致出现无法满足注水井的注入压力与水量需求的问题；二是污水站停运导致其上游处理的普通污水无法外输处理，出现污水过剩的问题。

针对以上两方面问题，为满足注水井的注入压力与水量要求，需要其它注水站为杏A注水站所辖区域供高压水，而相应的注水站又需要污水系统调运补充深度污水，以满足其水源需求。因此，为实现深度注水系统停站优化运行，从注水运行和污水调运两方面分析可行性。

2.1 下游注水系统分析

杏A注水站所在的杏四～六区东部及东部过渡带区域主要有杏东北段、杏东南段、杏四区三排、杏四区四排、杏五区三排5条深度注水干线。杏A注水站与相邻深度注水站位置关系如表2中所示。由表2可知，杏B注水站与杏A注水站管线距离最近，同时杏C、杏D注水站分别与杏A注水站具有相同注水出线，杏E注水站距离较远。因此提出理想化假设，由杏B注水站为杏东北段和杏东南段深度注水干线供水、由杏C和杏D注水站为相同出线的注水干线供水。

表2 杏A注水站相邻注水站距离

由于注水系统首先要满足注水井压力需求，因此选取干线末端井和破裂压力较高的典型井计算相邻注水站是否能够满足注水压力需求。

由于注水管网水力计算较为复杂，同时实际生产注水管网变化情况较多，因此采用将相同注水干线的注水量平均分配到每段管网上，建立杏A注水站区域简化深度注水管网示意图见图1所示。

图1 杏A注水站管网布局

若各注水站管压达到设计压力16.00 MPa，通过软件计算可得，深度注水管网在选取的典型注水井处压力[3]如表3中所示。由于典型注水井注入压力要求高于其他注水井，因此杏B、杏C、杏D注水站出站压力即管压达到16.00 MPa，即可满足注入压力需求[4]。

表3 注水站到典型注水井压力损失情况

由于杏A注水站停运后将减少注水量约1.21×104m3/d，为保障区域内生产用水需求，需要具备连通性的其他深度注水站提高注水量约1.21×104m3/d。相邻深度注水站生产运行情况见表4，由表中数据可知，杏B注水站、杏C注水站、杏D注水站注入能力可满足杏A注水站停运后的注水量需求。

表4 杏A注水站相邻注水站运行情况

由于注入压力和注入水量两方面均能够满足杏四～六区东部及东部过渡带深度注水管网需求[5]，因此注水系统能力能够满足杏A注水站停运后区域注水管网运行。

2.2 上游污水调运分析

杏A深度污水站随着杏A注水站停运而停运，因此其1.21×104m3/d处理污水需要调整到其它污水站处理，同时需要给杏B注水站、杏C注水站、杏D注水站提供其所需注入水量。区域内污水处理站能力见表5所示。

表5 杏A注水站区域内污水站运行情况

通过对区域内污水系统管网图2分析可知，杏A注水站与杏C注水站通过杏X污水站可以建立连通关系；杏A注水站与杏B注水站通过杏X污水站、杏X脱水站可以建立连通关系，由此可以将原杏A注水站来水通过以上两个渠道调入相应注水站。杏X脱水站将0.6×104m3/d污水外输方向由杏X污水站调整至杏B污水站，杏X污水站将0.6×104m3/d污水外输方向由杏A深度污水站调整至杏C深度污水站，同时杏B注水站和杏C注水站各启1台注水泵即可满足杏A注水站停运后杏四～六区东部及东部过渡带深度注水管网运行需求。

图2 杏A注水站停运后污水调运示意图

3 注水站停运后运行情况

杏A注水站和杏A深度污水站于2017年6月21日停运，杏B注水站和杏C注水站同期启动注水泵，实际管网损失压力如表6所示。可以看出，停运后深度注水系统注入能力能够满足下游注水系统需求。

表6 典型注水井实际压力损失情况

由于注水站停运切换不可避免会导致注水系统波动，因此注水启泵布局调整后，管理部门需要统筹协调上下游，既协调上游污水系统按照方案进行调运，同时需要安排注水站按照计划进行切换。另外，更重要的是需要组织下游注水井管理人员加强巡检保障终端注水井平稳运行。

杏A注水站停运后，深度注水系统启泵布局进行调整，深度注水系统平均泵效降低0.1%，系统泵出水量下降1326 m3/d，泵水单耗降低0.02 kWh/m3，日节电1 878.5 kWh。同时，由于杏A注水站和杏A深度污水站停运，减少岗位用工19人，减员增效效果明显。注水站停运前后深度注水系统运行情况见表7。

表7 杏A注水站停运前后深度注水系统运行情况

4 结论

1）随着开发建设时间的推进，杏北油田深度注水系统管网具备较强连通性，可以打破以往注水站低负荷运行的状态，关停部分注水站实现注水系统的高效运行。同时，在今后产能建设中，可以打破传统站内独立设置备用泵的方式，采用注水站间互为备用的方式保障注水系统运行。

2）在设计注水系统单站停运运行方案时，不仅要从下游注水井的压力和水量需求分析，同时还要考虑上游污水系统调运的水量和水质是否能够满足注入系统要求。

3）在注水系统单站停运时，将会对注水管网压力和水量产生波动，管理部门应统筹协调下游注水井管理人员，及时调整注水井压力和水量，减小注水管网压力和水量波动造成的影响，保障注水系统平稳运行。