油气集输注水站污水调控模式探讨

郑亚文

摘 要：注水工作是集输注水站的基础管理内容，注足水、注好水、保持原油开采所需的地层能量，是注水工作的主要目标。通过对集输系统中污水的产生与去向，以及各注水站污水调节原理与机制等的探讨，改变了传统的思维模式，将以往粗放式回注多余污水的生产模式转变为平稳注水、精细注水管理模式，并在此基础上对多余污水进行回注，减少了日常注水调节的肓目性，使基层生产单位的日常管理水平得到切实有效的提升。

关键词：集输注水站;污水调节;流程控制;模式探讨

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.073

1 前言

某油气集输生产单位，下辖污水站、联合站、注水站，是集输、注水、污水处理为一体的综合管理泵站，“点多、面广、线长”是该站的显著特点。其中某注水站是其中一个下辖班组，担负着区块注水任务。结合生产实际，探寻注水异常波动影响因素，以节点控制为手段、以平稳注水为目标，实施积极的找水、注水策略，以期在时间和空间上确保注水生产的平稳。

2 影响注水站调控因素分析

对污水站污水来源、去向及其关系进行剖析，掌握系统调控方式，对污水站污水控制模式、调控目标有正确的理解和判断，避免判断失误导致的方向性错误。

2.1 污水系统现状

2.1.1 污水来源

某站污水站污水流程工艺如下图1所示：

该站的污水工艺流程分可为3个节点：节点一是三相分离器分离出的污水进入一次除油罐，通过信息化数据可实时监控水量;节点二是由分离器分离出的污水与一次除油罐的污水混合后进入二次除油罐再分离，目前暂无法进行监控;节点三是经过三相分离器、一次、二次除油罐三级处理后进入污水外输罐，可通过网络进行实时监控。其中只有节点二水量不可直接采集，为了有效计量污水量，对节点二进行流程改造，变不可控为可控，改造思路如下图2所示：

改造后，变被动管理为主动管理，通过已有网络对所有污水來源进行监控，实时掌握水量，为下步准确把握污水去向打下基础。

2.1.2污水去向

经过三次处理的污水通过污水泵打压，输送到5个用水基层站，工艺流程见图3：

上述流程可分为三个节点。节点一是通过观察污水外输泵房外输干压的变化，实现对污水外输量的间接控制;节点二是各注水站的外输污水量，由流量计和各站计量的实际情况进行监控;节点三是经注水泵增压后的精细注水，并对其流量进行瞬时计量。

2.1.3 污水调控情况

污水控制的总体原则是：污水来液量等于污水外供量。但由于污水在时间、空间上的不均匀性，决定了不可能完全实现污水控制原则，因此通过系统调节，尽可能做到污水外供平稳，避免末端注水站频繁调频或启、停泵操作。主要是运用各注水站污水罐液位高低进行外输液量空间调节，以及运用站内事故罐进行缓冲调节这两种方法。

在外供污水量不足情况下，要求每2小时人工录入一次数据，按照注水站规定控制液位，对液位异常的注水站进行控制，避免因空间分布不均而产生的缺水或余水，保持正常的来水与外输平稳，此为空间上的污水液量调节。

当用水水量饱和、污水供水量较大时，需要对污水进行内部调节。通过污水站的增压污水流程回流至事故罐，将多余污水暂时储存;反之，当系统中污水量不足时，可将事故罐中的存量污水向系统中供给，从而在时间上维持污水外输的平稳运行。

2.2 影响注水调控因素

目前，除XX注水站和XXX注水站外，其余注水站、掺水泵均实现了每2小时一次的人工网上数据录入，为集输注水站污水调配、变化趋势分析提供了数据支持。

2.2.1 单线注水系统对污水系统的影响

由于地理位置和投产成本等方面的原因，各站供水外输状况各异。其中1#、2#、7#站都是单管外输（单线），配注、掺水量固定，已实施精细化注水、掺水。如果按规范保持罐液位平稳，则XXX污水站对此类泵站外输液量较为平稳。因此，只要了解其日常注水、掺水参数变化，便能判断罐液位变化趋势。具体流程如下图4、5、6所示：

另外，整个系统受1#、2#、3#、4#、7#注水站关联性较大，容易对整个污水系统及处在污水外输线末端的注水站造成一定的影响。

2.2.2 污水外输共线对末端注水站的影响

5#注水站与6#注水站共用一条污水管线（共线），相互之间存在较大影响。特别是5#站注水罐进水量大或不进水的情况下，致使末端注水站无法保证正常来水或来水过多，导致末端6#站注水罐液位波动过大，如果6#注水站仅依据本站罐液位变化分析，容易产生判断和对策失误，如下图7所示：

经过分析查找，影响末端6#注水站注水罐液位变化的因素主要有以下几个方面：一是污水站来水变化大;二是5#注水站进水量变化大;三是污水外输泵泵压变化。

其中，引起末端6#站液位增加的原因主要是：（1）污水站来水增大;（2）5#注水站进水量减少;（3）外输泵泵压升高。同理，引起末端站液位减少的原因与上述相反。

在日常运行时，如果同时出现几种异常情况叠加，末端6#注水站液位波动更加明显，必须由专业人员及时采取对策;当出现一种或两种情况时，影响可能相互抵消，因此需要再观察积累，提高判断能力。

3 6#注水站污水调控模式的建立

3.1 优化前污水调控管理现状

注水模式调整前，调水模式是以注水罐液位平稳为原则，其中，末端注水站站内注水流程如下图8所示：

在6#注水站，基本流程是污水站来水进入注水罐，经喂水泵、注水泵、配水间后注入地层。控制节点包括：控制来水量，保持进站水量平稳;调控注水量，保持注水罐液位平稳;调控注水泵压力，进一步调节水量，如下图9所示：

这种以罐液位平稳为落脚点的模式，能够全面消耗多余来水量，但实际过程中，随着进液量的变化，注水量随之也发生变化，注水泵频繁启停，注水干压波动幅度大，除回注水量外，其余污水未能得到有效配注，影响水驱效果。

3.2 改变调控方法，由粗放向精细化转变

结合实践，积极调整思路，转变注水模式，建立了以注水干压平稳为主，兼顾注水罐液位平稳的调节方式，如下图10所示。

这种注水模式，优先保障有效配注，再结合实际情况将多余污水进行回注;通过污水回注井调节注水压力及注水量。有效避免了注水泵频繁启停，防止干压波动。结合注水罐液位变化，微调注水泵频率，当遇到必须启停注水泵时，则依据预警机制，做好回注井调控，以保证注水干压平稳。

3.3 平稳控制单线注水，降低末端6#注水站所受的关联影响

根据注采平衡关系，整个注水系統水总量相对平稳，而污水系统可分为单线及共线运行，污水消耗主要用于1#、2#、4#、5#、7#及末端6#注水站注水和3#系统掺水。因此，单线污水系统的不平稳，易导致共线污水系统的紊乱，间接的影响到了末端注水站污水调控。

因此，提出了平稳控制单线污水系统的管理思路，主要做法是根据1#、2#、4#、5#、7#注水站注水井及3#掺水站系统所需污水量，在满足用水的同时，平稳控制供水量、储水量，要求单线供水泵站污水储罐液位，保持液位波动在上下1米范围。确定供需平衡点，降低对末端注水站污水系统的影响。

3.4 依托网络化管理，提高污水调配质量

网络信息化建设为新模式奠定了基础，提高了工作效率。目前，各基层用水单位的网络系统覆盖率达到80%。通过分析信息化数据，可分析除末端注水站外的总水量、注入量，各注水站进水量数据，由此提出注水站调控方案，避免判断失误，确保注水干压平稳。

通过以上工作，建立合理的调水模式，如：合理确定注水量上下限，减少干压波动;依据注水泵排量区间来确定注水泵运行组合，实现平稳调水、精细注水。

4 结论

在油气集输系统中，必须对污水进行合理分配与调控，使污水外输罐、注水罐和事故罐液位保持在合理范围，确保水驱效果和掺水伴输。明确污水来源、去向及其关系，建立合理的调控方式，对污水站调控进行正确判断，可以避免污水调节失误。对各注水站和掺水泵均实行每2小时一次的网上数据录入，可为注水站污水调配方案提供基础数据支持。在日常运行中，建立水罐液位预警机制，防止注水站罐液位波动过大，不断提升注水站的管理水平和运行质量，实现污水系统平稳、高效运行，从而使基层生产单位的日常管理水平得到切实有效的提升。