油田地面注水系统的优化技术分析

于力 (大庆油田设计院有限公司，黑龙江 大庆 163114)

1 当前阶段中油田地面注水系统存在问题分析

自改革开放以来，在国家相关发展战略大力支持下，我国经济获得了飞速发展。与此同时，针对在科技方面所存在的落后性问题，提出了“科技兴国战略”，大幅度提升了我国技术发展水平。近年来在油田生产活动中，生产开发技术方面所取得的成就越来越突出，相应的，也推动了注水系统生产作业指标的提升。根据相关调查和研究可以发现，在现阶段油田生产活动中，存在着能耗过高、经济效益较差的问题，从而严重限制了其长远发展。若想针对性解决该方面所出现的问题，帮助油田企业获得更大经济效益，减少不必要的成本支出，减少不必要的能源消耗，便需要根据油田注水系统中所存在的问题进行深度分析。将此作为基础，对其中所利用的关键性技术进行不断优化和调整[1]。

从注水系统使用特点来看，设备使用年限较高时，在实际运行过程中便会出现能耗过高的问题，其效率便相对较低。另外，受制于经济因素、科技因素的影响，我国现阶段所开展的注水作业中，在注水设备能力和地层匹配度方面，存在着不相符的问题。针对该方面问题，生产运行中经常会采用高压打回流的方式，实现二者之间的平衡。但任何事物的发展都需要从两个角度分析，在正视到这种方法优势的同时，也需要看到其中所存在的弊端。在这种运行模式下，会造成能耗增加和注水单耗增高。为提升注水系统整体运行效率，部分企业会对老注水井进行优化性调整，但在提高系统效率的同时，又出现注水半径过大和部分注水井由于地层结构和渗透率不同，随着注水时间的延长，导致部分注水压力不足的问题，以及个别井单井阀门节流控制过大，能耗损失大的问题。在实际工作中，为了针对性解决该方面的问题，很多企业在实际工作中都会着重加强对开发方案的重视，按照阶段性调整的开发方案，对注水设备进行优化调整，使注水设备能力和压力与开发方案相匹配。另外，油藏储层本身具有一定的非均质性，不同的注水井之中注水压力会存在一定差异，利用相同注水压力很可能会导致在作业过程中出现单井阀门节流控制过大的状况，而针对注水过程中存在的功率过剩现象，为了能够实现注采平衡，还必须要打回多余流量，从而使得注释系统运行效率降低，在实际作业过程中，必须要充分结合油田开发设计方案对注水设备进行合理调整。但在人工调整方式运用的过程中，很难做到完全匹配，尤其是连网注水系统，各注水站的注水泵调整运行情况往往要经过一段时间的尝试才能确定，有一定的延后性，无法做到及时准确。因此需要充分认识到上述各方面问题对其所产生的影响，结合具体情况，对问题展开深入分析。借助多种注水系统优化技术的积极作用，进一步提升开采效率，降低能源的消耗。

图1 注水井的作用

2 注水系统中的注水管网优化分析

2.1 注水系统中的注水管网优化原理分析

从注水系统本身特点来看，其具备了较为明显的复杂性特征。若想从整体上实现对注水系统的优化调整，是一项难度极大的工作。注水泵、注水管网和注水井是注水系统的重要组成部分，其中注水管网在实现注水井和注水泵站的有效连接发挥重要作用，有针对性按照各项数据对注水管网进行分析及优化调整，实现对管网的整体规划，将其和泵站以及注水井口进行有效连接，从而形成“拓扑结构”。在实现管网本身的优化运行和提升效率的同时，可以指导上游注水站的开泵方案优化，以及结合开发数据对注水井压力进行分析，采取不同的运行方式，均可以有效地控制注水系统整体能耗，从而帮助油田企业获得更大经济效益[2]。

2.2 注水系统中的注水线路规划设计分析

从注水管网拓扑结构特点来看，其由多个节点组合而成，在不同节点上，为了完成不同需求的工作，会存在着多个分支路线。在各个线路上，都会存在着注水井口、注水管线以及注水泵三个极为重要的组成部分。对于操作人员而言，需要针对其中所存在的不同数据路线进行科学化分析。当完成线路科学化、合理化分配之后，形成多个节点。从整体角度进行分析，注水线路属于其中的二级结构。从其特点角度进行分析，在一级结构中，其放射状特征较为明显，在具体应用过程中，需要将一级结构和二级结构进行有效链接。从油田地面注水系统特点角度进行分析，其复杂性特征较为明显。对此，在进行该部分操作时，便需要相关工作人员对所使用的注水管网模式、线路分布特征进行综合性分析。针对其中可能会出现规格交叉点、支点进行明确，从而进一步提升注水作业的合理性和科学性。需要注意的是，注水井点的设置也是其中一项极为重要的工作环节。在确定注水井点工作时，需要对井站之间的压力差进行合理化控制，让其保持在相对较为合理的状态中，从而实现对管网压力的有效调节，在全面提升油田注采开发效率的同时， 实现对注水开发成本的有效控制。 注水线路优化是整个油田地面注水系统优化中非常重要的环节，在实际进行优化处理的过程中必须要对注水线路进行全面考察评估，从经济性、高效性、技术性等几个方面进行合理规划[3]。

2.3 注水系统中的注水管网参数优化分析

若想进一步提升整体设计的合理性，避免在传统工作中出现系统运行压力过大、经济效益较低的问题，则需要综合考虑到注水管网优化工作对其所产生的影响[4]。从该角度进行分析，则需要从壁厚、管径等多方面进行综合性考虑，对其参数进行优化和调整，保障达到技术稳步提升、经济效益保持在相对较为合理的状态。对于相关工作人员而言，需要根据设计方案中所规定的内容，对其设计方案进行合理化应用。当开展管网选择时，综合考虑到不同直径的管网对其产生的影响，选择最为合适的管网。在整个优化工作中，可以发现管径复杂性、跳跃性以及不协调性特征较为明显，都在一定程度上加大了参数优化的难度。通常情况下，在注水井分布上也会发现其不规则性,不同的井排在数量和长短上都有所不同，不同的分散程度在不同的注水量要求下就会使得情况更为复杂, 这就需要对主干线和注水站址进行优化[5]。注水井点的设置也是注水系统设计过程中非常关键的一个环节，注水井点在具体设置过程中必须要充分保证 井站之间的压力差处在合理的范围。注水线路优化是整个油田地面注水系统优化中非常重要的环节，在实际进行优化处理的过程中必须要对注水线路进行全面考察评估，从经济性、高效性、技术性等几个方面进行合理规划，这样才能有效提升油田的采油效率。

3 结语

在石油开采中，当油田开采到达极限或者是要提升其实际开采效率时，需要得到驱替介质的能量补充。而注水系统对地层能量实际补充情况直接影响着原油生产以及实际采收率。传统的注水系统通过设备向油层中实施注水作业，受到设备老化等多种因素的影响，制约最终的开采效果。开展对地面注水系统的技术优化，实现注水生产效能的提升，则可以减少该系统整体能源消耗，对我国的石油生产产生显著的节能降耗作用。