大港南部油田注水系统节能降耗研究与应用

大港南部油田注水系统节能降耗研究与应用

王振堂

（大港油田第三采油厂   沧州市061023）

摘要：油田投入开发后，随着开采时间的增加，油层本身能量将不断地被消耗，为了弥补原油采出后造成的地下亏空，应用了注水工艺来驱替原油和补充能量，最终实现油田的长期高产稳产，大港南部油田目前注水系统存在着“节流损失大，系统效率低、管网不合理，无功损耗大、泵压不匹配，无功损耗大、管道结垢严重，压损高”等问题，造成注水系统大量的电能浪费，给采油厂生产经营方面带来极大的经济负担，本文研究注水系统能耗挖潜，以现状调查为基础、措施实施为保障，创建了注水系统提质增效工作模型，降低了注水系统能耗，年节电281万度，系统效率提升0.8个百分点，节能降耗效果显著。

关键词：大港南部油田，注水系统；系统效率；节能降耗；

1 大港南部油田注水现状

1.1 大港南部油田注水工艺现状

大港南部油田目前有23座注水泵站，167台注水泵，530公里注水管道，正常注水井约520口，日注水量约3.8万方，注水压力 21-28 MPa ,日耗电约30万度，约占全厂总耗电的27.3%，是除采油外最大的耗电系统，注水工艺为泵站集中供水，水井串、T接干线，离心泵局部增压。

1.2注水系统节能潜力

目前注水系统节能潜力表现为：

（1）井口压差大：在长期注水过程中，水井注入量的动态调整，使得部分水井高低压混注，其中注水井压差超过10MPa的水井128口，占采油厂总井数的24.5%；

（2）管网压损大：530公里注水管道，最长投用时间达到了30年，在高矿化度的环境中长期服役造成了管道存在不同程度的结垢，平均每公里管道压降1.7MPa，部分管道更高。

2 理论分析

为了查找能耗潜力点，把系统耗电量转化为系统效率进行分析，目前现有标准规范（《油田注水地面 系统能效测试与计算》Q/SY1461-2012）公式如下表示：

为进一步简化，通过公式推导，形成了定性分析公式：

2.1 主要参数分析

涉及的四个重要参数分析如下：

（1）机泵效率：影响大，主要由机械磨损、阀座漏损和回流损失构成，依靠日常管理能够控制。

（2）电机效率：取决于自身的无功能耗，受设备机型和质量优劣影响大，需要更换节能电机。

（3）管网效率：管道长530km，阀门、弯头等配件的局部损失，管道的沿程摩阻，如管道结垢。

（4）井口压差：注水系统与注水井的压差，同一区块注水井压力差越大效率越低。

综合分析，在工艺管理方面，降低系统能耗的重点即为提升管网效率和降低井口压差。

2.2 改进对策措施

改进措施包括以下两大方面：

一是管网效率提升方面：

（1）优选注水工艺流程

针对不同渗透率的区块，根据注水压力不同，采用分压注水工艺；

针对同一区块内少部分低渗透层的注水井，采用局部井口增压工艺；

（2）确定合理注水半径

注水半径过大，会导致注水管网末端压降过高。

（3）定期清理注水管道

通过分析压损和管道输送能力，选择适宜的管道进行射流除垢。

二是井口压差控制方面：

（1）针对个别单井采取低压供水管道供水方式。

（2）及时调整增压泵运行，针对系统能够满足注水的井及时调出增注系统。

3 现场应用效果

现场应用取得五大方面的成果，具体如下

1、官二注系统分压注水

通过对官104区块的注水情况调查分析，发现有4口井（尤其是前3口井）的压力远低于系统压力，注水量较高，且在一条系统上，完全满足了泵站分压注水条件，实施后系统综合单耗由7.58度/方下降到7.03度/方，系统效率由45.1%提至51%，提升5.9个百分点，日节电2900度。

2、系统联网运行

针对段一注两条同压系统频繁出现低频运行状态的问题，为了提升注水时率、保障注水压力平稳，新上Φ159*23-60m，实施了2座注水泵房的连通，减少机泵运行1台，运行泵房1座 ，减少岗位1个，系统单耗降低0.10度/方，日节电约130度。

3、管道通球除垢

以增水量、降压损为依托，从106条管道中优选出了37条（13条系统、24条单井）36.2km开展了射流除垢工作，日增注水量1050方，同时，平均管压下降2.9MPa，日节电5350度。

4、高压差水井调进低压

从泵站供水能力、地面管道状况、水井压力水量等多方面分析论证，优先选择了投资回收期较短的注水管道进行调改，把小六注、家一注等10条注水单井管道从高压系统调整到低压系统，日节电2400度。

5、增压泵运行参数优化

采取低压井调出增注系统、增压泵优化降级的技术措施，另一方面，根据注水井的实际情况，加强增压泵压力调整和及时关停的管理措施，共计实施调整57台次，平均日节电2500度。

通过以上一系列节能措施，注水系统单耗由9.40Kw.h/m3下降到8.44Kw.h/m3，下降了0.96Kw.h/m3，系统效率提升0.6%，全年节电281万度。

4 结论

注水系统能耗挖潜，有效降低了采油厂电费成本压力，促进了节能降耗管理水平提升。然而，对于庞大的注水系统节能潜力依然巨大（如管道能力不足造成压损较高；存在平衡储罐液面的无效注水井）；下步以模型为指导，提高注水系统效率工作将以强化“三率” （机组效率、管网效率、系统效率）分析为基础，坚持“动态分析、动态调整”的原则，减少注水系统无功损耗，提高系统运行效率。

通过对各泵站及单井水量、电量及能耗数据。建立单耗分析模式，结合泵站能耗监测系统、多方位全角度立体化，实时准确的监控单井和系统单耗，建立注水系统提质增效模型，避免能源浪费，提高系统效率，避免无功损耗。同时推动注水系统技术改造，适时开展高低压分离、泵站柱塞优化组合以及增注泵动态优化调整，减少低频运行问题，提升注水时率、保障注水压力平稳。

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作者简介：男，1967年12月，汉族，河北省新乐市，在大港油田采油三厂从事管道完整性管理工作，联系地址：大港油田第三采油厂，邮编：061000。