油田注水節(jié)能降耗分析

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1概述

在油田采油中注水是最重要的因素之一，因?yàn)樽⑺坏梢愿玫难a(bǔ)償?shù)貙幽芰繐p失，更能夠有效的提高油田儲(chǔ)油層的開采深度，這樣做的作用是為了提高原油出油率，更好的保證油田的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。但是換言之，向油井內(nèi)注水也會(huì)消耗巨大的能量。油田的注水管網(wǎng)系統(tǒng)主要由注水站、配水間、井口裝置及連接配水間、注水井和井口的管網(wǎng)組成，注水管的管網(wǎng)系統(tǒng)是油田開發(fā)地面工程系統(tǒng)中一個(gè)規(guī)模龐大的高耗能的、高壓的、全封閉的、由集中到分散的注水生產(chǎn)系統(tǒng)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，油田注水電能耗費(fèi)一般占油田總用電能耗費(fèi)的30%～50%之間，而且隨著油井開采深度的增大，不斷向油井內(nèi)注水，會(huì)使油田總體油井的含水率的攀升，注水能耗還將繼續(xù)攀升，這樣的惡性循環(huán)會(huì)導(dǎo)致油田的開發(fā)成本大大的增加。于此同時(shí)，隨著注水設(shè)備總體技術(shù)水平和效率的提高，油田注水系統(tǒng)運(yùn)行狀況也在日趨復(fù)雜化，新投注水井及設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)、管網(wǎng)改造等現(xiàn)象都普遍存在，僅憑操作人員的現(xiàn)場操作經(jīng)驗(yàn)來控制注水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況很難精確滿足系統(tǒng)優(yōu)化、降低經(jīng)濟(jì)成本的內(nèi)在要求。因此，對(duì)油田注水系統(tǒng)進(jìn)行合理的深層次的技術(shù)改造，不斷提高油田注水系統(tǒng)的使用效率，加強(qiáng)對(duì)油田注水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的合理有效研究，對(duì)充分發(fā)揮在建和已建注水系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，進(jìn)一步控制注水能量損耗，減少油田生產(chǎn)企業(yè)總體能耗，對(duì)于油田高效地生產(chǎn)運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義。

2油田注水系統(tǒng)存在的技術(shù)問題與解決措施

長期以來，油田注水系統(tǒng)的運(yùn)行管理仍然主要依賴操作人員的摸索的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，主觀因素較大，雖然近些年來油田也在采用一些自動(dòng)化的注水設(shè)備，但油田注水過程中自動(dòng)化程度尚未成熟，準(zhǔn)確度程度不高。所以，在油田注水工作環(huán)節(jié)中不可避免的存在多種遺留問題：（1）注水泵配備使用恒壓恒流電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，因?yàn)閱?dòng)電流過大，對(duì)電源形成瞬時(shí)沖擊會(huì)引起電網(wǎng)的總體工作狀況發(fā)生劇烈波動(dòng)。受管網(wǎng)壓力波動(dòng)和其它多種因素的綜合影響，在人工進(jìn)行匹配注水的調(diào)節(jié)時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生超注或少注現(xiàn)象，主要原因是由注水流量和壓力很難達(dá)到均衡引起。（2）由于儲(chǔ)油層均質(zhì)性不同，就會(huì)出現(xiàn)注水井注水壓力差別較大，以一個(gè)注水壓力系統(tǒng)滿足油田多層系注水，就會(huì)不可避免地會(huì)造成單井閥門控制節(jié)流損失的增大。（3）有必要進(jìn)行注水站選址、配水間設(shè)計(jì)優(yōu)化和管網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化配置。由于處于不同開采時(shí)期油田注水量的浮動(dòng)空間較大，為適應(yīng)注水量需求的變化，需要進(jìn)行頻繁調(diào)整注水泵的運(yùn)行狀態(tài)。若注水泵輸水壓力波動(dòng)變化時(shí)，操作工人不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而進(jìn)行調(diào)節(jié)，就會(huì)造成超注水的情況發(fā)生，這樣就會(huì)造成極大的水資源和電能的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)對(duì)油井的總體產(chǎn)油率產(chǎn)生影響。（4）注水泵采用節(jié)流調(diào)節(jié)的方式輸出壓力和流量控制方式不盡合理，這樣會(huì)使得油層注入壓力和地質(zhì)配注量一直處于變化之中，使注水泵排出量與入注量不能有效進(jìn)行匹配，注水時(shí)常在節(jié)流狀態(tài)下運(yùn)行，無法保證注水泵工作處于高效的工作區(qū)域，更談不上在優(yōu)化狀況下運(yùn)行了，這樣勢必會(huì)造成電能的極大浪費(fèi)和損耗。（5）對(duì)注水的干線能力分布、注水站工作能力與注水井點(diǎn)配置狀況進(jìn)行適度規(guī)劃調(diào)整。這里要清楚，注水站的注水潛力增加基本上是依賴?yán)献⑺镜募夹g(shù)改造，其次才是新建注水站投用或技術(shù)改造。如果局部注水站出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行，那么很有可能就是鋪設(shè)的官網(wǎng)的管線路徑過長，另外再加上管線使用年久，在管線上出現(xiàn)腐蝕、結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致注水在管線阻力增加，進(jìn)而能耗增大。優(yōu)化的注水措施：在油田注水工程中，常用的技術(shù)是管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)，其實(shí)就是指把個(gè)別區(qū)塊中注水系統(tǒng)和水驅(qū)系統(tǒng)進(jìn)行綜合地調(diào)整和優(yōu)化，在其調(diào)整和優(yōu)化以后，可以根據(jù)工程實(shí)際的總水量需求來進(jìn)行注水泵水量的試運(yùn)行，這樣能夠?qū)⒛芎慕档停瑥亩棺⑺侍嵘?duì)于那些注水系統(tǒng)優(yōu)化難度比較大，尤其是水質(zhì)較差的注水管網(wǎng)，可以將其水質(zhì)進(jìn)行全面的改善，進(jìn)行一定的管網(wǎng)整合，將注水站供水的有效半徑進(jìn)行縮短優(yōu)化，減少因管線延程增加、阻力增大造成能量損耗，使油田注水系統(tǒng)的注水效率得到切實(shí)有效的增加。

3優(yōu)化注水系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義

（1）優(yōu)化注水系統(tǒng)從而達(dá)到降低能耗油田注水系統(tǒng)主要主要由配水間、注水站、井口裝置及連接配水間、井口和注水站的管網(wǎng)組成。當(dāng)前，注水系統(tǒng)能量損耗大體有以下幾方面：一是電能驅(qū)動(dòng)注水泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在注水泵機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程造成能量損耗；二是管網(wǎng)出現(xiàn)腐蝕或結(jié)垢，輸水的阻力增大造成的能量損耗；三是配水過程中由于儲(chǔ)油層均質(zhì)性不同，造成的注水能量損失。這三部分大體構(gòu)成了注水系統(tǒng)的整個(gè)能量損耗。其中，管網(wǎng)內(nèi)耗和注水泵運(yùn)轉(zhuǎn)造成的能量損耗在整個(gè)油田注水系統(tǒng)中所占比例較大。因此開發(fā)油田注水系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)該抓住這兩方面主要矛盾，從主要矛盾入手，而在這兩者比較中，注水泵的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)能耗損失是不可避免的，優(yōu)化空間有限，在實(shí)際操作中，注水管網(wǎng)的能耗造成的能量損耗約占整個(gè)注水系統(tǒng)能量損失的20%～40%之間，提高注水管網(wǎng)運(yùn)行效率在油田節(jié)能技術(shù)研究中顯得極其重要。目前，我國油田注水系統(tǒng)管網(wǎng)效率明顯偏低，而且管網(wǎng)的阻力損耗及各種控制閥件耗能偏大，因此具有很大的節(jié)能降耗潛力，應(yīng)在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地提出節(jié)能降耗的技術(shù)方案。（2）優(yōu)化注水管理系統(tǒng)，提高注水運(yùn)行效率、降低綜合運(yùn)行能耗為了對(duì)油井的注水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，可以建立一套數(shù)據(jù)庫并模擬計(jì)算、對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行追蹤評(píng)價(jià)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控注水系統(tǒng)中各種設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和耗能情況，對(duì)全網(wǎng)注水系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行綜合的實(shí)時(shí)的分析，達(dá)到數(shù)字化管理程度。這樣可以有效掌握注水細(xì)節(jié)運(yùn)行參數(shù)和系統(tǒng)總體情況，并且能夠及時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算分析出注水系統(tǒng)各環(huán)節(jié)運(yùn)行概況。對(duì)影響注水系統(tǒng)效率的各環(huán)節(jié)能量損耗進(jìn)行節(jié)能潛力評(píng)估，對(duì)能耗超標(biāo)的問題環(huán)節(jié)進(jìn)行有針對(duì)性的改稿和優(yōu)化調(diào)整，保證整個(gè)注水系統(tǒng)穩(wěn)定的在高效區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，只有這樣才能達(dá)到節(jié)能降耗的生產(chǎn)目的。

4小結(jié)

綜上所示，油田注水工藝是提高油田開采效率和開采水平，保持油藏能量的主要方法。在油田開采中，注重注水工藝研究及其管理是確保油田穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗的重要手段。毋庸置疑，油田工作者應(yīng)該注重油田注水工藝的研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)，在大油田管理中，要從基礎(chǔ)做好注水工作的各項(xiàng)管理，為油氣田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、節(jié)能降耗多做貢獻(xiàn)。

作者:魯峰 單位:大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠第四作業(yè)區(qū)

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