油田注水工程節能技術探究

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摘要：油田注水技術具有提高石油采出率和補充地層能量的作用。油田注水技術受地質因素、注水方式等的影響，對于油田儲量較大、低滲透性的延長油田陜北區塊的開采問題，是一個亟待解決的問題。本文從優化注水設備效率、優化注水系統的運行軟件兩個方面出發研究油田注水工程節能技術。

關鍵詞：節能技術；注水工程；低滲透油田；延長油田陜北區塊

油田注水技術在油田開采過程中占重要地位，具有提高石油采出率和補充地層能量的作用。油田注水技術受地質因素（如油田滲透性）、注水方式等的影響，延長油田陜北區塊位于陜西北部，在我國油田儲量位居前列，屬于低滲透性油田，油田開采難度大，如何快速高效的進行開采，是一個亟待解決的問題。隨著現代化生產技術水平的提高，采用節能的注水技術開采低滲透性的延長油田陜北區塊成為社會廣泛關注的問題。本文從優化注水設備效率、優化注水系統的運行軟件兩個方面出發研究油田注水工程節能技術。

1優化注水設備效率

傳統的油田注水技術可以通過優化注水系統的管網以及整體提高注水系統的注水效率，對于注水系統聯系不緊密的系統效率較低，具有能耗大、注水管網整體的降壓明顯、單井增壓明顯的缺點[1]。注水泵、變頻器、調節閥、注水管網、配水間、注水井等組成注水系統，注水系統的總能耗主要由注水泵、變頻器消耗，因此對于優化注水設備效率主要從注水泵、變頻器、液力偶合器的優化三個方面進行研究[2]。

1.1優化注水泵效率

優化注水泵站系統控制節能技術能夠提高油田的產出量，對于低滲透性的延長油田陜北區塊具有重要的意義。據統計，油田總用電量的33%~56%是注水耗電，而注采系統總能耗的70%~80%由注水站產生。進一步說明優化注水泵站系統控制節能技術在油田開采中的重要[3]。結合油田實際情況提高注水泵的效率，最重要的就是注水泵的選型。不同地質條件下，注水泵的選擇有明顯的差異。對于低滲透性的延長油田陜北區塊可以選用利于施加較高壓力的柱塞泵，這是因為離心泵在低滲透性的延長油田陜北區塊漏失量較大、水力性能較差，最終導致離心泵的泵效顯著下降，而柱塞泵對于低滲透性的延長油田陜北區塊具有很強的靈活性。此外，提高注水泵的效率還要結合注水泵的排量、轉速比，以及注水泵的水力部件等方面進行合理選擇，保證注水泵快速、高效的運行。離心注水泵從早期的注水量較小過渡到現在的較大注水量，這些都是基于離心注水泵的排量增大、轉速比提高。注水泵的水力部件對于注水泵的性能有著重大的影響，注水泵的水力部件包含泵的級數、腐蝕材料、表面光潔度、葉輪以及與導翼等。通過選擇合適的泵級數、耐腐蝕的材料、新型材料來提高表面光潔度都能大幅度提高注水泵的效率。最后，注水泵的運行效率也是影響注水泵效率的一個重要因素，注水泵的運行效率是指注水泵在運行期間的效率。主要從泵的搭配、泵的排量與實際注水量的匹配等方面來考慮，從而提高注水泵的運行效率，最終達到優化注水泵的效率，減少能量輸出，增加產出的作用。

1.2優化變頻器效率

電動機是變頻器運轉的重要環節，變頻器調節電動機和注水泵入口處的增壓泵，使變頻器整體具有電流的雙向可調性的特點，因此變頻器運轉過程中很容易達到負荷平衡點，使得整個注水技術高速有效地進行。此外，選用電機要結合油田和注水泵情況，盡量選用高效節能型，這樣可以大大提高電機的效率。在污水注入溫度高的條件下應選用封閉型的電機，這是由于污水注入的溫度高導致鹽分的蒸發速率上升，使得空氣具有較強的腐蝕作用[4]。對于變頻器效率的優化主要在于生產過程中技術水平和管理水平，生產充分考慮注水系統的穩定性利用變頻器的變頻調速保證注水壓力恒定，最終達到高效的機械自動化。機械自動化對于自動化的管理水平有著較高的要求，機械不能完全替代人工，例如，變頻調速裝置雖然有比較完善的故障檢測和應急功能，但是仍然需要人工進行輔助，以保證變頻器工作處于恒定負載狀態，達到優化變頻器效率的目的。

1.3優化液力偶合器效率

在電動機與水泵的間隙中的液力偶合器，是以液體為介質具有傳動的功能的裝置，存在著巨大的能量消耗。液力偶合器可以使電動機轉速處于恒定狀態，同時調節給水泵的轉速，最終起控制大負載、降低對電網的沖擊的作用。傳遞功率的整體范圍已經高達27000kW，調速的范圍與精度在與與機泵匹配的條件下，達到5：1的差量，此外液力偶合器的傳動的品質有了跨時代的進步[3]。

2優化注水系統的運行軟件

優化注水設備效率基于傳統的油田注水技術的能耗大、注水管網整體的降壓明顯、單井增壓明顯的缺點，從注水泵、變頻器、液力偶合器的優化三個方面進行研究。優化注水系統的運行軟件也是優化注水技術的一個重要環節[3]。注水系統的運行軟件是基于注水系統的基礎數據形成的適宜于油田的運行軟件。注水系統的基礎數據主要包括以下兩點[3]：（1）管網的靜態數據。①站、閥池、配水間、注水單井的GPS坐標；②管線的長度、管徑、壁厚；③注水泵的銘牌參數。（2）注水泵測試數據。為了保證注水系統運行軟件的后期投入，往往需要基于這些基礎數據進行模擬。以低滲透性的延長油田陜北區塊為例，需要對延長油田陜北區塊的每臺注水泵進行監測，其中每臺注水泵按照規范要求至少應該有6個異同的流量檢測點，檢測的內容包括電網的輸入功、電動機的效率、注水泵的輸出壓力、注水泵的效率。最后利用注水系統運行軟件得到運行期間內的生產數據站內單泵耗電量、泵出口水量、泵出口壓力、匯管壓力，以及站外注水井中單井注入量、注入壓力以及分水器上的壓力。低滲透性的延長油田陜北區塊的油田注水系統也存在或多或少的問題，利用注水系統的運行軟件對基礎數據進行模擬，可以達到實時對比的作用，通過模擬值與實測值的差異，來指導油田開采工作，達到提高采出效率，增大油田采出量。

3結語與建議

油田注水技術受地質因素（如油田滲透性）、注水方式等的影響，對于油田儲量較大、低滲透性的延長油田陜北區塊的開采問題，是一個亟待解決的問題。本文從優化注水設備效率、優化注水系統的運行軟件兩個方面出發研究油田注水工程節能技術。我們可以結合油田實際情況，從注水泵的選型、注水泵的排量、轉速比、注水泵的水力部件、變頻器的變頻調速，以及合理選擇注水系統的運行軟件等方面進行合理選擇，保證注水泵快速、高效的運行。

作者:劉佳 王斌斌 單位:延長油田股份有限公司志丹采油廠

參考文獻：

[1]齊春民，李丹丹，王旭.關于低滲透油田注水工程節能技術的探討[J].中國新技術新產品，2013(2):92.

[2]馬慶龍.扶余油田注水系統節能降耗技術研究[D].東北石油大學，2015.

[3]劉靖瑞.注水系統節能降耗技術研究[J].內蒙古石油化工，2013,39(2):79~81.

[4]王紅麗，王奎升.淺談國內注水系統的節能措施[J].石油礦場機械，2002,31(5):7~10.

[5]工振民.關于油田注水工程節能技術的探討[J].中國石油和化工標準與質量，2011,31(11):164.

[6]白亮，呂吉強，黃寧，等.油田注水工程節能技術探討[J].中國石油和化工標準與質量，2014(2):104.