油田注水工程节能技术探究

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摘要：油田注水技术具有提高石油采出率和补充地层能量的作用。油田注水技术受地质因素、注水方式等的影响，对于油田储量较大、低渗透性的延长油田陕北区块的开采问题，是一个亟待解决的问题。本文从优化注水设备效率、优化注水系统的运行软件两个方面出发研究油田注水工程节能技术。

关键词：节能技术；注水工程；低渗透油田；延长油田陕北区块

油田注水技术在油田开采过程中占重要地位，具有提高石油采出率和补充地层能量的作用。油田注水技术受地质因素（如油田渗透性）、注水方式等的影响，延长油田陕北区块位于陕西北部，在我国油田储量位居前列，属于低渗透性油田，油田开采难度大，如何快速高效的进行开采，是一个亟待解决的问题。随着现代化生产技术水平的提高，采用节能的注水技术开采低渗透性的延长油田陕北区块成为社会广泛关注的问题。本文从优化注水设备效率、优化注水系统的运行软件两个方面出发研究油田注水工程节能技术。

1优化注水设备效率

传统的油田注水技术可以通过优化注水系统的管网以及整体提高注水系统的注水效率，对于注水系统联系不紧密的系统效率较低，具有能耗大、注水管网整体的降压明显、单井增压明显的缺点[1]。注水泵、变频器、调节阀、注水管网、配水间、注水井等组成注水系统，注水系统的总能耗主要由注水泵、变频器消耗，因此对于优化注水设备效率主要从注水泵、变频器、液力偶合器的优化三个方面进行研究[2]。

1.1优化注水泵效率

优化注水泵站系统控制节能技术能够提高油田的产出量，对于低渗透性的延长油田陕北区块具有重要的意义。据统计，油田总用电量的33%~56%是注水耗电，而注采系统总能耗的70%~80%由注水站产生。进一步说明优化注水泵站系统控制节能技术在油田开采中的重要[3]。结合油田实际情况提高注水泵的效率，最重要的就是注水泵的选型。不同地质条件下，注水泵的选择有明显的差异。对于低渗透性的延长油田陕北区块可以选用利于施加较高压力的柱塞泵，这是因为离心泵在低渗透性的延长油田陕北区块漏失量较大、水力性能较差，最终导致离心泵的泵效显著下降，而柱塞泵对于低渗透性的延长油田陕北区块具有很强的灵活性。此外，提高注水泵的效率还要结合注水泵的排量、转速比，以及注水泵的水力部件等方面进行合理选择，保证注水泵快速、高效的运行。离心注水泵从早期的注水量较小过渡到现在的较大注水量，这些都是基于离心注水泵的排量增大、转速比提高。注水泵的水力部件对于注水泵的性能有着重大的影响，注水泵的水力部件包含泵的级数、腐蚀材料、表面光洁度、叶轮以及与导翼等。通过选择合适的泵级数、耐腐蚀的材料、新型材料来提高表面光洁度都能大幅度提高注水泵的效率。最后，注水泵的运行效率也是影响注水泵效率的一个重要因素，注水泵的运行效率是指注水泵在运行期间的效率。主要从泵的搭配、泵的排量与实际注水量的匹配等方面来考虑，从而提高注水泵的运行效率，最终达到优化注水泵的效率，减少能量输出，增加产出的作用。

1.2优化变频器效率

电动机是变频器运转的重要环节，变频器调节电动机和注水泵入口处的增压泵，使变频器整体具有电流的双向可调性的特点，因此变频器运转过程中很容易达到负荷平衡点，使得整个注水技术高速有效地进行。此外，选用电机要结合油田和注水泵情况，尽量选用高效节能型，这样可以大大提高电机的效率。在污水注入温度高的条件下应选用封闭型的电机，这是由于污水注入的温度高导致盐分的蒸发速率上升，使得空气具有较强的腐蚀作用[4]。对于变频器效率的优化主要在于生产过程中技术水平和管理水平，生产充分考虑注水系统的稳定性利用变频器的变频调速保证注水压力恒定，最终达到高效的机械自动化。机械自动化对于自动化的管理水平有着较高的要求，机械不能完全替代人工，例如，变频调速装置虽然有比较完善的故障检测和应急功能，但是仍然需要人工进行辅助，以保证变频器工作处于恒定负载状态，达到优化变频器效率的目的。

1.3优化液力偶合器效率

在电动机与水泵的间隙中的液力偶合器，是以液体为介质具有传动的功能的装置，存在着巨大的能量消耗。液力偶合器可以使电动机转速处于恒定状态，同时调节给水泵的转速，最终起控制大负载、降低对电网的冲击的作用。传递功率的整体范围已经高达27000kW，调速的范围与精度在与与机泵匹配的条件下，达到5：1的差量，此外液力偶合器的传动的品质有了跨时代的进步[3]。

2优化注水系统的运行软件

优化注水设备效率基于传统的油田注水技术的能耗大、注水管网整体的降压明显、单井增压明显的缺点，从注水泵、变频器、液力偶合器的优化三个方面进行研究。优化注水系统的运行软件也是优化注水技术的一个重要环节[3]。注水系统的运行软件是基于注水系统的基础数据形成的适宜于油田的运行软件。注水系统的基础数据主要包括以下两点[3]：（1）管网的静态数据。①站、阀池、配水间、注水单井的GPS坐标；②管线的长度、管径、壁厚；③注水泵的铭牌参数。（2）注水泵测试数据。为了保证注水系统运行软件的后期投入，往往需要基于这些基础数据进行模拟。以低渗透性的延长油田陕北区块为例，需要对延长油田陕北区块的每台注水泵进行监测，其中每台注水泵按照规范要求至少应该有6个异同的流量检测点，检测的内容包括电网的输入功、电动机的效率、注水泵的输出压力、注水泵的效率。最后利用注水系统运行软件得到运行期间内的生产数据站内单泵耗电量、泵出口水量、泵出口压力、汇管压力，以及站外注水井中单井注入量、注入压力以及分水器上的压力。低渗透性的延长油田陕北区块的油田注水系统也存在或多或少的问题，利用注水系统的运行软件对基础数据进行模拟，可以达到实时对比的作用，通过模拟值与实测值的差异，来指导油田开采工作，达到提高采出效率，增大油田采出量。

3结语与建议

油田注水技术受地质因素（如油田渗透性）、注水方式等的影响，对于油田储量较大、低渗透性的延长油田陕北区块的开采问题，是一个亟待解决的问题。本文从优化注水设备效率、优化注水系统的运行软件两个方面出发研究油田注水工程节能技术。我们可以结合油田实际情况，从注水泵的选型、注水泵的排量、转速比、注水泵的水力部件、变频器的变频调速，以及合理选择注水系统的运行软件等方面进行合理选择，保证注水泵快速、高效的运行。

作者:刘佳 王斌斌 单位:延长油田股份有限公司志丹采油厂

参考文献：

[1]齐春民，李丹丹，王旭.关于低渗透油田注水工程节能技术的探讨[J].中国新技术新产品，2013(2):92.

[2]马庆龙.扶余油田注水系统节能降耗技术研究[D].东北石油大学，2015.

[3]刘靖瑞.注水系统节能降耗技术研究[J].内蒙古石油化工，2013,39(2):79~81.

[4]王红丽，王奎升.浅谈国内注水系统的节能措施[J].石油矿场机械，2002,31(5):7~10.

[5]工振民.关于油田注水工程节能技术的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2011,31(11):164.

[6]白亮，吕吉强，黄宁，等.油田注水工程节能技术探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2014(2):104.