提高注水系統(tǒng)效率，降低注水單耗是油田節(jié)能工作的重要內(nèi)容。本文根據(jù)對注水系統(tǒng)的工藝、設(shè)備及管網(wǎng)等各環(huán)節(jié)的耗能狀況進(jìn)行全面調(diào)查、分析，找出了影響降耗的主要因素。并對地面工藝配套與地質(zhì)開發(fā)要求匹配難、不同特點油藏對注水系統(tǒng)壓力等級需求差異大、管網(wǎng)效率低、摻水能耗損失大等注水系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行了綜合分析，制定并實施了系統(tǒng)性的節(jié)能降耗改造方案。
針對性實施
節(jié)能降耗改造方案
油田的不同地質(zhì)特征，對注水壓力要求不一樣，文明寨油田地層物性情況較好，均為常壓注水。
采油三廠管轄的文、衛(wèi)、馬油田注水工藝中，影響注水系統(tǒng)效率的節(jié)點集中在多級離心注水泵、分水器、注水干線、配水閥組及增注泵單井管網(wǎng)環(huán)節(jié)，因注水井水量和單井管線長度決定其系統(tǒng)效率較高。
衛(wèi)城油田油層埋藏深，地層物性差，注水壓力差異大，70%以上的注水井需高壓增注。馬寨油田物性也較差，50%以上的注水井需高壓增注。
由于建設(shè)初期與目前的注水狀況發(fā)生了較大的變化，使采油三廠的注水系統(tǒng)能耗高，主要存在以下幾個方面的原因：
離心泵站存在的主要問題：已運行20年的大型離心注水泵站泵機組效率較低，設(shè)備老化嚴(yán)重，自動化程度差。泵機組無水量壓力調(diào)節(jié)能力，運行效率低。注水開發(fā)是一個動態(tài)的過程，注水生產(chǎn)中，受調(diào)水、鉆井停注、動態(tài)停注、作業(yè)等影響，油田日注水量一般在±20%范圍內(nèi)波動。注水泵一旦設(shè)置，泵排量、壓力固定不變，配注量超過泵理論排量，電機超負(fù)荷，需要節(jié)流;配注量較低時，注水泵憋壓，但站外管網(wǎng)承壓能力下降，需要節(jié)流。
注水干支線存在的主要問題：腐蝕嚴(yán)重，承壓能力下降。采油三廠衛(wèi)城油田地層產(chǎn)出水“四高一低”，即產(chǎn)出水礦化度高，在6×104～18×104之間;水中游離CO2和HCO3ˉ高;硫酸鹽還原菌(SRB)含量高;高價金屬離子含量高;Ph值低，在5.5～6.5之間。產(chǎn)出水腐蝕性強，腐蝕速率在 0.228～2.51mm/a。油田開發(fā)初期，注入水利用產(chǎn)出污水直接回注，管線腐蝕嚴(yán)重。目前為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，減少穿孔，離心注水泵出口普遍采用閘門節(jié)流控制注水壓力。
結(jié)垢嚴(yán)重，管線壓力損失大，管網(wǎng)運行效率低。油田注水開發(fā)中注入水經(jīng)歷過產(chǎn)出水直接回注、注清水、清污混注，1996年實施水質(zhì)改性后，注入水水質(zhì)實現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。但歷年水質(zhì)的多變造成衛(wèi)城油田注水系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)垢嚴(yán)重。因為管線結(jié)垢，干支線管損增大，部分常壓注水井欠注，增壓井增多。
通過分析發(fā)現(xiàn)，增壓注水泵效率的影響因素與離心注水泵明顯不同，泵效受增注泵排量Q與揚程H影響小，由于增注泵排量是固定的，只要滿足增注泵排量的要求，在注水井壓力提升的同時，增注泵的出口壓力也隨之提升。因此，利用變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)節(jié)增注泵排量，是水量不匹配情況下提高增注泵效率的較好手段。
注水系統(tǒng)各環(huán)節(jié)升壓、輸水最終的目的是保證將水通過注水井注入地層，因此，計量配水間需要對單井進(jìn)行配水，保證每口井按照配注水量和壓力注水。但是，工藝流程雖然能夠滿足每一個壓力等級建立一個配水閥組，但地面投入量巨大，效益不明顯，因此，配水閥組如何根據(jù)配水間所帶注水井壓力情況確定具體分壓等級，是提高注水閥組運行效率的關(guān)鍵。
采用PCP技術(shù)實現(xiàn)大型離心注水泵站水量、壓力調(diào)節(jié)，原有泵驅(qū)動電機都保持不動，加裝增壓泵，引入增壓泵電機變頻調(diào)速。同時對原有注水泵進(jìn)行拆級。拆級可以減少能耗，加裝增壓泵卻可以保持原有泵的特性，同時還可實現(xiàn)泵壓和排量的可調(diào)。這種方式可以改善注水功能，投資少，可擴展20%的容量且不用更換泵機，通過加裝全面的自動化系統(tǒng)，做到起停機自動運行，提高工作的可靠性，減少故障發(fā)生頻率。
根據(jù)《油田注水設(shè)計規(guī)范》要求，從注水站到管網(wǎng)最不利點，壓損不應(yīng)大于1MPa，服務(wù)半徑不應(yīng)超過5km。
更換、清洗注水干線，提高干線運行效率，對干線管網(wǎng)壓損普遍在2.0Pa以上、結(jié)垢嚴(yán)重的管線進(jìn)行清洗，提高管網(wǎng)運行效率。
通過閥組流程改造，可以在雙匯管壓力情況下實現(xiàn)三個壓力等級的注水。第一壓力等級為來水直接注入(常壓注水)，目前來水壓力在15.0MPa左右，滿足 15MPa壓力以下注水井的注水要求;第二壓力等級可以根據(jù)增注站現(xiàn)有注水井情況進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，進(jìn)行適當(dāng)分級，例如，分為15～25MPa為一個壓力等級，即中壓注水;第三壓力等級為高壓注水，即超過25MPa注水井注水，若一個站沒有高壓注水可分為常壓中壓注水，減少開泵數(shù)。
利用現(xiàn)有3臺增注泵分等級注水，用1臺泵對30MPa以上注水井，改建7井式雙匯管配水閥組;實現(xiàn)雙匯管三個壓力等級的切換。
注水系統(tǒng)節(jié)能降耗改造應(yīng)用效果，通過實施有針對性的節(jié)能降耗改造方案，滿足文衛(wèi)馬油田注水，提升了注水系統(tǒng)效率。
實施PCP技術(shù)改造，使地面工藝配套滿足地質(zhì)開發(fā)要求。衛(wèi)城注水站實施泵控泵(PCP)技術(shù)改造，在大型離心注水泵前端加裝1臺灌注泵，整個泵站分別有一臺注水泵和增壓泵，注水泵驅(qū)動電機，增壓泵驅(qū)動電機及保證泵站安全高效運行的各種控制設(shè)備和輔助系統(tǒng)組成。技術(shù)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益見表1。
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