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降低注水系统管网能耗的措施

发表时间：2021/6/10 来源：《中国科技信息》2021年7月作者：季文凤王丽君刘涵

[导读] 在油田注水系统运行过程中，为了降低注水系统管网的能量消耗，对注水系统的管网进行优化，减少各种阀门等的节流作用，尽可能缩短注水管线的长度，降低注水管线的摩擦阻力，促使注入水快速流动，达到设计的注水压力和注水量，实现水驱开发生产管理的目标。

中石化胜利油田分公司河口采油厂采油管理十区山东东营季文凤王丽君刘涵 257000

摘要：在油田注水系统运行过程中，为了降低注水系统管网的能量消耗，对注水系统的管网进行优化，减少各种阀门等的节流作用，尽可能缩短注水管线的长度，降低注水管线的摩擦阻力，促使注入水快速流动，达到设计的注水压力和注水量，实现水驱开发生产管理的目标。                                                                                            关键词：降低；注水系统；管网；能耗
        引言
        油田注水系统包括注水管网和注水泵机组，系统运行过程中，需要消耗大量的电能，为了达到最佳的节能降耗的目标。强化对注水系统的管理，分析影响注水系统能耗的因素，采取最佳的对策，更好地解决注水系统的技术难点问题，达到油田注水开发的经济性的要求。
        一、油田注水管网概述
        注水管网是油田注水系统的主要组成部分，注水系统由注水站、配水间、井口装置及连接的管网组成。水经注水站加压后，通过管网流经配水间，再注入井口，经由注水井将水注入油层。每口注水井都有节流装置，当井口压力过高，则需要进行井口节流来平衡注入压力。目前，油田注水管网多以树状网和环状结合为主。通常在注水范围中心地区布置成环状网，在边沿地区以树状网络形式向四周延伸，在连接点数目较少的地区采用星状网。注水管网中直接和注水站相连的管线称为干线，管径较大，通过干线将水分配到各配水间。直接与配水间、注水井相连的管线称为支线，管径较小，它的作用是从干线取水送到注水井口。从经济上来说，用一条干线接出多条支线费用最省，但从可靠性来讲，以布置几条接近平行的干线为宜，干线与干线之间若有联络线，就形成环状网，当某一根管线损坏，环状网可以通过其他线路给注水井供水，因而供水可靠性较树状网和星状网要高，但相应的建设成本也会增加。
        二、注水管网能耗分析
        注水管网主要由管线、阀门、弯头及三通等组件组成。影响注水管网能耗的因素分析如下：（1）泵管压差损失。泵站泵管压差大一方面是因为实际注水量远小于额定排量。另外系统电压不稳定，为避免电机超负荷运行，操作人员只好控制泵出口阀，使泵在小排量、高扬程工况下运行，使泵管压差偏大。（2）注水干线沿程管损和单井管线管损。由于管线管损受管线内径、内表面粗糙度和流体粘度影响很大，造成注水管线管损普遍较高。（3）配水间配水节流损失。因注水井注水压力差别大，为控制注水量在配注范围内，低压注水井的高压来水剩余压力被配水间阀门节流掉了。

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（4）阀门、弯头、三通等局部损失。
        三、注水管网节能降耗面临的主要问题
        （1）注水系统设备老化。注水系统设备投用时间长，泵设备老化严重，维修频率高，泵效低，能耗高，对注水系统效率的提高影响较大；管网结垢、腐蚀穿孔严重，压力损失大造成系统效率低。（2）注水井压力差异大。同一注水管网的注水井压力差异大，注水量波动大，且无法通过管网进行调配，只能按最大注水压力运行，注水压力低的井通过阀门节流。因此，注水压力越低的井损失的能量越多，从而降低了整个注水系统的效率。（3）注水管网效率低。一是注水管网建设早，满足不了注水量增长的需要；二是部分管网随着注水开发方案的调整出现布局不合理，一部分干线注水负荷增大，而另一部分干线则注水负荷减少；三是注水水源为油田采出污水，水质处理不合格造成管网腐蚀结垢严重，管线穿孔爆裂情况时有出现。
        四、提高注水管网运行效率的措施
        为了解决影响注水系统能耗的问题，降低注水管网的能量消耗，合理布置注水站，优化注水管网流程，实施分压注水，局部增压注水的模式，提高注水管网的管理水平，避免出现泄漏的管段，提高注水系统的运行效率。
        1、优化设计注水管网系统。选择最佳的注水系统管网的材质，避免管网发生严重的腐蚀及结垢的现象，提高管网的使用年限，使其更好地为注水系统提供服务。设计最佳的防腐措施，提高管网的耐腐蚀性能，加强对注水管网的建设施工质量的检验，保证管道系统的密闭，为合理注水提供帮助。
        2、合理布站优化注水系统管网流程。结合油田开发不同时期的注水特点，对注水管网进行优化。通过低压的长距离注水方式的应用，实施短距离的供水工艺流程，将处理合格的含油污水，经过注水泵机组加压后，达到注水系统管网，在低压的条件下，降低了注水系统管网腐蚀的速度，有助于延长注水系统管网的使用寿命。针对个别注水井的高压需求，可以增加撬装设备，在井口附近设计增压泵，为高压注水提供便利的条件。针对单井的注水量小，洗井和注水可以选择双干管的注水管网设计，需要频繁进行洗井作业的井，通过洗井管线加压处理，而常规的注水管网达到注水压力和注水量的要求即可。有效地解决应用单管注水的弊端，如果使用一条管线进行注水和洗井，洗井的过程中，加高压，导致管网的压力损失过高，影响到洗井的效果。而且进入正常注水的状态，会浪费过多的压力，促使能量的使用效果不当，不利于油田生产的节能降耗措施的实施。
        3、推广分压注水、增压注水技术，提高注水系统效率。针对注水井压力差异大的情况，遵循整体降压、分区分压、局部增压、合理搭配注水工艺技术的原则，对注水压力进行分析，对中低压井采取整体降压，高压井采取局部增压和分区分压的注水工艺，进一步提高注水系统效率，降低注水能耗。
        结论
        随着油田注水需求的不断增长，注水能耗也将急剧增长。因此，降低注水能耗增长速度、研究节能降耗措施成为当前降低生产成本的主要方面。只有通过对影响注水系统能耗因素及注水系统节能降耗面临的主要问题潜力点进行深入分析，从实际出发提出注水系统节能降耗的技术措施，对注水系统节能技术发展趋势及重点攻关方向有成熟的思路和方法，才能保证注水系统节能降耗工作有一个长远的发展前景。
参考文献：
[1]刘艳君.降低注水系统管网能耗的措施[J].化工管理,2019,02(06):106.
[2]阳兴, 文伟. 浅谈如何提高油田注水系统的效率[J]. 科学技术创新, 2015(24):66-66
作者简介：季文凤，女，山东东营市人，汉族，采油高级工，研究方向为油气田开发工作。