羊三木油田注水系统提效节能技术对策研究

马忠梅 李建馨（大港油田公司第六采油厂）

1 现状

羊三木油田所辖注水井64口，建有羊注水站1座，注水系统设计压力等级16 MPa，运行压力为11.5 MPa，日注水量为7616 m3，注水单耗为3.97 kWh/m3，注水系统效率为43.62%。

羊注水站建有高压柱塞泵8台，注水干线4条。其中1#～4#柱塞泵供给2#、5#注水干线，3运1备；5#～8#柱塞泵供给1#、4#注水干线，3运1备。

如图1所示，羊2#、5#注水干线给羊一区块供水，单井平均油压6.7 MPa，日注水量为4117 m3；羊1#、4#注水干线给羊三区块供水，单井平均油压6.1 MPa，日注水量为3499 m3，其中有664 m3/d注水待转注聚，注水管网供水能力能满足注水需求。

携排砂井有2口，如表1所示，动力液需水量230 m3/d，平均压力10.5 MPa，均引用注水系统水源作为供给水源。

表1 携排砂井生产情况表

2 存在问题

1）羊三木油田注水系统效率低，单井注水压力需求差异大。羊三木油田注水井单井平均注水压力6.7 MPa，目前有9口注水井注水压力在9 MPa以上，高出单井平均注水压力2～3 MPa，造成注水系统压力整体偏高，能量损失大。通过现有注水机泵能耗在线监测系统跟踪，羊注水机泵运行效率虽达到80%以上，但羊注水系统效率仅为43.62%，远远低于油田公司54.46%的平均水平，注水系统效率低[1-2]。

2）携排砂动力液压力需求高。携排砂动力液压力需求高，要求压力不低于10.5 MPa。携排砂井动力液由注水管网供水，因举升工艺需求压力高，导致注水系统压力高。

3 节能改造技术对策

采油六厂羊三木油田为底水油藏，通过对近三年羊三木油田注水井井口压力统计分析，羊三木油田各注水支干线注水井井口平均压力较为稳定，经前期注水系统整体分析预测，未来十年内采油厂注水井平均压力将不会有大幅度变化。羊三木油田注水系统设计压力等级16 MPa，目前注水压力为11.5 MPa。根据羊三木油田所辖注水井的压力和注水量需求，通过相关技术调研及方案综合分析比选，最终确定并采用“系统降压+局部增注”措施，优化采用“水力自动调压泵+离心式增注泵”组合式配套工艺，实施注水地面工艺节能改造，提高注水系统效率，降低注水系统能耗[3-4]。

3.1 “系统降压+局部增注”改造设计

图1 羊三木油田注水管道分布示意图

羊三木油田所辖注水井64口，单井注水压力在2.0～10.5 MPa，对该系统进行降压节能改造。其中，注水压力在2.0～8.3 MPa区间的55口单井，分别以羊2#、5#注水干线为系统，注水压力由11.5 MPa下降至10 MPa，注水压力下降1.5 MPa；以羊1#、4#注水干线为系统，注水压力由11.5 MPa下降至9.5 MPa，注水压力下降2.0 MPa，如图2所示。

9口单井及2口携排砂井注水压力在9.0 MPa以上，系统降压后注水压力不能满足需求，需要增压注水。根据9口增注单井地面位置，设置5个增注点（原羊一站内，原羊二站内，原羊六站内，羊3H31井区，羊3H19、9-11-1井区），对单井实施局部增注，配套增压注水设备，并完善配套注水管网[5]。羊三木油田注水系统降压后，增压单井如表2所示。

3.2 增注工艺优选

目前油田增注工艺主体采用离心式增注泵进行增压注水，该工艺成熟、适用，且普遍应用；柱塞式注水泵多应用于注水站，集中注水；水力自动调压泵节能效果良好，同时可自动调压，无需配套变频[6]。结合油田目前在用的离心式增注泵应用效果，考虑水力自动调压泵的节能效果及排量区间，且增压幅度不高（3～5 MPa），优化采用“离心式+水力自动调压泵”的组合式配套，对增注流量在150～200 m3/d的增注井配套水力自动调压泵2台，对增注流量大于200 m3/d的增注井配套离心式增注泵3台，具体应用情况见表2。

图2 羊三木油田新增单井增注点规划示意图

表2 增压单井及增注点情况

4 结论与认识

项目改造实施后，羊三木油田羊2#、5#注水干线注水系统压力降低1.5 MPa，日注水量4117 m3；羊1#、4#注水干线注水系统压力降低2.0 MPa，日注水量2835 m3，按注水标耗为0.37 kWh/m3·MPa计算，系统降压运行年节电160×104kWh；局部增压新上增注泵5台，压力平均升高2.0 MPa，日增水量1300 m3，按增注泵单耗1.2 kWh/m3计算，年增加用电57×104kWh。综合上述计算，羊三木油田注水系统节能改造工程年节电103×104kWh。

项目投资290.74万元，年实现节电103×104kWh，按每度电0.818元计算，年节约电费84.25万元，投资回收期为3.45年。

参考文献：

[1]杨芫，余洪，汪锋军，等.提高注水系统效率的方法研究[J].中国新技术新产品，2013（17）：119.

[2]李荣朵，周赤峰，史鹏飞，等.油田注水系统效率优化与研究[J].石油石化节能，2013（3）：4-6.

[3]齐振林.大庆油田地面工程优化简化工艺技术[M].北京：中国科学技术出版社，2010：191-197.

[4]付强.大庆油田采出水处理系统的优化简化[J].油气田地面工程，2013，32（2）：52.

[5]邱继英.油田注水管网的优化设计[J].油气田地面工程，2000，19（2）：10-11.

[6]徐国民.高含水后期油田节能新技术[M].北京：石油工业出版社，2014：100-107.