火烧山油田注水系统效率分析

郭喜阳

【摘要】火烧山油田注水开发至今已有28年之久，为了解决注水系统效率偏低的问题，通过计算注水系统机泵效率和管网效率，结合节点分析法，确定了注水系统效率偏低的主要原因为管网效率偏低。通过对管网效率进行节点分析，提出了开大离心泵出口闸门、注水干支线清洗和更换、注水系统整体降压的同时局部增压和个别单井酸化共计4条措施来提高管网效率，从而提高注水系统效率。

【关键词】系统效率;机泵效率;管网效率;紊流

火烧山油田注水开发已有28年之久，注水系统进行了4次大的改造。目前注水能力为4500m3/d，注水泵压为13.0MPa。火烧山油田注水系统共有注水干线4条，配水间39座，水井161口，2017年产油量为21.25×104吨，年注水量为181×104m3，日注水量4959m3，注水单耗6.0KW·h/m3。

1 系统效率测算结论

（1）火烧山油田注水系统效率偏低，为36%，低于最低值46%;

（2）通过计算结果来看，离心泵与柱塞泵同启时，离心泵效率偏低，达不到标准泵效70%，实际泵效为64.8%，单启时实际泵效为70.2%;

（3）相对机泵效率来说，影响系统效率偏低的主要原因是管网效率偏低。

必须对火烧山油田注水系统效率进行分析，找出其影响因素，提出针对性措施，从而提高注水系统效率。

2 火烧山油田注水系统效率偏低的原因分析

2.1机泵效率分析

结合火烧山油田注水系统效率测算结果和火烧山油田注水泵参数，再根据《石油工业节能技术》阐述：一般情况下，离心泵的流量越大，效率越高。建议注水量在180m3/h（离心泵额定流量）以下时，单启离心泵，保证机泵效率稳定在较高水平。

2.2管网效率分析

2.2.1整体性分节点分析

2.2.1.1离心泵出口到联合站分水器管网效率分析

从离心泵出口到联合站分水器，压力从14.9MPa下降到136MPa，压降为1.3MPa，管网效率为91.3%。而离心泵出口到联合站分水器，管线长度仅为20m，但管损高达1.3MPa。

根据联合站分水器的参数设定来看，其规定分水器压力值为（13.5±0.3）MPa，原因是通过关小离心泵出口闸门造成节流，从而保证分水器压力在设定范围内，但随着火烧山油田注水量和年调剖量的增大，火烧山油田注水井油压逐年升高，以往的分水器压力设定值不能满足正常注水，致使注水井欠注和注不进，并且造成了较大的管损。

2.2.1.2联合站分水器到计量配水间分水器管网效率分析

联合站分水器到计量配水间分水器，压力从13.6MPa下降到12.7MPa（对水量的加权平均值），压降为0.9MPa，管网效率为93.4%。

通过各支干线理论压力计算结果和实测压力对比，几乎所有计量配水间实测压力值小于理论值，差值最高可达1.25MPa，平均差值为0.48MPa。

火烧山油田注水支干线使用年限和2012年注水干线更换时的腐蚀结垢情况以及2012年更换过的注水干线于2017年打开时的情况来看，管线内结垢严重，建议对剩余的2km注水干线和1921km注水支线进行更换，对已更换过的13.6km注水干线进行清洗。

2.2.1.3计量配水间分水器到注水井井口管网效率分析

从计量配水间分水器到注水井井口压力从12.7MPa下降到759MPa（对水量的加权平均值），压降为5.11MPa，管网效率为59.6%。

在此節点上管网效率偏低的原因有两点，一是火烧山油田单井注水管线的管损，考虑到单井注水量低和管线较短以及单井注水管线每年均进行冲洗，故而相比原因二，可知其管损较小，不作具体分析;二是火烧山油田采用的是单管多井配水流程，在配水间分配计量后进行注水，分水器通过控制下排闸门来调节每一单井的配注量，故而在此节流损失最大，对管网效率影响最大。

2.2.2各干线分析

从注水1号干线、2号干线、3号干线和4号干线所属水井两年以来正常工况下的最高油压分布情况来看，可以看出1号干线、2号干线和4号干线无特殊的压力分布规律，3号干线特征很明显，仅有一口水井油压在10MPa以上。

针对3号注水干线特殊的压力分布情况，建议在酸化H1113水井降低油压的前提下，切换联合站注水工艺流程，采用离心泵给1号、2号、4号线供水，柱塞泵单独给3号线注水。对比离心泵与柱塞泵同时给1号、2号、3号、4号线注水，柱塞泵出口压力可以从13.6～11.1MPa，输入功率为原功率的0.81倍，预计年节约电量11.6×104kW·h。

措施后，管网效率由措施前的50.8%提高到措施后的62%，系统效率由措施前的36.2%提高到措施后的43.5%。

3 效益分析

在逐年对使用年限在20年以上的注水干支线进行批次更换的基础上，对3处局部增压点相应管线进行敷设，局部增压点所用的柱塞泵和注水自控仪表等全部利旧;对4口水井进行单井酸化。

预计年节约电费92.13万元，实施后15个月收回成本。

4 结论及建议

4.1 根据配注量搭配注水泵开关。

4.2 柱塞泵单独给3号线注水时，关闭联合站分水器3号线上下排闸门，出口压力控制11.1MPa。

4.3 可适当开大离心泵出口闸门，降低离心泵出口到联合站分水器的压降，压差控制在0.5MPa，管网效率控制在96.6%。

4.4 从联合站分水器到计量配水间分水器，注水干支线平均压差控制在0.46MPa，管网效率控制在96.6%：

（1）火烧山油田注水支线和剩余的2km注水干线进行更换;

（2）已更换的13.6km注水干线进行投球清洗，降低管损。

4.5 将11MPa以上的井通过酸化或者局部增压的方式来处理，降低管损，从计量配水间分水器到注水井井口压差控制在421MPa，管网效率控制在64.3%。

4.6 实施后，管网效率由措施前的50.8%提高到措施后的62%，系统效率由措施前的36.2%提高到措施后的43.5%，高于油田公司平均值39.4%。