耿玉廣，王東升，田中太，胡萬(wàn)福，侯 磊，盧凱峰，宋麗梅

（華北油田公司第二采油廠，河北霸州 065700）

岔河集油田地面注水系統(tǒng)整體改造技術(shù)

耿玉廣，王東升，田中太，胡萬(wàn)福，侯 磊，盧凱峰，宋麗梅

（華北油田公司第二采油廠，河北霸州 065700）

針對(duì)岔河集油田地面注水系統(tǒng)暴露出的效率低、能耗高、水質(zhì)不穩(wěn)定等問(wèn)題，對(duì)全油田注水系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整改造，主要包括管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整、選用高效注水設(shè)備、完善污水處理工藝等措施，改造后取得了如下成效：管網(wǎng)壓力損失從3.1MPa下降到0.6 MPa，管網(wǎng)效率由46.2%上升到66.47%，地面注水系統(tǒng)效率由38.3%提高到55.96%，恒流配水技術(shù)實(shí)現(xiàn)了注水量隨壓力變化在線自動(dòng)調(diào)節(jié)，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，消除了安全隱患。

油田；注水系統(tǒng)；改造；技術(shù)

0 引言

岔河集油田1981年投入注水開(kāi)發(fā)，截至2008年整體改造之前，地面注水系統(tǒng)先后建成注污水站3座 （岔北站、岔一站、岔南站），注清水站2座（岔二站、岔三站），配水間72座。全油田注水井開(kāi)井240口，日注水4 900 m3。隨著油田開(kāi)發(fā)工作的不斷深入，注采井網(wǎng)、配注量、注水壓力格局都發(fā)生了很大變化，近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的區(qū)塊以低滲透為主，對(duì)水質(zhì)的要求更加嚴(yán)格。因此，原來(lái)的注水系統(tǒng)表現(xiàn)出許多問(wèn)題，主要是：

（1）地面管網(wǎng)壓力損失大，部分區(qū)塊高達(dá)3～5 MPa，導(dǎo)致一些單井無(wú)法滿足配注要求。

（2）注水管道常發(fā)生腐蝕穿孔事故，生產(chǎn)時(shí)率無(wú)法保障，維護(hù)費(fèi)高。

（3）地面注水系統(tǒng)效率低，注水單耗高。

（4）水質(zhì)不穩(wěn)定，懸浮固體含量經(jīng)常超標(biāo)。（5）一線操作人員多，生產(chǎn)效率低。

為了滿足油田注水開(kāi)發(fā)要求，改善開(kāi)發(fā)效果，自2008年起，先后對(duì)岔河集油田北部、中部、南部的注水系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整改造。

1 改造思路及要求

綜合考慮油田開(kāi)發(fā)要求、管道腐蝕、占?jí)呵闆r和地面環(huán)境條件，以滿足各區(qū)塊地質(zhì)配注為目標(biāo)，在充分利舊、控制投資的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有注水管網(wǎng)重新進(jìn)行優(yōu)化，提高管網(wǎng)效率；以滿足油田注水壓力、注水量為前提，選用高效節(jié)能、性能可靠的注水設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗；根據(jù)儲(chǔ)層物性所需的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，完善污水處理工藝，滿足油田開(kāi)發(fā)需要；為節(jié)省清水資源，全油田停注清水。

2 管網(wǎng)調(diào)整改造技術(shù)

2.1 管網(wǎng)優(yōu)化方法

岔河集油田分布在于農(nóng)林之中、村鎮(zhèn)內(nèi)外，隨著近年來(lái)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的迅速發(fā)展，地面建筑物日益增多，注水管道占?jí)呵闆r非常普遍，局部問(wèn)題還相當(dāng)嚴(yán)重。然而，為了控制投資，提高改造效益，不可能對(duì)原有流程進(jìn)行重建或大規(guī)模改造，只能從實(shí)際出發(fā)，在充分利舊的基礎(chǔ)上加以優(yōu)化調(diào)整。此次改造中，管道的路由不再像過(guò)去那樣沿著路邊走，而是盡可能遠(yuǎn)離道路及建筑物，以防止再被占?jí)?。在干線管徑選擇上，除了考慮經(jīng)濟(jì)流速因素外，還重視所轄區(qū)域周邊擴(kuò)邊擴(kuò)塊的潛力及其對(duì)注水量增加的需求，必要時(shí)選擇大一級(jí)的管徑。

岔北管網(wǎng)的主要問(wèn)題是管道超期服役、腐蝕嚴(yán)重、穿孔頻繁，故注水管網(wǎng)改造以局部更換、耐腐蝕為主。岔中管網(wǎng)干線改造前已做了一些調(diào)整，所以此次無(wú)需大的改造。岔南管網(wǎng)占?jí)簡(jiǎn)栴}突出，安全隱患大，壓降損失達(dá)3 MPa以上，因此根據(jù)現(xiàn)有配水間的位置，以管網(wǎng)壓損最小為目標(biāo)，對(duì)其注水干線進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[1]。實(shí)施前后對(duì)比，干線長(zhǎng)度縮短3.2 km，縮短了11%。在管網(wǎng)額定壓力等級(jí)方面，根據(jù)地質(zhì)部門提供的井口注水壓力要求和地面管網(wǎng)壓損，設(shè)計(jì)岔北、岔中保持20 MPa，岔南提高到25 MPa。

2.2 復(fù)合管注水技術(shù)

在以往生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，岔北注水管網(wǎng)腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重，導(dǎo)致多次穿孔。針對(duì)這一問(wèn)題，經(jīng)廣泛調(diào)研和論證，優(yōu)選出耐壓等級(jí)25MPa的非金屬管——塑料合金防腐蝕復(fù)合管 （簡(jiǎn)稱復(fù)合管）作為注水管道。復(fù)合管本體為樹(shù)脂類非金屬材料，兩端為金屬接箍絲扣連接，但接箍?jī)?nèi)壁不與污水接觸，見(jiàn)圖1。由于復(fù)合管內(nèi)壁光滑、不易結(jié)垢、耐腐蝕性強(qiáng)，對(duì)解決注水管道的腐蝕、結(jié)垢問(wèn)題極為有利。但復(fù)合管也有不足，一旦遭到破環(huán)，修復(fù)時(shí)不但需要專用的金屬接頭和上扣工具，而且需要專業(yè)人員，修復(fù)起來(lái)比較麻煩。因此，只在岔北地面環(huán)境條件較好的區(qū)塊應(yīng)用了復(fù)合管作為單井或干線的注水管道。其中，在6口單井應(yīng)用DN50 mm復(fù)合管3431m，在16口單井應(yīng)用DN40mm復(fù)合管10271m，在3條干線上應(yīng)用DN125 mm復(fù)合管607 m、DN100 mm復(fù)合管780 m、DN65 mm復(fù)合管762 m。自2008年投運(yùn)以來(lái)，沒(méi)有出現(xiàn)滲漏、爆裂問(wèn)題，一直保持正常狀態(tài)。另外在岔河集油田其他區(qū)塊單井注水線和支線上推廣應(yīng)用復(fù)合管長(zhǎng)度達(dá)到13.8 km，運(yùn)行良好。

圖1 復(fù)合管接頭示意

2.3 單管注水、洗井車洗井技術(shù)

原注水管網(wǎng)都采用雙管注水，即一條注水管道，一條洗井回水管道。這種注水工藝雖然洗井簡(jiǎn)便快捷，但改造投資大，后期維護(hù)費(fèi)用高。因此，此次改造取消了洗井回水管道，實(shí)施單管注水，以降低投資。為解決注水井的洗井問(wèn)題，配套了專用洗井車，最大洗井流量30 m3/h，最高壓力30 MPa。單臺(tái)洗井車每年可洗井120～150井次，能夠滿足注水井洗井需要。

2.4 分區(qū)注水工藝技術(shù)

岔河集油田南、中、北三個(gè)區(qū)的地層水礦化度為10 723～42 863 mg/L，鈣、鎂離子含量也不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。為防止污水混合后與地層不配伍，導(dǎo)致滲透性下降以及腐蝕、結(jié)垢問(wèn)題，在南、中、北區(qū)注水管網(wǎng)連通線上安裝了切斷閥。一般情況下實(shí)施區(qū)域內(nèi)部水源注水，當(dāng)一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)污水量超過(guò)配注時(shí)，可臨時(shí)開(kāi)啟切斷閥進(jìn)行跨區(qū)應(yīng)急調(diào)度。此外，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)的支干線也裝有切斷閥，一旦下游管網(wǎng)穿孔，可及時(shí)關(guān)閉切斷閥，搶修時(shí)不影響其他井注水。

2.5 注水井恒流配水技術(shù)

岔河集油田已進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期，所有產(chǎn)層幾乎全部打開(kāi)，因此調(diào)水增油成為深挖潛力的重要手段之一。岔河集油田改造后，配水間實(shí)施無(wú)人值守，為實(shí)現(xiàn)按地質(zhì)配注自動(dòng)調(diào)整注水量，在配水間應(yīng)用了注水井恒流配水技術(shù)，見(jiàn)圖2。其核心是一套智能測(cè)控流量裝置，主要由流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、智能控制器組成。智能控制器將檢測(cè)到的流量值和設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)實(shí)際流量和設(shè)定流量不一致時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，使流量逐漸接近設(shè)定值，達(dá)到調(diào)控流量的目的?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施106口井，效果良好。

圖2 恒流配水裝置

3 高效注水泵技術(shù)

岔河集油田注水系統(tǒng)的耗電量約占總生產(chǎn)成本的41%，因此注水是生產(chǎn)中的能耗大戶，選用高效節(jié)能注水設(shè)備，是降低注水能耗的關(guān)鍵。岔河集油田原用3H-8/450（大港）泵34臺(tái)，5ZBⅡ-37/170（大港）泵5臺(tái)，總功率4 665 kW。存在的問(wèn)題是，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備老化嚴(yán)重，泵效低（68.3%）。此次改造中，岔北站選用3175Pa-A3泵8臺(tái)，岔中的岔一站選用5DSB-33.6/20泵5臺(tái)，岔南站選用5DSB-30/25泵6臺(tái)，均產(chǎn)自寧波，總功率3 556 kW。機(jī)泵控制采用了一拖二、一拖三變頻技術(shù)。改造后，注水泵效提高到93%。

4 污水處理工藝完善技術(shù)

岔河集油田原污水處理流程存在工藝落后、設(shè)備陳舊、泵出口水質(zhì)不穩(wěn)定等問(wèn)題。改造中，在縮短工藝流程、更新老舊設(shè)備的同時(shí)，為達(dá)到地質(zhì)部門提出的B1級(jí)注水水質(zhì)要求[2]，應(yīng)用了雙級(jí)沉降除油工藝，多功能過(guò)濾器的濾料由核桃殼改為核桃殼+石英砂雙濾料。在排污方面，污水罐底部增加了排泥裝置，保證系統(tǒng)污泥按時(shí)全部排出。與此同時(shí)，還實(shí)施水處理節(jié)點(diǎn)控制管理，規(guī)定了油區(qū)來(lái)水、沉降后、過(guò)濾后的水質(zhì)指標(biāo)。改造后的流程見(jiàn)圖3，過(guò)濾后的水質(zhì)達(dá)到了B1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 岔河集油田改造后的污水處理工藝流程

5 應(yīng)用效果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)，岔河集油田注水系統(tǒng)改造后取得如下成效：

（1）管網(wǎng)壓損從3.1 MPa降到0.6 MPa，管網(wǎng)效率由46.2%升到66.47%。

（2）地面注水系統(tǒng)效率由38.3%提高到55.96%，注水單耗由7.99kW·h/m3降至5.4kW·h/m3。

（3）恒流配水技術(shù)實(shí)現(xiàn)了注水量隨壓力變化在線自動(dòng)調(diào)節(jié)，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）不但消除了安全隱患，而且通過(guò)減并崗位減少一線操作員工32人。

[1]徐利民.注水管網(wǎng)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)方法研究[J].油氣田地面工程,2007,26(5)∶33-34.

[2]SY 5329-1994，碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法[S].

Water Injection System Reformation Technology in Chaheji Oilfield

GENG Yu-guang（North China Oilfield Second Oil Production Plant,Bazhou 065700， China），WANG Dong-sheng，TIAN Zhong-tai， et al.

The water injection system of Chaheji Oilfield has been adjusted against problems such as low efficiency,high energy consumption and unstable water quality.The main adjustments include optimizing the manifold,selecting high efficiency water injecting equipment,improving wastewater disposal process and so on.After the reformation,the pipenet pressure loss decreases from 3.1 MPa to 0.6 MPa，the pipenet efficiency increases from 46.2%to 66.47%，the surface water injection system efficiency increases from 38.3%to 55.96%,the constant-current water distribution technique realizes on-line automatic regulation of water injection volume according to water pressure so as to reduce labor intensity and eliminate hidden safety trouble.The reformation plays an important role in energy saving and consumption reducing and benefit boosting.

oilfield;water injecting system;reformation;technology

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.05.009

耿玉廣 （1960-），男，山東青州人，高級(jí)工程師，2006年畢業(yè)于中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，獲油氣田開(kāi)發(fā)工程博士學(xué)位，現(xiàn)從事油氣開(kāi)發(fā)工程技術(shù)研究及管理工作。

2012-01-25