帕爾哈提 何靜 葛蘇鞍 馬中山 王堅（新疆油田公司實驗檢測研究院）

油田進行水平衡測試時，首先需要明確相應的指標體系以便順利開展具體的測試工作。對于油氣田企業(yè)而言，其水平衡指標體系包括企業(yè)水平衡指標體系及生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡指標體系兩部分。其中，企業(yè)水平衡指標體系是指對于企業(yè)而言通用的基礎指標體系，生產(chǎn)系統(tǒng)指標體系是針對具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各單元、系統(tǒng)所細化的指標體系。

1 油氣田企業(yè)水平衡指標體系[1-3]

油氣田企業(yè)水平衡指標體系包括基準指標和技術指標兩大部分，其中，基準指標包括6項，技術指標包括5項，具體指標體系如圖1所示。

圖1 企業(yè)水平衡指標體系

2 油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡指標體系

根據(jù)油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝現(xiàn)狀及實際運行情況，建立了相應水平衡測試指標體系，主要包括原油集輸系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、注汽系統(tǒng)、天然氣集輸系統(tǒng)4部分內(nèi)容。具體指標體系如圖2所示。

3 水平衡的計算基準

3.1 水平衡的計算基準

水平衡的計算以“m3/d”為計算基準。對于周期性和間歇性較多的用水設備，其各類水量折算成日平均水量，方可進行水平衡的計算。

根據(jù)企業(yè)供排水基本規(guī)律，目前，企業(yè)水平衡的計算可歸納為三大類共9個基本公式。

3.2 水量平衡關系式

企業(yè)直排式供水模式中各種水量的平衡關系：

企業(yè)耗水型供水模式中各種水量的平衡關系：

企業(yè)重水型供水模式中各種水量的平衡關系：

需要說明的是：因為只有在回收水自身重復利用的體系中才存在Q重=Q回的關系式，所以，公式（4）只在體系之間的回收水不串用的條件下才成立。

若本體系的回收水部分或全部不自用，供給了其他體系，或本體系的重復用水部分或全部是由外體系供給時，即Q重≠Q(mào)回，則公式（4）應改寫為：Q用=Q回+Q排+Q耗。

4 水平衡指標的計算[4]

4.1 油氣田企業(yè)水平衡技術指標計算

目前，水平衡的技術指標主要包括水的重復利用率、排水率、耗水率和水的回收率等。其中，水的重復利用率R、排水率P、耗水率r是國家考核企業(yè)合理化用水的重要經(jīng)濟技術指標，是評價企業(yè)用水水平的重要依據(jù)。

水的重復利用率：體系中所重復利用的水量占體系總用水量的百分比，計算公式：

排水率：體系實際排放到環(huán)境中去的水量占體系總用水量的百分比，計算公式：

耗水率：體系實際消耗的水量占體系總用水量的百分比，計算公式：

水的回收率：體系中所回收的水量占體系總用水量的百分比，計算公式：

水表計量率：水表計量率計算公式：

式中：

Km——水表計量率，%；

Vmi——在一定的計量時間內(nèi)，企業(yè)或企業(yè)各層次用水單元的水表計量的用（或取）水量，m3；

Vi——在一定的計量時間內(nèi)，企業(yè)或企業(yè)內(nèi)各層次用水單元的用（或取）水量，m3。

4.2 油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡技術指標計算

油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡指標的計算主要以原油集輸系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、注汽系統(tǒng)以及天然氣集輸系統(tǒng)等4大系統(tǒng)為主要研究對象，根據(jù)相關監(jiān)測內(nèi)容和重點開展相應的水平衡測試，以考察各供用水系統(tǒng)的水量平衡、單位產(chǎn)品新鮮水用量和用水綜合漏損率等，多角度多方面地確定被測系統(tǒng)供用水情況，對其科學用水管理及明確今后節(jié)水方向起指導作用。

4.3 驗算公式

在企業(yè)水平衡計算過程中，為了檢查各個水平衡體系的結(jié)果是否正確，可用公式R+P+r=100%來進行驗算。對于回收水不自用及重復用水由外部供入的供水體系，公式可改寫為

圖2 生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡指標體系

水平衡的計算公式反映了企業(yè)供排水的基本規(guī)律。表述了企業(yè)中各種水量之間的平衡關系以及互相依存的情況。依據(jù)水平衡公式可對所有用水設備、設施以及車間、企業(yè)進行水平衡計算，為企業(yè)制定用水規(guī)劃，進行用水預測提供科學的理論根據(jù)。

4.4 水的重復利用率的計算方法

水的重復利用率是國家考核企業(yè)用水水平的重要經(jīng)濟技術指標。目前許多企業(yè)加強節(jié)水管理工作，挖掘節(jié)水潛力，不斷提高水的重復利用率以節(jié)約水資源。

根據(jù)水的重復利用率計算公式（5）可知：水的重復利用率取決于2個變量，一是企業(yè)總用水量的大小，二是企業(yè)總重復利用水量的多少。當Q用不變時，Q重增大，則R增大；當Q重不變時，Q用減小，則R也增大。因此，企業(yè)用水量及重復用水量的測試及計算是企業(yè)水平衡的一個重要組成部分。

由于企業(yè)中各種用水設備構(gòu)成不同，用水設備的使用周期不同，有些設備是間歇性運轉(zhuǎn)，而有些設備是季節(jié)性使用，這些設備在使用或非使用期間對企業(yè)的用水量或重復用水量會有舉足輕重的影響，因此，在企業(yè)進行水平衡測算時，這類設備處于何種狀態(tài)是十分重要的。為了保證水平衡測試的科學性，對水平衡的測試要求和計算方法作出統(tǒng)一的規(guī)定。

1）水平衡測試期間，企業(yè)的所有用水設備處于正常的運行狀態(tài)（平常的用水狀態(tài)如何，測試時的狀態(tài)就保持如何，不允許人為地高負荷或低負荷，不允許人為地延長開機時間、加班加點或增加生產(chǎn)班次，也不允許把備用設備都開動起來?？傊磺胁徽５奶摷儆盟F(xiàn)象都應當排除。只有這樣，水平衡的測試結(jié)果才能反映實際的用水情況）。企業(yè)的各類水量一律測取24 h內(nèi)的累計數(shù)據(jù)，用水表計量水量應用累計數(shù)，而不取小時平均數(shù)。

2）對于測試周期大于24 h的用水設備，其各類水量一律折算成日平均水量。如某用水設備其生產(chǎn)周期為3.5 d，累計補水量35 m3，則該設備每天的日補水量即為10m3/d。

3）對于間歇時間較長的用水設備，在測試期間已運行的，其用水量可以參加水平衡計算。測試期間未開動的，則不參加水平衡的計算。但是，對這類設備的數(shù)量，日補水量、年工作日等都要記錄在設備水平衡測試報告中。這樣既保持了測試的真實性，又為全面了解企業(yè)的年補水量提供了計算的依據(jù)。

4）為了便于同類企業(yè)、同類產(chǎn)品用水水平的比較以及對企業(yè)正常生產(chǎn)過程中用水情況的分析，企業(yè)中的純生活用水和其它臨時性的用水，如家屬宿舍和基本建設的用水等，不參加企業(yè)水的重復利用率的計算，這部分用水量可從企業(yè)的總用水量中扣除掉。便于分析企業(yè)的正常用水情況。這樣企業(yè)水的復用率的計算公式可改寫為式（10）所示形式：

企業(yè)的輔助生產(chǎn)用水和附屬生產(chǎn)用水必須參加企業(yè)水的重復利用率的計算，不應從企業(yè)總用水量中扣除掉。企業(yè)中的純生活用水和其他臨時性的用水雖不參加企業(yè)水的重復利用率的計算，但要認真地進行水平衡測試，在企業(yè)的水平衡表和水平衡框圖中應反映出來，同時企業(yè)要采取措施加強管理，單獨下指標考核，節(jié)約用水。為了保持企業(yè)水平衡表和水平衡圖的一致性以及設備、車間和企業(yè)各級水量之間的平衡關系，企業(yè)在計算重復用水率時一般都計算兩套數(shù)據(jù)。在企業(yè)總的水平衡表上的為總復用率不扣除純生活用水和其他臨時性用水。在水平衡表的備注欄內(nèi)復用水率是扣除純生活用水和其他臨時性用水后的數(shù)值，是作為同類企業(yè)的比較和上報、考核用的指標數(shù)，計算兩套數(shù)據(jù)的做法在目前是全面的，也是科學的，反映了企業(yè)的實際情況。

企業(yè)的排水率P、耗水率r、回收水率h的計算應與重復用水率的計算相一致。

5 企業(yè)水平衡測試的計算方法

企業(yè)水平衡測試，不論是一次平衡法，還是逐級平衡法，都是一種瞬時測試，只能反映測試期間企業(yè)的用水情況，不能反映企業(yè)年度的用水情況。但是國家每年對企業(yè)下達的供水指標和評價企業(yè)的用水水平，是以年度為依據(jù)，不是以瞬時的測試數(shù)據(jù)為依據(jù)的。瞬時測試數(shù)據(jù)只作為年度用水情況的參考，這就給水平衡測試工作提出了一個新的任務，就是如何通過水平衡測試來為國家考核企業(yè)的用水情況提供依據(jù)，使水平衡測試數(shù)據(jù)具有年度指導意義，目前，根據(jù)現(xiàn)場測試實踐，提出了平均法、修正法、年度累計計算法三種解決方法。

5.1 平均法

平均法是指企業(yè)每年要在用水高峰和低峰期間分別進行一次水平街測試，然后把兩次水平衡測試結(jié)果進行平均，取其平均值，再乘以企業(yè)年工作日，所得的各類水量即為企業(yè)年度的水量值，這種測算方法的好處是：既能反映企業(yè)在用水高峰和低峰期間各類用水設備和設施的用水情況，為供水部門，實行計劃用水提供依據(jù)，同時也比較接近企業(yè)的年用水量。平均法的計算如式（11）所示：

式中：

Q年補——企業(yè)的年補水量，m3/a）；

Q冬補——企業(yè)冬季水平衡測試時的日補水量，m3/d；

Q夏補——企業(yè)夏季水平衡測試時的日補水量，m3/d；

D——企業(yè)年工作日，d。

5.2 修正法

這種方法就是對企業(yè)水平衡測試數(shù)據(jù)進行部分的修正，使其接近年度用水情況，如何修正，要看企業(yè)的用水設備情況而定。

企業(yè)的用水設備根據(jù)用水時間的不同可分為季節(jié)性、間歇性和常年用水設備三大類。

1）季節(jié)性用水設備：如夏季的空凋、冷卻用水設備、冬季的采暖鍋爐等，這類設備只要季節(jié)一過，用水立即停止，這類設備的日補水量以每年高低峰的實測數(shù)據(jù)為準，可不做修正。季節(jié)性用水設備水量的計算方法如式（12）所示：

式中D設備為設備年工作日。

2）間歇性的用水設備：這類設備中有的一年僅用幾次，其用水量的計算方法和季節(jié)性用水設備一樣，以測試值為準。

3）常年用水設備：屬于生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)設備的有的可不修正，有的可修正5%～10%。屬于附屬生產(chǎn)用水，若為春、秋兩季測試可不加修正，以測試數(shù)據(jù)為準，計算方法同上；若冬、夏兩季測試必須進行修正，修正系數(shù)n一般為30%～50%，即冬季測試時，加測試水量的30%～35%，夏季測試時減測水量的30%～35%，然后再乘以年工作日，即得年用水量。附屬生產(chǎn)用水設施水量（夏、冬季）的計算方法分別如式（13）、（14）所示：

附屬生產(chǎn)設施的修正系數(shù)只適用于一般企業(yè)，對某些特殊行業(yè)要酌情而定。

5.3 年度累計計算法

也稱統(tǒng)計法，這種方法就是把企業(yè)每日的實際補水量和重復利用水量累計起來，得出全年的總補水量和總復用水量，然后計算出企業(yè)水的重復利用率。統(tǒng)計法的計算方法如式（15）、（16）所示：

目前，企業(yè)中補水量和重復利用水量均已裝水表考核。并且每月抄、報一次，所以企業(yè)的年總補水量和年總重用水量均有可靠數(shù)據(jù)，因此，以年度累計數(shù)據(jù)來計算企業(yè)的年補水量和年重復水量，從而計算出企業(yè)水的復用率，無疑是科學的、正確的，因而成為國家考核企業(yè)的依據(jù)。這種方法的不足之處在于，企業(yè)的年排水量和耗水量沒有實際考核數(shù)據(jù)，另一方面，企業(yè)的瞬時用水情況特別是高峰、低峰季節(jié)的用水情況不清楚，具體的用水設備、設施的用水情況則更不清楚，這對供水部門的計劃供水，對企業(yè)加強水的科學管理，實行節(jié)水技術改造是不利的。因此，年度累計計算法不能代替瞬時測試法，二者各有所用、各有所長。

6 結(jié)論

針對油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及水平衡測試在實踐中存在的問題，在現(xiàn)行標準SY/T 6721—2008《油田生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡測試和計算方法》及現(xiàn)場調(diào)研分析的基礎上，建立了對油、氣田生產(chǎn)系統(tǒng)具有廣泛適用性的水平衡模型及指標體系，為現(xiàn)行標準SY/T 6721—2008及水平衡測試工作中存在的問題提供解決方法，同時為國家標準《油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡測試和計算方法》的制定提供一定的理論依據(jù)。研究內(nèi)容將對油氣田企業(yè)水平衡測試工作規(guī)范性開展具有積極的指導作用，同時本文的研究成果將對油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)水管理工作起到重要的指導和促進作用，提升油氣田企業(yè)水資源利用水平，為油田實現(xiàn)節(jié)水管理提供科學依據(jù)[5]。

[1]GB/T 12452—2008企業(yè)水平衡測試通則[S].北京:中國標準出版社,2008.

[2]SY/T 6721—2008油田生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡測試和計算方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2008.

[3]王遇東.天然氣處理原理與工藝[M].北京:中國石化出版社,2007:7.

[4]SY/T 5264—2012油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計算方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2012.

[5]穆劍,馬建國.油氣田節(jié)能監(jiān)測工作手冊[M].北京:石油工業(yè)出版社,2013:156.