杨伟 杨卫景 张运飞
中国石油华北油田二连分公司阿南采油作业区 内蒙古 锡林浩特 026000
摘要：注水系统是作业区的耗能大户，约占整个作业区开发生产总用电量的三分之一。为实现节能降耗，降低运行成本的目的，应用了多种提高油田注水系统效率的技术。采用更换离心电泵为柱塞泵，提高注水泵运行效率；应用变频调速技术，稳定注水干压，消除注水泵打回流；采用分压注水工艺，优化注水管网，提高管网运行效率；单井水量调节采用自动控制技术，降低压差提高管网运行效率等措施，通过这些技术的应用，使作业区各注水站注水系统效率大幅度的提高，注水系统效率大大优化，注水单耗明显降低，取得了良好的降本增效成果。
关键词：油藏注水系统；提质增效措施；阿南作业区
前言
随着油田进入中高含水开发期，油田注水量逐年增加，系统出站干压逐年抬升，注水耗电量也大幅度上升，能源消耗日趋严重。为有效降低运行成本，达到节能降耗的目的，通过开展提高注水系统效率技术研究，有步骤、分阶段采取更换相应离心电泵为柱塞泵、应用变频调速技术、分压注水、开发应用注水系统效率分析软件精细管理、管网调整、单井自动调节等技术，提高了机泵效率，减少了注水管网的沿程损失和节流损失，提高了注水系统效率，降低了注水单耗，实现了节能降耗降低运行成本的目的，为作业区可持续发展起到了积极的作用。
1优化注水设备，提高注水系统机泵效率
多级离心注水电泵液体从叶轮进入压出管的过程中，流速的大小和方向都发生剧烈变化，同时，叶轮和泵壳之间有空隙，泵运转时部分液体会漏回吸液空间，引起大量的能量损失，导致效率较低，这是由离心泵的特性所决定的。多级离心注水电泵机泵本身的能量损失在总能量损失中占主导地位，单耗高；泵效低，一般在60％左右；而且大部分多级离心注水电泵排量与配注不匹配，不得不在注水站用出口阀控制排量。
柱塞式注水泵是借往复运动的柱塞，在泵缸内交替地将流体吸人和压出，将机械能以静压能的形式直接给予流体。其供液能力只与泵柱塞直径、柱塞数、冲程和往复频率有关，而与扬程无关。柱塞与泵缸之间有良好的密封，吸入泵缸内的流体与排出泵缸的流体流量相对固定，使得柱塞泵在工作过程中，很少造成流体的漏失，且经过泵的过程中摩阻较小，故往复泵的效率比较高，一般在80％以上，具有操作简单、节能等优点。
2分压注水技术
由于各油田储层物性非均质性严重，造成各系统内注水井注人压力分布不均衡，为满足部分高压注水井配注完成，注水干 压就必须保持较高的压力等级，从而造成中、低压水井存在节流损失，严重影响了管网效率。
阿南、哈南、蒙古林油田的注水管网均采用三管的注水工艺流程，即为注水干线、洗井干线、洗井回水线的工艺流程。如果将这三个油田的洗井干线作为注水干线，实行两套管网分压注水，使现有的注水系统分为两个注水系统，减小干压与油压的压差，降低配水间注水调节阀的节流损耗及注水管网损失，同时增大注水量的过流面积，降低注水干线的流速，以降低干线损耗。
新的工艺流程形式既可以达到节能降耗、挖潜增效的目的，又可以提高注水系统管网效率，进而提高注水系统效率。
3注水管网调整
利用已有的注水管网和洗井管网，将原注水系统分成两个注水系统的注水方式，一是降低了每个注水系统的干压与单井油压的压差，减少注水井的节流能量损失。二是使得注水管网的过流面积增加一倍，降低了注水流速，减少摩擦阻力，降低了注水管网的摩损，起到了节能降耗的作用，管网效率得到了提高；三是应用注水系统效率优化分析软件和仿真优化技术，按照管网效率最大化的原则，精确确定了阿南、哈南、蒙古林油田分压注水的最佳分压点，配套调整注水单井的注水方式，进一步提高了管网运行效率，从而带动了整个注水系统效率的提高。
针对阿南、哈南油田注水干线超压运行问题，在站外分别新建一条压力等级为25MPa注水干线作为高压注水系统。应用注水系统效率优化分析软件综合分析，利用该新建干线、洗井干线、原注水干线形成三套管网分压注水，重新确定分压点，配套对站内注水泵和站外单井注水管网进行调整，进一步降低单井油压和干压之间的压差，提高管网运行效率。
通过推广、应用注水系统效率技术，使其管理日常化，即根据单井油压、水量、开井数变化及注水泵运行情况，重新确定分压注水的分压点，及时调整单井注水方式，降低单井油压和干压之间的压差，提高管网运行效率。
3变频调速技术
部分注水站注水泵需打回流控制干压，造成较大的能源浪费，影响了系统效率的提高。通过变频调速技术的应用，对注水系统的干压实施敏感控制，当压力超过设定值时，可自动调节频率、改变电机转速，从而在确保干压和注水量平稳的基础上，有效降低回流、减少能量损失；同时，还可改善机泵自身的运行状况、提高运行效率。
4单井自动调节计量技术
部分注水单井调节阀自锁严重、水量波动大、调节困难，影响注水量的完成，单井节流损失大。自动调节计量技术能够实现自动调节注水量，保证单井平稳注水，有效降低注水压差，减少节流损耗，提高管网效率。
5高压流量自控仪应用
针对调节阀自锁严重、水量波动大、调节困难的注水井，开始应用高压流量自控仪来控制调节单井水量，到目前共安装多台高压流量自控仪。通过高压流量自控仪的应用，单井水量控制现场难度降低，使注水压差夏季不超过最高油压0.2MPa，冬季不超过最高油压0.3MPa，有效地降低了出站干压，提高了管网运行效率。
6注水系统效率优化分析软件
为进一步提高注水系统效率，精确确定分压注水的分压点，降低注水压差，挖掘节能潜力，提高注水系统效率管理水平，进行管理软件的编制。通过管理软件的应用，提高管理水平，促进注水系统效率的进一笔提高。近年来应用注水系统效率优化分析软件来指导注水系统管理。如阿一联、哈一联、蒙一联最佳分压点及注水泵注水方式的优化；宝力格注水管网优化调整；淖尔单井降压措施；各油田单井增压措施；系统效率分析计算等等，都是应用管理软件进行快速优化分析，使注水系统管理更加精细，为提高管理水平起到了积极作用。
7结论与建议
（1）通过提高注水系统效率技术研究，应用柱塞式注水泵、变频调速器、优化注水管网等工作，降低了注水单耗，节电效果显著。为作业区“低成本、有效益、可持续”发展战略做出了贡献，也为今后的节能降耗措施提供了思路。
（2）今后将继续对注水系统进行优化，降低网损，提高注水系统效率，降低注水单耗。应用节能、高效型设备，降低运行成本。
（3）根据注水需要，合理选择注水泵，泵的排量应与实际注水量匹配相当，不宜过大或过小，避免节流控制或打回流现象的发生，提高注水泵运行效率。
（4）优化注水泵站设计。在今后的新区块注水泵站的设计时，注水站应尽量布置在一个注水辖区的中心位置，缩小注水半径，减少注水泵到注水井口的压力损失。
（5）对于注水单井油压比较高的井，采取整体降压与局部增压相结合，降低注水系统单耗，提高系统效率。
参考文献：
[1] 邓刚．王琦.高哲．桥式偏心分层注水及测试新技术[J].油气井测试，2014，l1(3)：45-47．
[2] 刚振宝，卫秀芬.大庆油田机械堵水技术回顾与展望[J]．特种油气藏．2016.13(2)：9-l1．