海上注水系统节能技术研究

韩波，龙传章，梁宝君

摘要：结合海上油田注水发展现状，分析了近海注水系统的能量损失组成。已经指出，在海上注水系统中，水分配阀的注水损失是最严重的损失因素。从优化注水井的压力的角度考虑。描述了不同类型油田中水井的合理注入压力。考虑到注水井注水压力的周期性缓慢增加，可以使用增加注水泵叶轮级数的方法来适应同一平台上注水压力的变化；不同的注水井具有不同的注水压力。为了解决这个问题，已经提出了一种分压注水的方法。

关键词：海上注水系统；节能技术；研究

前言：如今，我国对节能和减排的要求不断提高。同时，海上油田在生产的中后期面临伴生气不足的困境，需要消耗原油来发电。因此，优化了注水系统以减少注入过程中的能量损失。对于海上油田的中后期生产具有显着的节能和经济效益。

1. 注水系统能力消耗分析

注水系统消耗的能量大致可分为五个部分。第一部分是注水泵消耗的能量。这部分能量可以由水泵的效率曲线表示。它取决于水泵的输出流量。目前，油田注水泵的平均运行效率约为80％，约为注水每1平方米注入水所消耗能量的20％。第二部分是驱动注水泵的电动机所消耗的能量。能量的这部分可以由电动机效率曲线表示，电机效率为96％。就是说，注水泵损失了每注入lm³约4％的能量。第三部分能量为管网的摩阻损失。对于海上油田，该平台可提供集中供水，注水管网的摩阻损失很小。第四部分是配水阀组损失的能量。这部分能量归因于注水泵的输出泵压力与注水层所需的注入压力之间的差异，即节流能量损失。第五部分是通过将水注入地层而消耗的能量。能量的一部分取决于地层必须维持的压力，储层的物理性质以及在开发过程中可能发生的堵塞。

在能耗的上述五个方面中，泵的能耗和管网的摩阻损耗是必需的并且是浪费的工作。该部分可以通过改善电动机和注水泵的性能并提高泵的运行效率来减少能量损失，但是改善效果有限。分配阀组的能量损耗是浪费和浪费的工作。对典型海上油田的注水压力和注水量的分析表明，注水量（注水时间）的80％小于10 MPa，最经常需要节流注水。它会导致巨大的能量损失。优化注水压力和改善注水过程等措施可以减少这部分能耗。最后一部分是注水的便捷任务。本文主要从合理注水井注水压力和改进注水工艺的角度，介绍了海上注水开发油田的节能措施。

2. 海上注水油田注水压力分布

在海上油井中，注入压力是一个动态过程。在压配的初始阶段，压配井的井口处的压配压力通常较低，这是因为压配井的井附近的地层压力低并且地层的吸水能力较强。随着注入量的增加，筛网和井附近的区域逐渐被注水源中的悬浮固体堵塞，从而降低了渗透率，降低了井附近区域的吸水能力，井口注入压力逐渐增高。

当注入压力逐渐增加到为井设计的最大允许注入压力时，注入压力保持不变，注水井的吸水能力逐渐降低，吸水量逐渐减少。当注入压力逐渐增高到该井设计的最高允许注入压力后，维持注入压力不变，注水井吸水能力逐渐降低，吸入量逐渐减少，当不满足油藏的注入要求时，进行洗井、酸化作业，解除近井地带的污染，恢复注水井的吸水能力，注入压力降低。图1示出了典型的海上油田注水井注入压力与注入量之间的关系。从图1中可以看到，对于单井来讲，输注压力在输注过程中也会动态变化。

图1海上油田典型注水井注入曲线

三、注水井注水流程分析研究

（一）注水泵的级数优化调整

根据地层的破裂压力和储层提供的最大注入量，计算和确定注水泵的压力水平。随着油田生命周期的增加，每口井都有增加注入压力的过程。在注水的早期阶段，如果大多数水井注水压力都低于最大注水压力，则可以满足注水量的要求。在额定泵压力下操作每口井不仅降低了操作效率，而且浪费了更多的能量。因此，在注水的早期阶段，如果工作泵压力超过注水压力并且高于泵的单级叶轮产生的压力，可进行撤级，注水的功耗与泵压力成正比，撤级即时降低泵压；如果后期注水压力上升，可以及时增加注水泵级数。随着注水时间的增加，注水压力从初始的4-5MPa上升到当前的9-10MPa。在同一注水井中，注水压力在不同注水时间变化（通常逐渐增加）的情况下，调整注水段数可以达到节能降耗的目的。

（二）注水井分压注水

当前，在海上油田注水开发过程中，由于不同注水范围的地质构造的不同，不同范围的吸水能力差异很大。当前的注水泵压力通常满足高压井注水压力的要求，以确保高吸入压力井完成注水量。对于高吸水量和低注入压力的注水井，采用节流注水的方法，节流能量损失很大。

考虑到由于海上油田之间的吸水率不同，不同的注水井同时需要不同的注水压力，因此注水泵的研究可以实现两级的压力输出，既可以满足压力要求较低的注水井，也可满足高压要求的注水井，从而减少了因节流阀而造成的能量损失。

目前，我们已经成功开发了双级压力注水泵。多级离心泵有两个出水口。泵可以根据现场需要关闭一个出口，只有一个出口可以工作。注水泵可以满足各种注入井的注水压力要求。

结语：综上所述，（1）近海油田压力油管的能量损失主要由五部分组成，机械泵的损失是必要的浪费工作，节流阀的能量损失是浪费的浪费工作。通过优化注入压力和注水过程，可以显着降低后者。（2）注水压力可根据各种油田条件进行优化。对于低注水压力的油田，可以根据最大注水压力配置注水泵。在注水压力较高的油田中，建议根据注水压力确定油田的状态注水压力。对于大多数注水井，可以根据注水压力的关系确定合理的注水压力。每个区域的注入量通常为最大注水压力的80％。（3）压水井的压水压力处于缓慢增加的过程中，在注水初期，通过取消压水井的阶段可以降低压水能耗。压水泵及压水次数。随着注水压力的增加，泵级随后增加。（4）多段压力注水可以处理不同平台井间注水压力的差异。在不增加平台面积的情况下，节能和投资节省的好处很重要。

参考文献：

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