注水系统分压注水应用可行性研究

某油田建有运行注水泵12台，平均注水泵压为15.6MPa，平均泵水单耗5.64（kW·h）/m³。从管网注入水质情况看，主要分为“8.3.2”污水、含聚污水、曝氧后的“8.3.2”污水和“5.1.1”清水等4种水质。其中，八～十二区基础井、一次加密井和二次加密井及十三区的二次加密井均回注“8.3.2”污水，十三区基础井、一次加密井和聚驱后续水驱井均回注含聚污水，十三区聚合物工业区及十二区小井距试验区注入井均回注曝氧后的“8.3.2”污水，十～十二区三次加密井及对应二次加密转注井均回注“5.1.1”清水。由于注水井平均注水压力11.4MPa，管网压力损失达到4.2MPa，造成大量能源浪费。

    二、分压注水可行性分析

按照油田开发要求，为保护水井套管，注水井注入压力应小于破裂压力。开发区注水井破裂压力呈中间纯油区较低，两侧过渡带较高的分布规律。纯油区破裂压力低于13.0MPa注水井有968口，占纯油区总井数的94.6%；东、西过渡带注水井破裂压力高于13.0MPa注水井有309口，占过渡带总井数的77.1%。为了保证过渡带注水井注水压力，整个注水系统必须高压运行，造成注水井配水阀节流损失较大。经统计，平均配水阀组压力损失为3.1MPa，其中纯油区“5.1.1”水质注水管网配水阀组压力损失达到3.5MPa。

另外，从各区块注水井注水压力及破裂压力统计情况看，过渡带注水井平均破裂压力为13.5MPa，平均注水压力在12.5MPa，占开发区总井数的23%；纯油区注水井平均破裂压为12.32MPa，平均注水压力为11.38MPa，占开发区总井数的59.1%。纯油区的平均破裂压力与过渡带平均破裂压力相差1.16MPa，平均注水压力相差1.12MPa，并且纯油区注水井井数所占比例较大，达到59.1%。因此，从压力分布特点看，具有一定的节能潜力。

通过以上分析发现注水井压力损失矛盾比较突出，具有压力分布成区域性的特点，东、西过渡带平均注入压力高于中部纯油区1～1.5Mpa，因此，具备分压的前提条件。合理降低开发区注水泵运行压力，是挖掘注水系统节能潜力重点所在。

为了确定合理的注水系统运行压力，对八～十二区的注水井按过渡带和纯油区的压力进行了详细分析。东部过渡带破裂压力小于14.0MPa注水井有175口，占总井数的76.8%；大于14.0MPa注水井有53口，占总井数的23.2%。西部过渡带破裂压力小于13.5MPa的注水井有123口，占总井数的71.1%；大于13.5MPa的注水井有50口，占总井数的28.9%。如满足大部分注水井的压力需要，注水井口压力应以13.5MPa为界。纯油区破裂压力小于13.0MPa注水井有968口，占总井数的94.6%；大于13.0MPa注水井有55口，占总井数的5.4%。如满足大部分注水井的压力需要，注水井口压力应以13.0MPa为界。考虑0.7MPa的管网压力损失和0.3MPa的泵管压差，东、西过渡带及纯油区注水站泵压应分别达到15.0MPa、14.5MPa和14.0MPa，降压后虽然对注水有一定影响，但可以通过酸化、压裂等措施来降低注水压力。如果后期这部分高破裂压力井由于地质原因压力继续升高，可根据实际情况实施局部增压技术措施。

    三、分压注水方案

根据油田开发对不同地层注入水质的要求，编制了开发区注水系统分压优化运行综合调整方案。依据油田开发安排和水量预测，对八～十二区东、西过渡带和纯油区进行分压综合调整，新建东、西过渡带分压注水管网，分别由单独注水泵提供注入压力，从而降低中部纯油区及西部过渡带注水系统压力；开发区的基础井、一次井和二次井保持现有管网不变，注入水质为“8.3.2”水质；三次加密井随产能建设新建管网，注“5.1.1”水质；东、西过渡带各新建一条南北方向注水联络线，各自形成独立的注水管网，同时依靠现有技术，尽可能实现不同渗透率水井分注“8.3.2”和“5.1.1”水质。通过一系列改造，进一步控制注水系统压力、降低注水单耗。

东部过渡带：以东部注水站为中心，向南北两侧敷设注水管网，将现有注水井的注水管道与新建管道连通，新建1台注水泵为东部过渡带提供注入压力。注水站新建高压变频装置1套，注水泵实现变频控制。新建污水“5.1.1”处理站一座，为东部过渡带提供注入水质。

西部过渡带：以西部注水站为中心，向南北两侧敷设注水管网，将现有注水井的注水管道与新建管道连通，新建1台注水泵为西部过渡带提供注入压力。新建污水“5.1.1”处理站一座，为西部过渡带提供注入水质。

纯油区：以纯油区现有注水站为中心，现有注水管网为基础，对现有注水泵进行减级或切削叶轮等措施，降低注水泵现有注水压力，降低注水压力运行。

    四、预测经济效益分析

    分压注水实施后，可实现开发区的注水系统分压运行，东部过渡带保持原有注水泵压力15MPa，压力保持不变。西部过渡带注水站泵压可由现在的15.0MPa降低到14.5MPa，预计年节电92×10⁴kW·h。八～十二区纯油区注水泵压可由现在的15.0MPa降低到14.0MPa，预计年节电881×10⁴kW·h。3个区块预计每年可节电973×10⁴kW·h。

对十～十二区纯油区投注初期注8.3.2水质，后来改注5.1.1水质的34口注水井吸水剖面进行分析，发现改注后有效吸水厚度比例提高了5.75个百分点，采收率提高了2%，具有较好的经济效益。

    五、认识

    对于注入压力呈现中间区域低、四周区域高的区块，或者具有较明显注入压力区域状分布特点的区块，实行统一注水泵压力进行注水势必造成注入压力较低区域的能源浪费，可分析压力分布特点实行分压注水，根据压力分布规律进行细分压力注水，能够达到较好的节能效果。由于钻关等因素影响，水量波动较大的区块，可应用高压变频装置对注水泵进行调节，既可达到调节水量的作用，又可达到降低泵水单耗的作用。