地麵注水係統效率的影響因素分析
能源環境
作者：於成泳
【摘要】提高注水係統的運行效率, 對節能降耗工作具有重要意義。通過對注水係統分析、總結, 影響地麵注水係統主要因素是注水設備和工藝, 因此開展油田地麵注水設備及工藝對係統效率的影響研究, 為注水係統方案設計、參數優化、改造項目中設備和工藝選擇提供參考依據, 是提高注水係統效率最直接、最有效的手段。
【關鍵詞】注水係統；注水設備；注水工藝
注水是在保持地層壓力、提高原油采收速度和采收率方麵應用最廣泛的一項技術,也是油田主要耗能係統之一，以大港油田為例，耗電量已占油田油氣生產係統總耗電量的45%左右。因此通過提高注水係統的運行效率,對節能降耗工作具有重要意義。資料顯示,國外油田注水係統平均效率為65%,國內油田注水係統平均效率為47.1%,大多數油田注水係統效率為38%~50%,與國外水平還有一定的差距。
通過幾年來的測試,發現注水係統中部分注水係統效率差別較大, 效率最高達到了59.1%和57.0%,而最低的隻有37.1%,大多數注水係統效率為45%~50%，由此可見大港油田注水係統仍有很大的節能潛力。各係統由於注水量或注水壓力的不同會對係統效率產生一定的影響,但這絕對不是決定性的因素。通過多年來對各注水係統分析、總結,可見注水設備和工藝對效率的影響是造成這一現象的主要因素,因此開展油田地麵注水設備及工藝對係統效率的影響研究,為注水係統方案設計、參數優化、改造項目中設備和工藝選擇提供參考依據, 是提高注水係統效率最直接、最有效的手段。
一、地麵注水的工藝和設備
1、地麵注水工藝
目前油田注水係統現有的注水工藝流程主要有高壓輸水工藝和低壓輸水工藝兩種。高壓輸水工藝是汙水站處理後的采出水,由高壓離心泵進行一次增壓至10MPa~18MPa，經注水幹線將水輸送到各注水站點,在各注水站點對於滿足注水壓力需求的注水井經配水閥組直接注水, 對於不能滿足注水壓力需求的注水井,將離心泵站來水經增注泵進行二次增壓,然後經配水閥給注水井注水。此工藝適用於注水量大,注水井壓力範圍大,注水半徑較小的注水係統。
低壓輸水工藝是汙水站處理後的采出水,由汙水外輸泵將水提升至0.5MPa~1.5MPa，經輸水幹線將水輸送到各注水站點,然後利用注水泵進行一次增壓後對注水井進行注水,對於不能滿足注水壓力需求的注水井,可以進行二次增壓後進行注水;在注水站點也可以采用不同壓力等級的一次增壓注水工藝進行注水。此工藝適用於注水量小,注水半徑較大的注水係統
2、地麵注水的設備
油田注水設備中常用的有離心泵和往複泵。離心泵具有轉速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結構簡單、性能平穩、容易操作和維修的特點;在注水係統中主要是應用於高壓離心泵站進行一次增壓和汙水站進行汙水外輸。往複泵具有效率高且高效區寬的特點,能達到很高壓力,而且壓力變化幾乎不影響流量,因而能提供恒定的流量。在高壓輸水工藝的注水係統中主要用於二次增壓,在低壓輸水工藝的注水係統中被一、二次增壓廣泛采用。
二、影響係統效率的因素分析
在注水係統中,輸入能量首先要經過泵機組進行能量轉換將其傳遞給水介質,然後通過幹線輸送、配水閥組調配和井口管線輸送至井口。因此注水泵機組、輸(注)水幹線、配水閥組、井口管線這些環節均對注水係統效率產生影響,由於各部分對能量的轉換或傳遞效率不同,所以對係統效率的影響程度也不相同。泵機組在進行能量轉換的過程中造成的能量損失是影響係統效率最主要的因素,其次是配水閥組的節流損失, 其損失的能量占到係統總輸入能量的10%左右。