何建宇（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

杏四～五區(qū)東部于2001年開始聚驅(qū)開發(fā)，該區(qū)域注水系統(tǒng)建設(shè)注水站1座，即A注水站，注水建設(shè)能力1.92×104m3/d，目前運(yùn)行的實(shí)際泵水量1.2×104m3/d，負(fù)荷62.5%。該區(qū)域注入系統(tǒng)建設(shè)聚合物注入站8座，其中：東部Ⅰ塊聚合物注入站4座，稀釋用高壓水為清水；Ⅱ塊建聚合物注入站4座，稀釋用高壓水為深度處理含油污水。

1 區(qū)域注入能耗分析

杏四～五區(qū)東部聚驅(qū)注入系統(tǒng)包括稀釋用高壓注水站和聚合物注入站兩部分，其中，注入站采取“一泵多井”注入工藝[1]，注入泵采取變頻調(diào)節(jié)，注入泵運(yùn)行能力與母液需求量匹配性能較好。注水泵由于排量大、轉(zhuǎn)速高、壓力高[2]，無(wú)變頻調(diào)節(jié)，注水泵壓力及排量與開發(fā)需求匹配難度較大[3]。

1.1 實(shí)際運(yùn)行情況

1.1.1 A注水站

A注水站設(shè)計(jì)注水規(guī)模為1.92×104m3/d。站內(nèi)共建有D400-150×10型號(hào)的注水泵3臺(tái)，實(shí)際運(yùn)行中采取運(yùn)二備一的模式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該站1#注水泵水質(zhì)為清水，實(shí)際泵水量介于220～240m3/d，運(yùn)行泵壓為17.1MPa，出站管壓為16.8MPa，實(shí)際泵水單耗達(dá)到6.93kWh/m3；3#注水泵水質(zhì)為深度處理污水，實(shí)際泵水量約為300m3/d，運(yùn)行泵壓為16.1MPa，出站管壓為15.8MPa，實(shí)際泵水單耗6.54kWh/m3，A注水站實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 A注水站實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.1.2 聚合物注入站

杏四～五區(qū)東部下游所轄聚合物注入站8座，其中東部Ⅰ塊的1#～4#注入站稀釋用水為清水，東部Ⅱ塊的5#～8#注入站稀釋用水為深度處理污水。聚合物注入站運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 聚合物注入站運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.2 注水系統(tǒng)耗能分析

1.2.1 注水供需壓差大，能耗節(jié)流損失高

A注水站1#注水泵平均泵壓為17.1MPa，下游對(duì)應(yīng)的東部Ⅰ塊1#～4#聚驅(qū)注入站注入井的實(shí)際注入壓力最高為13.3MPa，供需壓力之差達(dá)到了3.8MPa；A注水站3#注水泵平均泵壓為16.1MPa，下游對(duì)應(yīng)的東部Ⅰ塊5～8#聚驅(qū)注入站注入井實(shí)際注入壓力最高為13.8MPa，供需壓力之差達(dá)到了2.3MPa。從注水站泵出口到注入井井口的能耗，一部分為注水站閥組和注水管網(wǎng)損失消耗，另一部分為單井水流量調(diào)配閥組消耗[4]。杏四～五區(qū)東部Ⅰ塊泵水單耗高達(dá)6.93kWh/m3，而東部Ⅱ塊泵水單耗也達(dá)到了6.54kWh/m3，高于全油田平均的5.78kWh/m3。

1.2.2 水量匹配不合理，系統(tǒng)運(yùn)行低效高耗

杏四～五區(qū)東部Ⅰ塊的1#～4#注入站稀釋用水為清水，東部Ⅱ塊的5#～8#注入站稀釋用水為深度處理污水。由于稀釋用水質(zhì)的差異，A注水站在運(yùn)行中需要啟運(yùn)2臺(tái)注水泵，以滿足兩個(gè)區(qū)塊兩種稀釋用水的需求。

杏四～五區(qū)東部Ⅰ塊所需開發(fā)配注水量為7080m3/d，其中稀釋用水量4560m3/d；杏四～五區(qū)東部II塊所需開發(fā)配注水量為6570m3/d，其中稀釋用水量為4760m3/d。而A注水站3臺(tái)注水泵額定泵水能力均為9600m3/d，導(dǎo)致泵水能力和稀釋用水需求量匹配不合理，注水泵運(yùn)行負(fù)荷率較低，注水泵無(wú)法在高效區(qū)運(yùn)行，造成運(yùn)行泵效偏低[5]。全油田注水泵平均運(yùn)行泵效為76.8%，而A注水站1#注水泵和3#注水泵的運(yùn)行泵效只有64.2%和69.5%。

2 系統(tǒng)優(yōu)化措施

2.1 實(shí)施注水泵減級(jí)，降低共需壓差

供需壓差大能量損耗高，主要原因是系統(tǒng)供給壓力高，即源頭上注水泵運(yùn)行泵壓高。因此，根據(jù)下游末端注入井實(shí)際需求壓力，實(shí)施源頭降壓[6]，即降低注水泵泵壓。A注水站1#注水泵原來(lái)為10級(jí)泵，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為1500m，實(shí)際運(yùn)行泵壓為17.1MPa。將該泵優(yōu)化減為9級(jí)泵，減級(jí)后該泵投入運(yùn)行[7]，平均泵率為66.55%，泵水單耗降為6.63kWh/m3。A注水站1#注水泵減級(jí)前后數(shù)據(jù)情況對(duì)比見表3。

表3 A注水站1#注水泵減級(jí)前后數(shù)據(jù)情況對(duì)比

對(duì)比該泵減級(jí)前后運(yùn)行參數(shù)，該泵泵壓下降1.05MPa，供需壓差同步等量降低單日平均耗電量下降4585kWh，注水泵平均泵效提高2.33%，泵水單耗下降0.30kWh/m3。

A注水站1#注水泵實(shí)施減級(jí)措施后，雖然該泵運(yùn)行泵壓取得一定幅度下降，但泵水單耗降幅較小，泵水單耗仍達(dá)到6.63kWh/m3，且泵效依然較低。由此看出，注水泵減級(jí)措施能夠有效降低注水站泵管壓差，降低泵水單耗[8]，但對(duì)于開發(fā)需求水量與注水泵泵水能力差異過(guò)大的區(qū)塊，節(jié)能降耗效果有限。

2.2 優(yōu)化啟泵臺(tái)數(shù)，提高運(yùn)行效率

由于聚驅(qū)開發(fā)不同階段注入量變化較大[9]，而且開發(fā)對(duì)水質(zhì)要求不一致，導(dǎo)致注水泵運(yùn)行能力與開發(fā)需求能力無(wú)法連續(xù)匹配[10]，出現(xiàn)該區(qū)域兩個(gè)區(qū)塊兩種水質(zhì)，兩套流程運(yùn)行導(dǎo)致注水泵供過(guò)于求問(wèn)題突出。經(jīng)與地質(zhì)開發(fā)單位詳細(xì)結(jié)合，鑒于四～五區(qū)東部Ⅱ塊污水稀釋聚合物效果較好，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將東部Ⅰ塊、Ⅱ塊稀釋用水質(zhì)統(tǒng)一為深度處理含油污水，實(shí)現(xiàn)一套流程運(yùn)行。

杏四～五區(qū)東部Ⅰ塊所需開發(fā)配注水量為7080m3/d，稀釋用水量為4560m3/d；杏四～五區(qū)東部Ⅱ塊所需開發(fā)配注水量為6570m3/d，稀釋用水量為4760m3/d。杏四～五區(qū)東部整個(gè)聚驅(qū)區(qū)域?qū)嶋H稀釋用水量合計(jì)為9320m3/d，A注水站1臺(tái)DF400的注水泵額定泵水能力為9600m3/d，一套流程運(yùn)行后注水泵負(fù)荷率提高到97.2%，平均泵效提高到84.66%，既滿足該區(qū)域?qū)嶋H稀釋用水需求，又實(shí)現(xiàn)了高效運(yùn)行。

2.3 運(yùn)行保障措施

根據(jù)往年運(yùn)行規(guī)律，區(qū)域內(nèi)各聚驅(qū)注入站所轄注入井冬季實(shí)注水量會(huì)有10%～15%的上升幅度，屆時(shí)，A注水站單臺(tái)注水泵泵水能力將無(wú)法滿足區(qū)域稀釋用水需求，同時(shí)啟運(yùn)2臺(tái)注水泵又將造成供需水量和供需壓力的較大差異，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)泵水水單耗大幅增加。為此，經(jīng)與開發(fā)結(jié)合，杏四～五區(qū)東部Ⅱ塊所轄的8#注入站即將進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)，地下開發(fā)層段滲透率較高，因此規(guī)劃將該注入站供水方向進(jìn)行調(diào)整，就近掛接到普通水注水干線[11]，避免A注水站在冬季啟運(yùn)一臺(tái)DF400注水泵無(wú)法滿足開發(fā)稀釋用水需求的矛盾，進(jìn)而降低泵水單耗，節(jié)約耗電。

3 應(yīng)用效果

將杏四～五區(qū)東部Ⅰ塊、Ⅱ塊稀釋用水質(zhì)統(tǒng)一為深度處理含油污水后，A注水站停運(yùn)了1臺(tái)DF400注水泵，只運(yùn)行減級(jí)的1#注水泵，A注水站優(yōu)化后運(yùn)行數(shù)據(jù)見表4。

表4 A注水站優(yōu)化后運(yùn)行數(shù)據(jù)

通過(guò)注水泵減級(jí)和水質(zhì)統(tǒng)一等措施，該站平均泵壓由16.60MPa下降為15.42MPa，降幅為1.18MPa，平均管壓由16.30MPa下降為15.06MPa，降幅為1.24MPa，，平均泵效由66.85%提高到84.66%，升幅17.81%，泵水單耗由6.73kWh/m3下降到5.24kWh/m3，降幅達(dá)到1.49kWh/m3，年節(jié)電506×104kWh，節(jié)能降耗效果顯著。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

地面工程系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)開發(fā)，保障生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)杏四～五區(qū)東部聚驅(qū)區(qū)塊注水站的優(yōu)化運(yùn)行措施及效果可以看出，及時(shí)有效與地質(zhì)開發(fā)部門結(jié)合，通過(guò)合理調(diào)整不同開發(fā)階段水量和注入水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)地上地下的一體優(yōu)化，才能使優(yōu)化優(yōu)化效果最佳。

注水系統(tǒng)機(jī)泵排量大、功率高、能耗高，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中由于多種原因?qū)е伦⑺到y(tǒng)機(jī)泵泵水能力和泵水壓力與開發(fā)井網(wǎng)的實(shí)際需求匹配不合理，存在供過(guò)于求的情況，導(dǎo)致運(yùn)行低效高耗。通過(guò)注水泵減級(jí)降壓和優(yōu)化注水泵啟泵數(shù)量等措施，可有效改善注水系統(tǒng)水量和壓力供需關(guān)系，有效降低注水系統(tǒng)能耗。