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大港油田注水工艺系统节能降耗技术研究与应用

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大港 油田 注水 工艺 系统 节能降耗 技术研究 应用
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30 第20卷第2期 石油规划设计 2009年3月 怵揪 黼 邹晓燕 项 勇 赵昕铭 霍夙彦 陈 忻 (大港油田采油工艺研究院) 邹晓燕等.大港油田注水工艺系统节能降耗技术研究与应用.石油规划设计,2009,20(2):30~32 摘要 为了更好地实现油田高效注水开发的目的,近几年大港油田对注水工艺系统开展了联 网运行、高效泵代替低效泵、注水系统的高低压分离改造、单井增压注水、注水管线除垢技术及 变频调速等多项节能降耗技术研究与应用。分析了油田采用这些技术有效提高注水系统运行效率 及实现注水系统优化运行的情况,提出了大港油田注水系统今后的发展方向和建议。 关键词 大港油田 注水系统 节能技术 高效泵 高低压分离 单井增压 变频调速 优化运行 近年来,大港油田在提高注水系统效率、降低 注水能耗等方面做了大量卓有成效的尝试,实施了 多项调整改造技术和优化运行措施,取得了较为理 想的节能降耗效果。 1 优选新型高效泵,提高注水效率 1.1 优选高效离心泵,淘汰低效离心泵 一般离心泵的额定扬程都高于实际注水干线的 回压,并通过节流阀门进行注水压力和水量的调节。 如果泵选型不合理,实际排量与额定排量相差较大, 泵就不能在高效工况区运行,造成实际运行泵效低, 同时也加大了节流损失,降低了管网效率。因此, 对于处于低效运行状态的注水泵采取优选新型高效 离心泵替代老型号低效泵的调改技术。 1.2优选高效柱塞泵替代低效离心泵 通过对注水量较少、节流损失大、注水压力较 高的低效运行离心泵站实施高效柱塞泵代替离心泵 的技术改造,以提高泵站运行泵效及管网效率。 该技术共在5座低效运行的离心泵站进行了实 施,取得了良好的节能降耗效果。5座注水站改造 共投入1993万元,改造后注水单耗由原来的 9.4kW·h/m。降低到5.3kW.h/m。,年节约电量1489 X 10 kW·h,年节约电费954万元,投资回收期25 个月。改造前后效率和能耗对比,见表1。 2 实施高低压系统分离 大港油田断块破碎复杂。部分注水泵站管辖区 块注水压力相差较大,为了完成配注,注水泵压不 得不保持在较高水平,造成低压注水井系统效率低, 电能浪费严重。为此,对周清庄注水系统、枣五注 水系统和枣三注等7座注水站进行改造,共投入 350万元。注水单耗由改造前的8.1kW·h/m 低到了 5.5kW·h/m ,年节约电量738 X 10 kW·h,年节约电 费470万元,投资回收期9个月。 2.1 周清庄注水站改造 周清庄注水站投产于1989年,投产初期注水区 块压力较低,约15水单耗为5.8kW·h/m。。 随着周水压力逐渐上升, 至25水单耗达到了 10.2kW·h/m 。为了降低注水能耗、保证正常注水, 于2002年将其注水系统分离成了16个系统,单独运行。低压系统注水单耗又恢复到 邹晓燕,女,工程师。2002年毕业于石油大学(华东)化工专业,现在大港油田采油工艺研究院工作。通信地址:天津大港油田采油工艺研究院 3~280 第2油规划设计 31 表1 高效柱塞泵替代离心泵改造前后效率、能耗对比 原来的5.8kW·h/m 水平,年节约电量122×10 kW·h, 年节约电费78万元。 2.2枣五注水站改造 枣五注水站10台五柱塞泵中,运行4台,注水 量1700m /d,泵压22水单耗8kW·h/m 。该 站管辖8座配水问、32口正常注水井,注水压力最 高的井为21力最低的井为1中,注 水压力在205压注水井25口,低压注水井注水量占总注水量的 64.7%,阀组压力管损浪费严重。为了降低注水能耗, 于2003年初对其进行了高低压分离改造。1 ~5 泵为低压系统注水,6 ~10 泵为高压系统注水。改 造后,低压系统的泵压由原来的22注水单耗也由原来的8kW·h/m 降至6.1kW·h/m , 年节约电量118×10 kW·h,年节约电费约75万元, 经济效益显著。 2.3枣三注水站的改造 枣三注水站7台三柱塞泵中,运行5台,泵压 为25水量1350m /d,注水单耗8.1kW·h/m 。 该站管辖3座配水问、21口正常注水井,注水压力 最高的井为24力最低的井为3中, 注水压力在205注水井1压注水井注水量700m /d,阀组 压力管损浪费严重。2004年4月,对其进行了高低 压分离改造。改造后,低压系统的泵压由原来的 25水单耗由原来的8.1kW·h/m。 降低到6.1kW·h/m ,年节约电量99×10 kW·h,年 节约电费63万元。 3 实现联网优化运行 对部分注水压力基本相同的注水站实施联网运 行,提高整体系统效率。目前,大港油田实施联网 运行的注水系统有2个,分别为港东注水系统和港 西注水系统。港东注水系统有两个注水站,注水压 力均约为13了充分发挥各泵潜能,提高系 统效率,两站实施了联网运行。港西油田有3个注 水站(西一注、西二注、西三注),通过注水系统联 网运行,停运了西二注水站,有效降低了注水能耗。 港东注水系统和港西注水系统联网共投资100 万元。实施联网后,注水单耗由5.9kW·h/m 降低到 4.8kW·h/m ,年节电量930×10 kW·h,年节约电费 595万元,投资回收期3个月。 4 注水管线除垢技术 由于南部油田回注污水矿化度高(20000~ 40000)、温度高(55~70℃),造成注水系统管 线结垢严重,无功损耗大,系统效率低,影响水井 配注,并造成超压隐患这一问题。为此,优选采用 物理方法清管除垢技术,主要采取水处理器和管线通球除垢技术。 4.1 高频高能水处理装置的应用 2007年3月,在自来屯油田自一联转油站安装 了装置安装在橇装污 水处理装置后面,其主要目的是降低污水中管线结 垢量和细菌含量。经试验分析,该装置能够较好地 降低结垢量和细菌含量,使结垢量由装置前的 25下降到0;50下降到25,除钙杀菌效果非常显著。 4.2管线通球除垢技术 2007年,管线通球技术在南部油田水管线上进行应用,管线压损得到明显的下降, 平均压力损失由原来的4.13 用该技术不仅提高了系统效率,降低了运行费用, 还解决了注水井欠注问题,取得了良好的应用效果。 5 应用变频技术,提高系统效率 大港油田注水流量损失较严重的系统为柱塞泵 站注水系统。由于柱塞泵本身的特性,其不能通过 32‘~ 邹晓燕等:大港油田注水工艺系统节能降耗技术研究与应用 2009年3月 节流阀来调节泵的实际排量。随着注水开发的不断 调整,油田区块配注水量也随之发生变化。通过更 换柱塞和皮带轮来满足泵排量与水井实际注水量的 匹配存在一定难度和局限性,高压水打回流现象较 为普遍,浪费了大量的电能。为此,引进应用恒压 变频调速技术,使注水泵的排量与动态的水井实际 注水量得到了很好的匹配.并取得了显著的节能效果。 目前,大港油田共在62座柱塞泵站实施应用了 变频调速技术,共投入1475万元,提高了管网效率, 杜绝了高压水打回流现象。柱塞泵站的注水单耗也 由9.3kW·h/m 降到8.2kW·h/m ,实际节电率达到了 12%,年节电量2020×10 kW·h,年节约电费1293 万元,节能效果显著。 6 实施单井增压注水技术 在注水量一定的情况下,降低注水泵压,可以 有效降低注水能耗。大港油田油藏断块破碎复杂, 在注水开发中,由于地层构造、油层物性的不同及 生产过程中造成的油层污染堵塞等方面的原因,有 部分注水井在系统注水压力允许范围内完不成配注 量要求,必须采取对油层进行酸化、压裂或提高系 统注水压力等改造措施。这些改造措施的投入费用 很大,难以规模实施。为了使少数注水井完成配注 而提高整个注水系统的注水压力,不仅增加注水的 能耗,还存在严重的安全隐患,影响油田的开发效 益。为此,大港油田研究和推广应用了单井增压注 水技术,即在注水井口增设增压泵,将注水站的高 压来水进行二次增压,以提高注水井井口压力,对 地层实施高压注水。其工艺流程见图1。 各注水单井 注水站 —— 高压来水 — l 增压泵 图1 单井增压注水工艺流程 配 井 大港油田首先在板桥油田试验应用单井增压注 水技术,取得成功后,逐步在全油田欠注水井上规 模推广应用。该技术的实施不仅解决了因地层压力 高满足不了地层配注需求的问题,还降低了地层注 水压力。通过单井增压注水技术的实施,有部分注 水井的注水压力有所下降,由初期需采用增压泵的 井变成用区块注水系统泵压即可满足回注需求的 井。目前,该项技术已在大港油田114口注水井上 进行应用,满足了地层配注需求,并取得了良好的 开发效果。 7 结论及建议 7.1 有针对性地规模推广成熟的节能降耗技术 由于受自身地质特点的影响,大港油田的注水 单耗与行业标准还有一定差距,应继续有针对性地 规模推广成熟的节能降耗技术,使动态变化的注水 系统长期保持在较为高效、合理的运行状态,以更 进一步降低注水能耗。 7.2进一步开展注水管网调整优化技术研究 随着滚动开发区域的外延、扩大及地面配套站 点的增多,部分井站注水管网工艺布局逐渐显现出 不合理,造成地面注水工艺适应性差。因此,有必 要进一步开展注水管网调整优化技术研究,以提高 地面注水管网布局的工艺适应性。 7.3降低整个区块系统运 T 针对大港油田区块零散、系统注水压力差别较 大的现状,继续优化现有的注水工艺系统,调整高 低压注水井工艺布局,在满足注水井配注需求的基 础上,降低系统注水压力,从而达到降低整个区块 系统运行能耗的目的。 7.4优化注水单井注水工艺 注水系统工艺流程由原来的注水单井一配水间 一注水泵站的两级布站方式,简化为注水泵站直接 对应注水单井的一级布站方式。简化掉配水间环节, 注水井直接与注水干线相连,降低管网压损,实现 系统的简化优化。 7.5扩大管线除垢技术的应用规模 针对南部油田注水管网腐蚀结垢严重的问题, 建议扩大管线除垢技术的应用范围,以便有效降低 压降,提高系统效率。 收稿日期:2008辑:马三佳
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