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老油田注水系统的节能改造

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油田 注水 系统 节能 改造
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88 石油,it{油田注水系统的节能改造 王瑞英 ,董 巍 ,王 斌 ,马星全2,商永滨 ,李 言 ,程忠钊 ,赵大庆 (1.西安长庆科技工程有限责任公司,陕西西安710018;2.陕西宇阳石油科技工程有限公司,陕西西安710018) 摘 要:长庆油田是典型的低渗透油田。注水系统用电量占油田总用电量的30%,为油田能耗大户。 文章针对这种情况,分析了长庆油田老油区注水效率低、能耗较高的影响因素和主要原因,并以安塞 油田为例,制订了系统的调整改造方案.通过注水站的改造、局部井口增压、注水管道优化等方案的 实施.提高了注水系统效率,使注水系统单耗平均值降低至5.29kW·h/键词:注水系统:节能降耗;优化改造 0.39694. 00101 2.06.024 0 弓庆油起吕梁山. 西抵六盘山、贺兰山,南到秦岭北坡,北达阴山 南麓,跨越陕、甘、宁、蒙、晋五省区,生产环 境具有地域相对分散、生产战线长的特点.是典 型的低渗、低压、低产油藏,主要采取注水方式 开发 根据油田生产用电统计.注水系统用电量 占油田总用电量的30%.为油田能耗大户 在节 能降耗备受关注的形势下.长庆油田公司围绕注 水系统效率开展了一些工作.但由于油藏本身的 特殊性、地理条件的复杂性和工艺配套的局限性, 导致注水系统效率总体指标与中石油平均水平仍 有较大差距.比如.安塞油田上亿吨级整装特低渗透油试数据显示. 平均注水系统效率为34.89%.远低于中石油合格 值50%:注水系统单耗7.36 kW.h/水泵机组 能耗平均值为0.521(kW.h/水系统 用电单耗0.705(kW·h/远高于420—2008《油田地面工程设计节能技术规范》中 的要求.注水系统能耗见图1 据油田生产用电统计,原油生产(机采、注 水、集输)用电总量占油田总用电量的81%,其 中注水系统的用电量占油田总用电量的30% 因 此.在我国大力鼓励企业节能降耗大形势下.如何 进一步提高注水系统运行效率、降低注水系统单耗 成为提高长庆油田开发效益的关键 皇0.800 温 .600 .400 .200 .000 圜安塞油田 一规范埋危 0.450 0.600 图1安塞油田注水系统能耗 1现状分析 长庆油田从20世纪70年代开始注水开发.注 水系统在建产初期能够很好地满足油田超前或同步 注水要求.及时补充地层能量 但随着油田开发时 间的增长以及滚动扩边建产、注采井网的完善.部 分老油田注水系统暴露出诸多问题,如:老区块产 量逐步递减.部分注水站场所辖注水井的配注量降 低、注水井数量减少,导致站场规模相对较大,出 现了“大马拉小车”的现象.能耗浪费严重:油田 大规模开发建设很少涉及到老区块老站场的改造. 导致了目前运行的很大一部分站场工艺技术相对落 后.部分注水管网压降损失大等 注水系统能耗偏 高.急需对其采取一系列措施,解决高能耗问题. 以达到节能降耗、提高注水系统效率的目的。 2方案研究 通过分析发现.制约注水系统整体效率的主要 因素为用电量和耗水量.主要存在于以下四个环 第38卷第6}}【j 王瑞英等:老油田注水系统的节能改造 89 节:注水站、配水间、注水井面 针对不同类型的损失以安塞油田为例分类介绍其存 在的问题及相应的改造方案。 2.1注水站的改造’ 2.1.1改造方案 通过对注水站的现场考察发现.安塞油田存在 的问题主要为注水泵效率降低下、注水站回流量 大、注水泵功率因数低、注水站自控水平低及需要 关停等。针对这些问题,我们提出了相应的改造方 案,具体见表1。 表1注水站存在问题及主要改造方案 注水站存在 问题分类 数量或主要分布地 存在主要问题 改造方案 王窑区、杏河区、侯市区及 合理选择高效注水泵.对效率低的注水泵进 效率低下 泵体腐蚀老化严重.注水效率低。 张渠区 行更换 回流量大 32座注水站 回流量高达9 471 m3/d,占总回流量的94.85%。 增设变频调速装置,消除站内回流。 注水泵负载与电机功率不匹配.电机效率和功率因 功率因数低 王南、杏河等区块 增设电容补偿装置。 数偏低 数字化水平低.操作误差大。流量和压力控制效果 对11座注水站及所辖2控水平低 11座站点 差,严重影响系统效率。 化升级改造 杏70—6橇装注水站及其他8 注水站规模较大.而配注量较小.严重影响注水系 根据关停并转的原则.关停部分注水站或站 需关停 座注水站 统效率。 内喂水泵 2.1.2 实施效果 通过上述改造.效率低下的注水泵得到提高. 回流量大的注水站有效消除了回流.功率因数低的 注水站得到提高.自控水平低的注水站得到改善.优 化了注水站布置.改造后节电量约4099.1万kW.h/a. 减少了能耗.有效提高了注水系统效率 2.2配水间改造 2.2.1改造方案 配水间是注水系统的一个重要组成部分.经测 试资料和运行统计资料分析.影响配水问效率的关 键因素是局部阻力损失大、节点压力下降多和计量 误差大。经过长时间运行。配水间腐蚀渗漏严重. 计量水表多采用老式干式水表.注水调控复杂.准 确度差。从检测的结果来看,配水问节流损失高, 严重影响系统效率 其中安塞油田的杏南、张渠、侯市、招安等区 块27座注水站的配水间因长期运行,阀门、管道 腐蚀、渗漏严重,局部阻力增大,严重影响注水平 稳运行,极大地降低了注水效率。 此27座配水间共辖井197口.本次改造考虑 将其更换为66座稳流配水阀组.注污水配水间改 为防腐型稳流配水阀组.注清水的配水问改为普通 稳流配水阀组 2.2.2实施效果 通过对配水间的改造.有效降低了配水间的压 降损失,节约电量约30万kW.h/a.减少了能耗. 提高了注水管网效率 2.3注水井改造 2.3.1改造方案 安塞油田注水井目前存在的问题主要有两个方面. 在改造过程中针对不同方面提出了相应的改造措施 (1)对腐蚀结垢严重的注水井15装置进行更换 或维护 安塞油田有很多注水井口装置.经过长期 运行,其阀门、管道腐蚀严重,经多次维修仍不能 正常工作 针对这些井为防腐型注水井15装置.注清水的更换为普通注 水井井更换250套;对100套阀门、钢 圈等配件损坏且注清水的注水井15装置进行维护 (2)局部注水井口增压。安塞油田有些区块存 在个别注水井井口压力较高的现象.此类注水井 (见表2)距离注水站较远且注水井口压力较高, 迫使各注水站高压运行.造成其他注水井阀组节流 损失较大,注水系统单耗较高。可对此井组实施井 口增压,即在井场建小型增压装置(规模30 m3/d 或50 m3/d),实施增压注水后.可使所在配水问压 力降低1.0~2.0.3.2 实施效果 通过上述改造.减少了压降损失.节约电量约 34.05万kW.h/a,减少了能耗.提高了注水管网效率 2.4注水管道改造 2.4.1改造方案 长庆油田自1970年开发以来.经多年滚动开 石油工 程建设 表2压力较高的注水井口 归属 注水井口 配注量 附近其他 区块 井号 站场 压力/(m3/d) 井压力/30—29 13O 10.O 坪桥区 坪二注 坪33—20 13.O 30 10.O 坪30—16 12.5 30 10.O 新27—47 13.0 3O 9.0 王窑区 王五注 新32—43 12.0 30 9.0 张渠区 张二注 东59—19 13.5 40 9.0 杏河区 杏三橇 杏15—23 35 10.5 发.新增注水井直接插接到已建注水干线上.造 成注水干线超负荷运行.增加了注水干线压降损 失 如安塞油田站外系统部分注水管道建于20世 纪90年代.经过长期运行,管道负荷增加.且腐 蚀结垢严重.减小了注水管道的有效过流段面. 增加了注水管道的压降损失.严重影响了注水系 统效率 针对压降损失较大且承压能力减小的注水管 道.2010年进行了改造.见表3 表3注水管道改造一览 管道名称 改造前管道规格 改造后管道规格 改造段长度/造前压力损失/一注至坪103配注水干线 D 89 114 .6 1.67 坪一注至坪106配注水干线 D 89mm x 7 114mm x 9.5 1.95 D 89 114 .0 坪一注至坪110配注水干线 1 48 mm x 4.5 89 .0 五注至王509配注水干线 D 89mm x 7 114mm x 9.5 2.O 王一注至王1—5配注水干线 D 89 mm x 7 89mm x 7.5 1.60 王一注至王1—7配注水干线 D 89 mm x 7 89 mm x 7 .4 1.58 王二注至王2—4配注水干线 D 89 89 .6 1.61 王二注至王2—5配注水干线 D 89x 7 89x 7.9 137 王二注至王2—7配注水干线 D 89 x 7 89x 7.7 1.65 王三注至王3 89mm x 7 89mm x 7.2 1.55 王三注至王3—5配注水干线 D 89 89 mm x 7 .0 1.70 张二注至张203配注水干线 D 89 mm x 7 89mm x 7.0 1.70 D 114.O 侯二注至侯配注水干线 D 89mm x 7.08 D 89mm x 7.O 侯二注至侯Ⅱ一10配注水干线 D 89 89 mm x 7 .0 1 114mm x 9.5 杏三橇至杏1 89mm x 7.75 D 89.O D 140 mm x l1 .5 杏二注至杏2 89 7 114mm x 9.7 3.83 D 89 .0 塞218注水站至侯159—24配注水干线 D 6O 76 6.5 1.86 2.4.2 实施效果 通过注水管道改造.有效降低了注水干线压降 损失.提高了注水管网注水效率.节约电量约 333.92万kW·h/a。 3整体实施效果 2010年通过对安塞油田注水系统进行优化 运行和改造.大大提高了注水系统的运行效率. 并降低了能耗.使其注水系统单耗平均值降低 至5.29 kW.h/m3 .410(kW.h/水系统用电单耗 0.565(kW.h/满足了规范的要求。 安塞油田注水系统节能改造的成功经验.目前 已在吴420等区块注水系统节能改造开发中得到了 应用.具有良好的推广和应用前景 参考文献: 『1]0391—2006,油田注水工程设计规范[s】. 作者简介:王瑞英(1981一), 2()06年毕业于西南石油大学. 计工作 收稿日期:202—1l 女,山东菏泽人,工程师, 现从事石油地面工程建设设
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