油田開發中的注水節能技術分析與研究
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摘 要：本文對油田開發中的注水節能技術進行了分析與研究，提出了一些比較實用、操作性也較強的注水節能手段和方案：優化注水系統和優化注水系統管理，在一定程度上可以減少注水的能耗。
關鍵詞：注水系統；節能；油田；能耗；開發
由于開發程度的不斷深入，油層的壓力不斷減小，油田的采收率逐漸降低。在油田開發過程中，注水是其中一個關鍵的環節，它可以給地層補充一定的能量，讓油層的壓力不會銳減，使開發很久的油藏仍然具有一定的驅動力，因此，注水開發是油田的高產和穩產的重要保障。但是，注水系統需要消耗大量的能量，特別是電力和水資源，極大地增加了開發成本，因此，必須加強注水節能技術的研究，提高注水系統的工作效率，減小注水開發的能耗，為油田企業節能增效，從而提高油田企業的經濟效益。
1 優化注水系統
油田注水系統主要由5個部分組成：電機、注水泵、閥組、注水井以及管網等（圖1），該系統的能量損耗主要有4個方面：注水泵損耗、電機損耗、管網摩阻損耗以及閥組損耗。其中，注水泵和管網摩阻造成的能量損耗最大，因此，可以從降低這2方面的能量損耗入手。
1.1 提高注水泵的運行效率
1.1.1 選用效率高、排量大的離心泵
在開發早期，由于注水量比較小，大部分油田企業都會采用小排量的注水泵，盡管可以滿足油田開發的注水量，但是這種泵的效率比較低，難以滿足開發后期的注水量，因此，可以選用效率高、排量大的離心泵，這種泵的功率大、效率高，極大地降低了能量消耗。在使用的過程中，應該根據油田的實際情況，選用合適的離心泵。
1.1.2 使用節能技術
注水泵的能耗和其不同部分的材質性能關系密切，因此可以使用一些節能技術，改善注水泵的水利性能，從而減少能耗。例如：將注水泵的葉輪等部位進行涂膜處理，減小其過水的阻力；減小注水泵的泵級，控制泵管的壓差；優選耐腐蝕材質的注水泵。
1.1.3 選用柱塞泵
與離心泵相比，柱塞泵具有很多優點：功率大、額定的壓力高以及流量易于調節等，在在很大程度上提高了運行效率，減少了能耗。例如：可以使用節能變頻器，實現自動化控制，從而降低柱塞泵的運行能耗，尤其適用于高壓、低滲透小斷塊油田。
1.2 提高注水管網的運行效率
1.2.1 降低管網磨損，提高注水水質
如果注水管網的管徑很小，水流的速度過快，不但會增加管網的磨損，而且會增加能耗，因此應該選擇合適的管徑，采用特殊處理，盡可能的使管道內壁更加光滑，同時盡量少設置閥件、三通等，減小管道內壁的阻力。另外，注入管網中的水腐蝕性比較強，應該選用耐腐蝕的注水管，并且提高注水的水質。
1.2.2 合理布站
在布置注水站時，應該將其布置管轄區域的中心地帶，并且注水的半徑最好不要超過5公里，對離心泵到注水井口的壓力損失進行適當控制，讓其在1MPa之內。與此同時，對于邊遠地區的油田，應該使用低壓長距離的方式進行供水。
1.2.3 減少管網流量與壓力損失
閥件、接頭等部件易于受到腐蝕、老化等影響，造成管網泄露，因此，應該選用高質量的部件，并時常進行檢查維護。與此同時，還應該采取科學、合理、有效的工藝技術，提高管網的運行效率，減少壓力造成的損失，使節能效果更加明顯。
1.3 提高電機運行效率
在油田規劃設計的過程中，應該優選一些先進高效的電機，盡量不要使用一些效率小、能耗高的電機。另外，應該結合油田企業的實際情況，優選合適的電機型號，如工作中存在較大腐蝕性的環境時，應該采用封閉式的電機。與此同時，優選合適的電機功率，以免電機力量不足，增加能量的損失。再者，還可以對電機進行適當的改造，盡可能地節省能源。
2 優化注水系統管理
2.1 系統仿真優化技術的應用
在已有設備的情況下，可以采用數學模型計算出注水系統中不同節點處的壓力、管線的流量等參數，對其進行仿真優化，這種技術不但可以降低勞動強度，還可以降低各種設備的運行能耗。另外，系統仿真技術還能夠為油田生產技術的合理管理提供一個較好的分析預測手段，還可以使注水開泵的布局更加合理有效，進一步降低了運行能耗。
2.2 注水系統的數字化管理
為更好的進行注水節能，還可以采用數字化的管理方式，建立注水系統的設備和參數的數據庫，可以對注水系統中的各種環節進行實時檢測，實時了解和掌握系統中的各種運行參數，及時分析和評價各環節的運行情況，不斷優化和調整各種參數，既保證了注水系統的穩定運行，又可以實現節能的目的。
3 結語
注水節能是一項非常龐雜的系統工程，必須分清輕重緩急，不能一蹴而就，應該根據油田企業的實際情況，采用科學、合理、有效的節能手段才能提高注水系統的運行效率，從而最大限度地降低油田開發中注水系統的能耗。
作者簡介：
劉銘（1994- ），男，漢族，河北景縣人，本科，助理工程師，主要從事油田開發方面的工作。
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