油田开发中的注水节能技术分析与研究
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摘 要：本文对油田开发中的注水节能技术进行了分析与研究，提出了一些比较实用、操作性也较强的注水节能手段和方案：优化注水系统和优化注水系统管理，在一定程度上可以减少注水的能耗。
关键词：注水系统；节能；油田；能耗；开发
由于开发程度的不断深入，油层的压力不断减小，油田的采收率逐渐降低。在油田开发过程中，注水是其中一个关键的环节，它可以给地层补充一定的能量，让油层的压力不会锐减，使开发很久的油藏仍然具有一定的驱动力，因此，注水开发是油田的高产和稳产的重要保障。但是，注水系统需要消耗大量的能量，特别是电力和水资源，极大地增加了开发成本，因此，必须加强注水节能技术的研究，提高注水系统的工作效率，减小注水开发的能耗，为油田企业节能增效，从而提高油田企业的经济效益。
1 优化注水系统
油田注水系统主要由5个部分组成：电机、注水泵、阀组、注水井以及管网等（图1），该系统的能量损耗主要有4个方面：注水泵损耗、电机损耗、管网摩阻损耗以及阀组损耗。其中，注水泵和管网摩阻造成的能量损耗最大，因此，可以从降低这2方面的能量损耗入手。
1.1 提高注水泵的运行效率
1.1.1 选用效率高、排量大的离心泵
在开发早期，由于注水量比较小，大部分油田企业都会采用小排量的注水泵，尽管可以满足油田开发的注水量，但是这种泵的效率比较低，难以满足开发后期的注水量，因此，可以选用效率高、排量大的离心泵，这种泵的功率大、效率高，极大地降低了能量消耗。在使用的过程中，应该根据油田的实际情况，选用合适的离心泵。
1.1.2 使用节能技术
注水泵的能耗和其不同部分的材质性能关系密切，因此可以使用一些节能技术，改善注水泵的水利性能，从而减少能耗。例如：将注水泵的叶轮等部位进行涂膜处理，减小其过水的阻力；减小注水泵的泵级，控制泵管的压差；优选耐腐蚀材质的注水泵。
1.1.3 选用柱塞泵
与离心泵相比，柱塞泵具有很多优点：功率大、额定的压力高以及流量易于调节等，在在很大程度上提高了运行效率，减少了能耗。例如：可以使用节能变频器，实现自动化控制，从而降低柱塞泵的运行能耗，尤其适用于高压、低渗透小断块油田。
1.2 提高注水管网的运行效率
1.2.1 降低管网磨损，提高注水水质
如果注水管网的管径很小，水流的速度过快，不但会增加管网的磨损，而且会增加能耗，因此应该选择合适的管径，采用特殊处理，尽可能的使管道内壁更加光滑，同时尽量少设置阀件、三通等，减小管道内壁的阻力。另外，注入管网中的水腐蚀性比较强，应该选用耐腐蚀的注水管，并且提高注水的水质。
1.2.2 合理布站
在布置注水站时，应该将其布置管辖区域的中心地带，并且注水的半径最好不要超过5公里，对离心泵到注水井口的压力损失进行适当控制，让其在1MPa之内。与此同时，对于边远地区的油田，应该使用低压长距离的方式进行供水。
1.2.3 减少管网流量与压力损失
阀件、接头等部件易于受到腐蚀、老化等影响，造成管网泄露，因此，应该选用高质量的部件，并时常进行检查维护。与此同时，还应该采取科学、合理、有效的工艺技术，提高管网的运行效率，减少压力造成的损失，使节能效果更加明显。
1.3 提高电机运行效率
在油田规划设计的过程中，应该优选一些先进高效的电机，尽量不要使用一些效率小、能耗高的电机。另外，应该结合油田企业的实际情况，优选合适的电机型号，如工作中存在较大腐蚀性的环境时，应该采用封闭式的电机。与此同时，优选合适的电机功率，以免电机力量不足，增加能量的损失。再者，还可以对电机进行适当的改造，尽可能地节省能源。
2 优化注水系统管理
2.1 系统仿真优化技术的应用
在已有设备的情况下，可以采用数学模型计算出注水系统中不同节点处的压力、管线的流量等参数，对其进行仿真优化，这种技术不但可以降低劳动强度，还可以降低各种设备的运行能耗。另外，系统仿真技术还能够为油田生产技术的合理管理提供一个较好的分析预测手段，还可以使注水开泵的布局更加合理有效，进一步降低了运行能耗。
2.2 注水系统的数字化管理
为更好的进行注水节能，还可以采用数字化的管理方式，建立注水系统的设备和参数的数据库，可以对注水系统中的各种环节进行实时检测，实时了解和掌握系统中的各种运行参数，及时分析和评价各环节的运行情况，不断优化和调整各种参数，既保证了注水系统的稳定运行，又可以实现节能的目的。
3 结语
注水節能是一项非常庞杂的系统工程，必须分清轻重缓急，不能一蹴而就，应该根据油田企业的实际情况，采用科学、合理、有效的节能手段才能提高注水系统的运行效率，从而最大限度地降低油田开发中注水系统的能耗。
作者简介：
刘铭（1994- ），男，汉族，河北景县人，本科，助理工程师，主要从事油田开发方面的工作。
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