姬塬油田降低注水管网管损技术

程忠钊，董巍，王绍平

1.西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安710018

2.长庆油田第二采油厂，甘肃庆阳745100

姬塬油田降低注水管网管损技术

程忠钊1，董巍1，王绍平2

1.西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安710018

2.长庆油田第二采油厂，甘肃庆阳745100

当注水系统管网末端的管损超出一定范围时，不仅会造成管网效率偏低，更严重的是会造成注水井欠注，制约采油井的正常生产。介绍了姬塬油田JS注水站注水管网末端管损偏大的问题，分析了地形条件、注水管径、注水半径、干线水量的分布、管道局部压力损失等对管损的影响，提出了敷设注水复线、更换部分注水管道、注水量二次调配等技术改造措施，并论述了措施实施的效果。实践表明，针对管损影响因素经过了一系列的管网改造后，注水管网管损平均降低了2.8 MPa，姬塬油田平均注水单耗下降为0.6 kW·h/m3，注水井配注合格率达到了99%。

随着姬塬油田的不断滚动开发，目标油藏的渗透率越来越低，开发难度越来越大，部分区块因地面注水管网系统管损偏大而造成注水井注水不够或注不进的情况比较突出。根据现场反馈的注水系统实际运行情况，姬塬油田JS注水站注水管网末端的管损高达4.2 MPa，造成末端部分注水井存在不同程度的欠注，严重影响了油田注水井配注的合格率。因此，必须采取针对性的技术措施来降低注水管网的管损。

1 管损影响因素分析

通过对姬塬油田地面注水系统运行现状的研究分析，结合历年注水系统的调整改造经验，认为影响管损的因素除地形条件外，还包括以下几个方面。

1.1 注水管径

注水管径对注水管网管损的影响相当大，从管损计算公式（1）可以看出，注水管网的管损与管径的4.7次方成反比，管径越小，管网管损越大。

式中h——管网的管损/MPa；

Δ——常量系数；

d——注水管径/m。

注水管径是在注水站外管网系统最初设计时，通过注水管道工艺计算得出的设计参数。随着滚动建产，配注量不断调整，新建产能注水井采用直接插接原注水管网的方式注水，造成管网配注水量大幅增大；相对而言，已建的注水管道管径就偏小，因而管损大幅增大，直接影响了注水管网的效率。同时，随着注水管道运行年限的延长，注水管道因腐蚀结垢等原因使管径变小，这也造成了管网管损的增大。

从JS注水站站外管网的改造可知，已建注水干线组合为20-89×9-4.0km+20-76×8-2.5km，辖注水井25口，总配注量500 m3/d，末端水力损失高达4.1 MPa。将管道组合更换为20-114×9-4.0 km +20-89×9-2.5 km，总配注量不变，末端水力损失则降低为1.2 MPa。从计算结果可以看出，管径大小对管网损失的影响相当明显。

1.2 注水半径

注水半径是注水系统地面工程设计的一个关键参数[1]，主要是由区块注水井的部署情况以及该区块的节能指标来决定的。注水系统设计之初，注水半径往往就决定了整个注水系统的井站布局规模。姬塬油田地面注水管网输送距离长，管辖半径5～10 km，注水管损大，系统效率低。

1.3 干线水量的分布情况

注水量对注水管网管损影响比较大，从管损计算公式（2）可以看出，注水管网管损h与注水量Q的2次方成正比，注水量越大，管网管损越大。

式中Q——干线的注水量/（m3/d）。

注水量的分布情况是由注水站的选址位置决定的，注水站选址必须考虑的因素有区域注水井的分布情况以及后期滚动建产的大致方向，当注水站站址确定后，整个注水管网布局也就基本定型。但是，由于存在着油藏勘探的未知性，原油富集区往往和地质解释成果存在偏差，这就造成地面集输和注水系统将会根据实际情况进行调整，最终造成注水站偏离了注水负荷中心，注水干线的水量分布不均，见表1。

表1 JS注水站注水干线的水量分配情况

以姬塬油田JS注水站各干线配注量分布情况为例，54.5%的配注量分布在1#干线，32.8%的配注量分布在2#干线，3#干线的配注量仅占总配注量的12.7%，大部分配注量分布在1#、2#干线上，所占比例为87.3%，配注量分布严重不均衡，造成1#、2#干线注水管网负荷重，干线管损高。

1.4 管道局部压力损失

注水管道局部压力损失大小往往由管路路由、管路漏失、腐蚀穿孔等因素决定，大部分情况下，随着注水管道运行年限的逐渐延长，注水管道均存在着不同程度腐蚀结垢、破漏穿孔情况，管道内壁光滑度的下降，造成管道局部压力损失成倍地增大。

2 技术改造措施

针对姬塬油田地面注水系统存在的问题，以JS注水站为例，通过对管损的影响因素进行分析，结合姬塬油田近年来地面注水系统的改造措施案例，对不同因素造成的管损偏高问题，提出了有针对性的技术措施。

2.1 敷设注水复线

针对注水管损集中的管道，选择合适的管段敷设注水复线，整体降低该管段的管损。

JS注水站2#干线末端管损高达3.8 MPa，绘制的2#干线压降分布情况见图1。

从图1可以看出，大部分压降分布在配注水量比较集中的主管段内，例如2#干线20-89×9管道的前4.0 km管段，在该管段敷设注水复线，将P2、P3、P8～P11共6座阀组与复线连通后，管损从原来的3.8 MPa降至1.2 MPa。

图1 JS注水站2#干线敷设注水复线示意

2.2 更换部分注水管道

针对注水管径偏小、注水管道腐蚀严重、运行年限超长、管损比较高的部分注水支干线进行更换，更换后末端管损最大降低1.8 MPa，见表2。

表2 JS注水站1#、2#注水支干线管道更换情况

2.3 注水量二次调配

注水量二次调配前，1#、2#、3#干线的配注量分别占总配注量的54.5%、32.8%、12.7%。针对注水干线配注水量分布失衡情况，采取以下技术措施，解决了局部注水负荷偏重的问题，见图2。

图2 干线注水量二次调配情况

（1）重新分配干线与配水阀组的归属关系，将配水阀组与干线的归属关系进行优化，归入新建复线。

（2）末端新建注水系统，例如移动式的注水橇，缓解了局部注水负荷过重问题。

新建注水系统除了缓解局部注水负荷之外，也减小了JS注水站的注水半径，降低了因注水半径过长而造成的沿程压力损失。

3 实施效果

截止目前，通过对姬塬油田JS注水系统进行改造，注水管网管损平均降低了2.8 MPa，姬塬油田平均注水单耗为0.6 kW·h/m3，JS注水站辖注水井151口，末端注水井26口，总配注量为520 m3/d，运行7个月累计节约电能600.6万kW·h，节能效果显著。

注水系统运行平稳，减少了注水系统的维护费用，降低了运行成本，注水井配注合格率达到了99%，保证了原油生产对注水压力的需求，及时补充了地层能量，为油井增产增效打下了坚实的基础。

[1]GB 50391-2006，油田注水工程设计规范[S].

Techniques for Reducing Pipeline Pressure L oss in Jiyuan Oilfield

CHENG Zhongzhao1，DONG Wei1，WANG Shaoping2
1.Xi’an Changqing Technology Engineering Co.，Ltd.，Xi’an 710018，China
2.Changqing Oilfield No.2 OilProduction Plant，Qingyang 745100，China

When the pressure loss at the end of a water injection pipeline network is out of range，it not only causes lower pipeline network operation efficiency，but also makes the injection well getting inadequate water amount，leading to abnormal and unstable operation.This paper introduces the too much pressure loss at the end of water injection pipeline network at JS water injection station of Jiyuan Oilfield，analyzes the effects of landform，water injection pipeline diameter，water injection radium，water volume distribution in trunk pipeline and local pressure loss on the pipeline pressure loss，puts forward the reformation measures such as laying double line，replacing partial water injection pipeline，secondarily dispatching water injection volume，and discusses the measures implementation results.After a series of reformations，the average pressure loss of the water injection pipeline drops 2.8 MPa and the average energy consumption reduces to 0.6 kW·h/m3，the qualified operation rate of water injection reaches 99%.

Jiyuan Oilfield；water injection pipeline network；pipeline pressure loss；pipeline network reformation

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.06.008

程忠钊（1982-），男，湖北黄石人，工程师，2009年毕业于中国石油大学（北京）油气田开发专业，现主要从事油田地面工程设计与研究工作。

2015-05-06

姬塬油田；注水管网；管损；管网改造