WD区块注水管网优化技术研究

王飞，唐金成

（长庆油田分公司第八采油厂吴定采油作业区，西安 710021）

1 WD区块注水基本概况

WD采油作业区位于陕西省吴起县境内，地处鄂尔多斯盆地西部，海拔在1233～1809米，地貌属黄土高原梁状丘陵沟壑区，地形条件复杂。

2 WD区块注水存在的问题

①随着产建滚动开发，未配套建设合理注水系统，依靠原有系统，导致分支变多，管网复杂。

②路径曲折迂回，里程长，压损大。

③各油藏注水井混系统注水，注水油压差值大，争水问题严重，仪表损耗速度较快。

3 注水管网的优化分析

根据分级优化的策略，将注水管网的优化设计问题分为中间站(包括注水站和配水阀组)站址的优化、注水管网的布局优化和参数优化三个子问题。对每个子问题建立相应的模型，并采用有效的方法求解。注水管网属于二级管网，注水泵站以及注水井口都可以与管网连接。因此要对管网进行优先处理。可以用多级目标的优化方式，将注水管网视为一个动力系统。同时，注水泵站是其中源点，而注水井口本身也是可以看成是诸多的井口，这样就要将每个节点进行连接，形成树状。

4 注水管网的优化技术

4.1 基于能量利用率分析的分压注水改造技术

4.1.1 管网系统用能情况

抛开注水系统能量理论计算，结合现场实际得出：泵是为将原动机所做的功转换成被输送流体压力和流体的动能，所以提出单位水量所具有能量的概念，计算注水站分水器干线出口及阀组前后能量[1]。

4.1.2 实例分析

选取T5注的2#干线与T7注1#干线进行对比，T5注2#干线为树形拓扑管网结构，同时，T5注2#干线所辖井平均注水压差在2.0MPa以内；T7注1#干线为环形拓扑管网结构，同时，T7注1#干线所辖井平均注水压差在3.0MPa左右。

计算系统能量后：相对T7注1#干线注水系统效率，T5注2#干线注水系统能量利用率较高。在总能量损失中，注水井控制阀能量损失占50.8%，管网能量损失占11.56%。能量损失主要环节井口控制阀，次之为管网形态。因此，降低注水系统能耗，关键环节在于降低注水井控制阀压损及管网形态。

4.2 基于干线水量分布的管径优化技术

4.2.1 管损与管径关系分析

注水量对注水管网管损影响比较大，从管损计算公式可以看出，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为干线的注水量（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，同时，针对管径受限的管网，可升级管线，或者铺设辅线来解决问题[2]。

4.2.2 实例效果分析

T5注4#干线改造前为φ76无缝钢管，辖注水井42口，干线配注量765m3/d，管损4.5MPa，通过对T5注水系统4#干线铺设辅线改造，注水管网管损平均降低了3.5MPa，效果显著。

T8注W16-28干线改造前为φ76无缝钢管，辖注水井32口，干线配注量542m3/d，管损3.5MPa，通过对T8注水系统W16-28干线铺设辅线改造，注水管网管损平均降低了3.0MPa，效果显著。

5 认识及建议

5.1 认识

①注水系统关系到采油效率的高低，在油田的实际生产中注水系统承担着非常关键的作用，当下油田生产面临着诸多的社会压力，要实现生产效率以及质量的提升，就要在各方面进行优化，地面注水是其中的重点与关键部分。

②以注水系统能量利用率最高、管理难度最低原则，注水管网的拓扑结构中以树形拓扑结构为最优。

③在机泵效率提高有一定限度的情况下，注水节能主要是解决配水间与井口压差过大的问题。

④注水管线铺设时，需充分考虑所辖片区注水井水量大小。

5.2 建议

①注水系统建设时，需统一规划部署，同时兼顾原系统优化，避免简单插接。

②铺设注水干线时，以树形拓扑结构为主，尽量避免干线串接。

③建设、优化注水管网时，可考虑按油藏或注水压力相近原则规划管网系统，避免井间注水压差大而造成的能量损失。

④因滚动开发造成的干线负荷增大，干线水量分布超过管径最大通过水量时，需相应的升级对应管段管线或铺设辅线。