油田注入站工艺适应性分析

褚金金(大庆油田第六采油厂规划设计研究所，黑龙江 大庆 163000)

1 油田注入系统建设现状

目前，油田地面注入系统由1995年开始建设，主要采用“集中配制、分散注入”的总体工艺。配制站对注入母液进行集中配制后输送至各个注入站，注入站母液来液经存储、增压后与高压水混配形成目的液，输送至注入井口。站内工艺可以分为三个工艺单元，分别为母液存储单元、母液增压工艺单元及混配阀组单元。油田已建的57座注入站中，处于聚驱阶段的注入站28座，聚驱阶段注入站站内工艺情况。

2 注入站工艺单元适应性

油田注入站普遍采用标准化模式进行建设，在注入站的三个工艺单元中，混配阀组部分的工艺近年来调整较小。母液存储单元和母液增压工艺单元随着建设时间的不同而有所变化。

未来油田开发以聚驱开发方式为主，我厂的注入系统采用注聚区块循环开发的开发模式，因此，已建的注入站经常面临上返、下返等利用已有注入井进行聚驱开发的情况，此时需要考虑对已建注入站的整体利旧和改造。近两年聚驱开发中，均需要对现有的注入站进行利旧改造，因此对油田现有工艺进行分析，讨论我厂注入站利旧时的工艺适应性及改造思路。

2.1 母液存储单元

2.1.1 工艺应用现状

注入站母液存储单元在建设方式上，分为高架母液储罐、母液储箱、母液储槽三种工艺，其功能是将对配制站输送来的母液进行缓冲，三种工艺均采用玻璃钢材质，设计缓冲时间为1 h。

初期建设的注入站均采用母液储罐工艺，母液储罐布置于泵房外采用高架布置，支架高6 m，一般设置两座，运1备1。2010年后，为减少注入站整体占地面积、降低投资、便于管理，注入站开始采用母液储箱工艺，储箱设置于泵房内，将泵房一侧加高，分两层布置，储箱底部高4 m，通过母液管汇为注聚泵提供母液。2016年后又调整为母液储槽工艺，母液储槽架设于注入泵上方，直接为每个注入泵供母液，省去注入泵前端的母液管汇。

2.1.2 母液存储单元适应性

现有的三种母液存储工艺在未来注入系统调整改造均具有良好适应性，其中，母液储槽投资最低，但由于母液储槽设置于注入泵正上方，储槽底部高度为2.5 m，空间布局紧凑，当注入泵保养或损坏时，维修空间不足，并且注入站以无人值守模式进行管理时，储槽会对泵房内摄像头造成遮挡，形成视觉盲点，存在安全隐患，因此未来注入站主要改造思路如下：一是三种工艺在技术上均能满足母液存储、缓冲需求，且不易腐蚀，因此对于已建注入站改造，以利旧维修为主。二是对于新建注入站，主要采用母液储槽工艺，为避免泵房内摄像头盲区，建议在机泵区增设摄像头。

2.2 母液增压单元

2.2.1 工艺应用现状

注入站母液增压单元在应用上，分为比例调节泵、单泵单井、一泵多井三种工艺。其中，有9座注入站应用的比例调节泵工艺，目前该部分注入站均已进入后续水驱阶段，且近年来不再应用该工艺，因此只对单泵单井工艺及一泵多井工艺进行分析。单泵单井工艺是指有一台注聚泵直接为一口单井提供高压母液；一泵多井注入工艺为多台注聚泵同时为站内所有注入井提供高压母液，采用该工艺时，需要在注入泵后增加高压母液管汇及母液阀组。两种工艺适应性分析。

2.2.2 母液增压单元适应性

现有的两种母液增压工艺均能满足实际注入需求，由于注聚采用的柱塞泵在进行变频流量调节时，无法向上调节单井母液量，相对而言，一泵多井工艺流量调节灵活，且利旧改造工程量小，因此未来注入站改造思路如下：一是对于新建注入站，从生产管理角度出发，应以一泵多井工艺为主。二是对于已建注入站的利旧改造，由于注入泵经过一个注聚周期产生的磨损、供应商调整后的设备维修、注入量调整等原因，注入泵在新一轮注聚周期中均难以利旧，但是一泵多井注入工艺中可以对高压管汇及母液阀组部分进行利旧，因此在改造注入站时，一泵多井注入站改造投资低，改造难度小。

2.3 混配阀组单元

2.3.1 工艺应用现状

混配阀组单元主要包含：母液流量计、母液流量调节器、高压水流量计、高压水阀门等装置，其功能是将注入泵出口母液经计量后与高压来水在静态混合器中充分混合，再输送至注入井口。在一泵多井注入工艺中，混配阀组中的母液计量调节部分被拆分出来作为母液阀组单独布置[1]。

目前应用中主要存在如下问题：

一是泵房内单井注入管道出站时埋地铺设。由于聚合物目的液普遍采用污水稀释，因此管道内腐蚀严重，穿孔高发；根据现场调查，腐蚀穿孔情况主要集中于高压来水及目的液注入管道，分析原因：(1)我厂注聚系统采用“清配污稀”，混配时所用污水中悬浮物、杂质、微生物含量均比较高，加剧管道腐蚀情况。(2)站内母液管道均为白钢材质，而目的液管道采用无缝钢管，管道耐腐蚀性有所不同。

从安全角度，埋地管道穿孔时不易发现，高压水刺穿房屋基础，易使墙体倒塌，存在安全隐患。从生产角度，由于泵房内无法使用大型机械，管道穿孔时开挖工程量大，场地狭窄，施工困难。

二是混配阀组利旧难度大。2020年北西块一区产能建设中，为节约建设投资，对注入站混配阀组进行利旧，由于混配阀组的母液管段采用不锈钢管，而污水段及目的液管段采用无缝钢管，经过一个注聚周期后，无缝钢管部分存在不同程度的腐蚀情况，利旧难度大。

2.3.2 混配阀组单元适应性分析

为满足混配阀组的利旧需求，延长阀组使用年限，建议对混配阀组进行如下调整：一是对于阀组出站管线，将地下出线改造为地面出线，泵房内安装钢制巡检平台，避免埋地高压管道穿孔难以发现的安全隐患；二是建议混配阀组整体采用不锈钢材质，注入站改造时，便于对注入阀组进行整体利旧，利旧静态混合器，更换仪表、阀门等易损部位，从而降低改造投资。

2.4 站外系统

2.4.1 工艺应用现状

油田聚驱系统规模逐年扩大，未来注入系统建设以上、下返为主，改造时新建注入井，为了避免重复建站，设计时利旧已建注入站，新建配水间。将新建注聚井放置于注入站，已建后续水驱老井迁至新建配水间，导致注入站辖井数越来越多，规模越来越大，部分注入站辖井数从最初20口增加到的117口，注入站出站单井管道数量多，布置密集，交叉严重。

以喇南中块区域喇2-1、2-2、2-3注入站为例，3座注入站辖南中东后续水驱注入井60口，南中东一区后续水驱井145口，2019年产能南中东一区二套共新建注入井140口，每座注入站均辖井110口以上。由于单井注入管道内腐蚀严重，投产5年即进入穿孔高发期，若穿孔位置管道密集，一是无法使用大型器械，只能人工开挖，施工进度慢，浪费人力。二是难以排查穿孔位置，补孔难度大。因此对注入站站外管道，应尽量降低管道密度，减少管道交叉。

2.4.2 工艺适应性分析

为量化站外管道的分布情况，引入管道分布密度和管道交叉率的概念：管道分布密度：单位面积上的管道长度，表征管道分布的疏密程度(m/m2)；管道交叉率：单位面积上的管道交叉数量，表征管道间的交叉程度(处/m2)；统计管道交叉时，认为同一阀组间出站管道不存在交叉，将单井管道近似为直管段，可知在每条管道起点、终点都一定的情况下，固定数量的单井管道，管道交叉数量恒定。 对于注入站站外管道交叉严重的情况，分析注入站100 m范围内管道分布密度及管道交叉率，确定注入站建设及改造思路。以喇2-1注入站为例，按照常规布局，管道站外交叉共计1 256次，根据站外100 m内管道分布与注入站距离关系曲线，可知随着距离增加，管道分布密度与管道交叉率均呈下降趋势。

为降低注入站周围管道分布密度，提出以下两种思路：

思路一：出站单井管道预留直管段。 由于注入站周围管道分布密度最高，单井管道出站后，预留30 m直管段，降低注入站周围管道分布密度、交叉率。

思路二：异地新建配水间。将注入泵房与配水间分开布置，注入站50 m外新建配水间，降低泵房周围管线密度，从而减少管线交叉。喇2-1注入站配水间与泵房分开布置后，管道交叉次数下降至883次，降低了29.7% 。

针对两种不同布局思路，分别模拟两种情况下注入泵房周围100 m内的管道长度、管道分布密度及管道交叉率，并与常规布局方式对比。针对两种不同布局思路，分别模拟两种情况下注入泵房周围100 m内的管道长度、管道分布密度及管道交叉率，并与常规布局方式对比。可以看出，异地新建配水间后，由于管线出间方式更为灵活，可以根据现场情况进行设计为两侧出线，从而能够有效降低管道交叉率和管道密度。因此，依托已建聚驱注水管网，结合注入站无人值守管理模式，为便于生产管理，注入站可采用小站分散布局，一是可以减少站外管道交叉，二是通过小规模站库合理选址，可以减少单井注入管道长度。后续可根据站库建设投资、站外管道长度、管道交叉情况进行分析，摸索注入站的合理辖井数、辖井半径及分布模式。

3 结语

一是对于母液存储单元，改造注入站时以利旧为主，新建注入站采用母液储槽工艺，并在机泵区域增设摄像头，避免监控盲区。二是对于母液增压单元，一泵多井工艺新建及改造投资均低于单泵单井工艺，因此未来注入站主要采用一泵多井注入模式。三是对于单井注入阀组，由于无缝钢管部分容易发生腐蚀穿孔，将注入阀组整体采用不锈钢材质，既能消除安全隐患，又便于生产维护。四是对于注入站管道交叉严重的问题，建议新建注入井时，地面开发以异地新建注入站或后续水驱配水间为主要思路，避免单站辖井过多造成的管理，降低阀组间周围管道密度，减少管道交叉，便于后续管道的维护。