浅谈优化注水工艺降低注水成本

张海军 李斌亮 王婷 何涛

摘要:低渗透油田引进超前注水技术，保油田优质、高效开发，应用新注水工艺满足油田发展需求。总结工艺特点，改革创新，减少注水支线和地面投资，满足环保要求，提高了综合效益。单干管小支线活动洗井、树枝状干管稳流配注活动洗井和橇装式注水工艺,简化了流程, 提高了注水效率。

关键词: 低渗透油田；注水工艺；注水效率

前言：油田注水是以补充和保持油层压力的措施，为了确保油田油田优质、高效开发，油田注水势在必行，“注够水、注好水、有效注水”是油田注水的核心目标。针对油田开发过程中，注水系统地面建设建设投资居高不下的问题，近年来，我厂贯彻从简、从快、从新应用新技术的原则，在注水系统建设时充分利用丛式井多的特点，注水站来水经支干线供至稳流配水阀组，由稳流配水阀组直接对各单井实现控制、计量后由小口径单井管线配注到井口工艺流程，减少了注水支线和地面建设投资，满足环境保护要求，达到提高综合效益的目的。

1、油田注水的主要特点

1.1 油田的主要特点

长庆油田第二采油厂开发的主力油田均为低渗、低压、低产油藏, 油藏主要以侏罗系油藏和三叠系油藏为主，储层渗透率低。

侏罗系油藏主要以辩状河和曲流河为主，其渗透率为26.7～257.4mD，而三叠系油藏主要以三角洲前缘相为主，其渗透率仅有0.3～3.5mD,饱和压力9～12MPa，加之油田区块、油水井分部比较稀散, 油井多而产量低, 加大了地面建设的投入。

孔隙度小、非均质性强。油藏受岩性—构造双重控制, 岩性变化大, 储层孔隙结构复杂, 侏罗系孔隙度平均为10～20%，三叠系油藏孔隙度平均仅为10～11%， 对注水和回注采出水的水质要求高; 采出水矿化度高, 且富含SO^2-4 、Ca²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺等离子,造成结垢及腐蚀严重, 使地面工程量增大, 运行成本增高。

油田地处黄土高原, 梁峁交错, 沟壑纵横,地面高差起伏大,地形极其复杂, 自然环境恶劣，部分区域地下水资源严重匮乏,加剧了地面注水系统优化的难度。

1.2 注水的主要特点

随油田位置不同, 地下水质差异较大。我厂注水水源主要以白垩系洛河地层水和原油分离的采出水为主, 洛河地层水广泛分布于陕甘宁盆地, 其在盆地中部埋藏深, 周围埋藏较浅, 一般深度为260～940m, 水的矿化度为0.5 ～3 g/L, SRB 为10⁰～10³个/ml， 0₂含量为0-0.6mg/L。

注入水与地层水配伍性差。油田注入水水型为Na²SO⁴ 或NaHCO³, SO^2-4 在0.1 ～1g/L。由于地层水富含Ca²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺等离子, 而BaSO⁴和SrSO⁴ 的溶度积仅为1.3 ×10^{- 10} 和3.2 ×10^{- 7}, 溶度积低, 故易产生难以防治和清除的硫酸类垢。

低渗油田单井注水量小。目前我厂各油田主要以矩形、反七点、排状、九点法和不规则反九点法注水为主。由于油井单井产量低, 注水井配水量小, 平均为27.5 m³/d，注采比2.3 左右。注水井单井日注水量小, 给计量及分注等工作带来了困难。面对无法选择的地质地貌,针对特低渗透油藏开发的实际, 简化工艺流程, 我们探索出了既保证安全生产, 又降低成本的注水工艺, 形成黄土塬复杂地貌条件下低渗透油田注水工艺技术。

2、单干管小支线活动洗井注水工艺

我厂早期的注水流程主要采用双干管多井配水注水工艺, 即正常注水与洗井用水采用两套管网, 注水流程与洗井流程分设, 存在设备多、管网复杂、投资高、经济效益低等不利因素, 不适应特低渗透油田的注水开发。为提高油田开发效益,根据日注水量小、压力高、洗井水量小、次数多的特点, 设计了单干管小支线活动洗井注水流程。

该流程为二级布站流程, 单井配注量在配水间内进行控制计量。同时针对特低渗透油田注水量小的特点, 采用由DN25 mm 小阀门、小管道、小仪表组成的三小配水间。与以往的配水间相比, 每座5 井式配水间可节约钢材0.5 ～1.2t, 节约设备投资36%, 节省建筑面积43%, 减少占地面积15%。实践证明, 该工艺满足低渗透油田注水要求。

单干管小支线活动洗井注水工艺特点:

（1）将处理后的合格水, 利用单干管输送到配水间, 每座配水间管辖1 ～12 口井, 再利用小支管输送到注水井。这样大幅度降低了注水系统投资,节省工程投资28%, 节省钢材35%。

（2）注水稳定, 洗井质量高。

（3）针对传统双干管注水流程诸多的不利因素, 采用注洗合一、取消洗井系统流程, 洗井水由活动洗井车加压循环使用, 彻底克服了洗井污水对环境的污染,效益显著。

3、树枝状干管稳流配注注水工艺

树枝状干管稳流配注活动洗井注水工艺为简化注水流程, 降低建设投资, 充分利用西峰油田丛式井开发的特点, 从2003 年开始对原有注水流程进行了改进和简化, 采用树枝状干管稳流配水活动洗井注水工艺, 以稳流配水阀组取代配水间, 注水流程由配水间集中配注改为稳流阀组分散配注, 实现了一级布站、干线配注, 减少了注水支线, 是单干管小支线多井配水流程的进一步发展和完善, 目前该技术已在长庆油区全面推广应用。

3.1 工艺特点

洗井利用注水井井筒水, 通过活动洗井车过滤系统再生循环使用, 杜绝污水排放, 利于环境保护。该工艺具有以下特点:

（1）采用稳流配水阀实现了注水井压力、水量精细控制, 克服串管配注流程中单井注水量的相互干扰问题。

（2）稳流配水阀组在工厂预置, 结构简单, 重量轻, 可整体搬迁, 现场组装工作量小, 建设周期短, 能够加快投转注速度。

（3）稳流配水阀组无需随时进行现场人工调节, 实现了无人值守, 生产岗位少, 生产管理费用较低。

（4）稳流配水阀组是稳流配水工艺的中间设施, 根据丛式井的特点, 该装置依托井场布置,最多控制3 口注水井即可满足注水开发需要。

（5）该技术充分利用丛式井特点, 配水阀组控制半径小, 注水流程由配水间集中配注改为稳流阀组分散配注, 减少了注水支线。与单干管小支线多井配水流程相比, 百万吨产能建设地面投资节约676 万元。

3.2 效益分析

以10 ×10⁴ t/d 产能( 注水井30 口) 为例, 采用单干管小支线多井配水注水流程与树枝状单干管稳流阀组配水注水流程对比可以看出, 与单干管小支线多井配水流程相比, 采用稳流阀组配水流程, 平均百万吨产能建设节约投资676万元。

4、橇装式注水工艺

对产能建设规模小、且远离油区骨架系统的分散小区块3 ～10 口井的注水问题, 本着实用、经济的原则, 采取简单、短小、节省、实用、快速的地面建设模式, 成功实施了小型橇装注水站注水。目前有100 m³/d、200 m³/d 两种规格。橇装式注水工艺采用小站直接配注流程和单井阀组串管配注流程。注入水采取就近打水源井,深井泵直供注水站方式。水罐出水经喂水泵升压后, 通过快开过滤器进注水泵, 注水泵高压水由高压配水阀组直接配注至各注水井。橇装注水站由储罐单元、水处理单元、加药单元、注水单元和配注单元5部分组成。储罐单元露天布置, 其余4部分均安装在轻型钢结构注水泵房内。该工艺具有以下特点:

（1）依托井场布置, 节省占地, 节约投资。规格为100 m³/d、200 m³/d 橇装注水站投资约为100万元和120 万元, 仅为正式建站投资的1/2, 大大节省了建设投资。

（2）流程密闭, 功能齐全。

（3）建设速度快, 施工周期短, 模块化组装,结构紧凑, 搬迁方便。

5、结论与认识

优化系统布局、简化工艺流程是一个动态的不断发展的过程, 也是我厂持续创新特色技术。提高特低渗透油田地面建设水平, 是实现油田持续、快速发展的内在动力。根据特低渗透油田开发的实际情况, 创造形成的单干管小支线活动洗井注水工艺和树枝状干管、稳流阀组注配、活动洗井注水工艺,极大地简化了流程, 提高了注水效率和综合经济效益, 适应了油田地面工程建设的需要。

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