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【摘要】油田注水是水驱油田中保证原油生产的最基本方法，随着油田开发的深入，注水系统耗电量随含水率的增加而迅速增长，已经成为原油生产中的耗能大户。本文从四个方面分析了现阶段注水系统中存在的问题，并提出相应的改进措施，为注水系统节能增效提供了思路。
【关键词】注水系统；技能增效；优化措施
油田注水是水驱油田中保证原油生产的最基本的方法，其作用有两方面，一是注水驱替，二是补充地层能量。但是随着开发的深入，目前大部分油田已进入高含水开发期，甚至已有部分油田进入特高含水开发期，其结果就是必须增加注水量，从而保证油田稳产，进而使得注水耗电量随含水率的增长而快速增大。目前注水系统已经成为原油生产中的耗能大户，据统计，注水系统耗电量一般占原油生产总用电量的34%～56%。
近年来，节能降耗已成为备受世界瞩目的话题。不仅仅是石油行业，乃至社会各个领域的生产生活中，节能减排都将长期成为全球绿色环保的主要内容。
结合自身生产经验以及周边油田的成功案例，这里主要围绕现阶段油田注水系统中存在的问题进行简要的分析，并提出合理的改进措施，以达到节能增效的目的。
1.影响注水系统效率的原因
由于油田注水系统结构复杂，生产效率受到诸多因素影响，但就总体而言，可提取如下几个主要原因：
（1）电动机型号不匹配。一些油田生产中所采用的电动机的功率与注水泵型号不匹配，造成电机功率远高于注水泵所需功率，致使电机损耗大，无功功率增加。
（2）注水泵效率低下。据有关数据显示，目前注水泵的平均效率普遍偏低，为总效率的72%，小于总公司要求的75%。而国外在这方面可以达到80%的泵效，甚至更高。究其原因，不难发现导致泵效低下的原因主要有以下几个方面，一是注水泵由于生产设计等诸多原因造成泵体本身效率低下，二是选择和配套注水泵时考虑不周全，如由于泵管不匹配导致的泵管压差大，造成节流损失，能量损失等现象。
（3）注水站布局不合理。某些注水站的注水半径过长，可达十几公里，而长距离输送导致注水站与注水井之间的压差可达3.5MPa，甚至更多，其中泵管压差1MPa，配水间控制1.5MPa，其余为沿程阻力损失。由于注水系统是由大量的简单管件组成的复杂系统，导致管件沿程阻力损失和局部阻力损失，例如三通阀门等。又由于各油田注水系统存在差异，导致管件数量不确定，同时管件参数繁多，所以在计算选材过程中需要分别研究。
（4）注水系统中个别环节匹配不合理。其一，注水系统效率低下。由于注水管网之间匹配不合理，如注水站与管网及阀门等之间配置不合理，导致注水泵偏离高效区运行，注水系统效率低下。其二，由于部分油田在不同时期、不同开发阶段对注水量有不同的要求，导致注水站在调整相应生产方案时可能出现偏差，如目前大多数注水系统的运行主要依靠管理人员的生产经验，而没有一个系统科学的程序和方法，导致生产方案不能根据实时变化调整，因而导致问题频发。
2.优化注水系统，提出改进措施
根据如上所提出的原因，结合自身生产经验和周边油田的成功案例，提出如下合理优化建议：
（1）合理匹配电动机型号，提升注水泵效率。通过尽可能减少机械摩擦和漏水量来提升注水泵效率，同时改善过流部分的设计，提高制造装配质量。在注水系统工艺设计中应合理选用大排量注水泵，因其具有过流面积大、阻力小等特点，使得容积效率和水力效率都较小排量注水泵有显著提高。所以选择大排量注水泵成为提高注水泵效率的最有效的途径之一。早在油田开发初期，由于注水工作量小，大多选用小排量注水泵，这种泵的运行效率一般不大，耗电指标也明显高于总公司要求。而随着原油生产开发进入中后期，由于注水量的需求显著上升，使得小排量泵不能适应这种变化。因此，有必要适时根据注水系统的实际情况选用大排量注水泵。
（2）对老式离心泵进行改造。上文提到注水站大多采用小排量泵進行作业，在注水量需求增加不显著或者全部换型不现实的情况下，可以考虑利用注水泵检测大修的契机进行技术改造，以提高注水泵效率，实现节能的目的。注水泵的泵压一般通过地质部门提供的注水压力计算得出，但此压力数据通常高于实际需要的压力，尤其是在进行一段时间的采油作业后再进行注水作业的时候，所需要的压力更低。由于注水泵耗电量与泵压成正比，所以当泵压高于所需注水压力并且高于注水泵单级叶轮所产生的压力时，可以利用撤级来降低泵压，以起到明显的节电作用。
（3）优化注水站布局，采取低压供水。通常在大面积油田生产中仅有一台注水泵时，会出现高压管线过长的现象，从而导致管网阻力损失过大。如果生产区块中各个压力不同步，那么为满足高压区块的设计要求会导致泵压损失明显。所以可根据效益比对，进行集中低压供水，同时也可以考虑单独设置辅助小站来供水。借鉴周边兄弟油田的例子，其在井站布局改造设计时，采取通过一座注水站提供合格注水，并经过低压送到三座注水站辅助小站的注水工艺，明显提高了管网的工作效率。因此，低压供水在节能增效方面具有一定的现实意义。
（4）优化管网设计，降低管网损失。遵循整体降压、分区分压、局部增压、合理搭配的原则，使得注水站的泵压与辖区内的注水井井口压力的匹配经济合理，从而在满足注水所需压力的情况下使沿线压力损失最小。例如，当个别区块的注入压力明显高于其他临近区块时，该区块就属于高压注水井，可采取局部增压和分区分压的工艺，利用增注泵分段提高注入压力，使得不满足注入压力需求的低压注入水满足需求，从而解决了某些区块注入压力不够的问题。
（5）随着科技进步发展，注水系统仿真运行优化软件应运而生，据了解这套软件根据注水系统中大量的基础数据，能够对任意注水系统进行完整的仿真运行优化。所以不妨考虑利用仿真软件对本单位的现有注水系统进行仿真检验，初步判定可优化的部分。
3.结束
综上，通过分析影响注水系统效率的原因，以及根据这些原因所提出的改进意见，不难发现注水系统中有很多方面能够为节能增效提供思路，这里抛砖引玉，希望能为今后的生产生活起到积极作用。
【关键词】注水系统；技能增效；优化措施
油田注水是水驱油田中保证原油生产的最基本的方法，其作用有两方面，一是注水驱替，二是补充地层能量。但是随着开发的深入，目前大部分油田已进入高含水开发期，甚至已有部分油田进入特高含水开发期，其结果就是必须增加注水量，从而保证油田稳产，进而使得注水耗电量随含水率的增长而快速增大。目前注水系统已经成为原油生产中的耗能大户，据统计，注水系统耗电量一般占原油生产总用电量的34%～56%。
近年来，节能降耗已成为备受世界瞩目的话题。不仅仅是石油行业，乃至社会各个领域的生产生活中，节能减排都将长期成为全球绿色环保的主要内容。
结合自身生产经验以及周边油田的成功案例，这里主要围绕现阶段油田注水系统中存在的问题进行简要的分析，并提出合理的改进措施，以达到节能增效的目的。
1.影响注水系统效率的原因
由于油田注水系统结构复杂，生产效率受到诸多因素影响，但就总体而言，可提取如下几个主要原因：
（1）电动机型号不匹配。一些油田生产中所采用的电动机的功率与注水泵型号不匹配，造成电机功率远高于注水泵所需功率，致使电机损耗大，无功功率增加。
（2）注水泵效率低下。据有关数据显示，目前注水泵的平均效率普遍偏低，为总效率的72%，小于总公司要求的75%。而国外在这方面可以达到80%的泵效，甚至更高。究其原因，不难发现导致泵效低下的原因主要有以下几个方面，一是注水泵由于生产设计等诸多原因造成泵体本身效率低下，二是选择和配套注水泵时考虑不周全，如由于泵管不匹配导致的泵管压差大，造成节流损失，能量损失等现象。
（3）注水站布局不合理。某些注水站的注水半径过长，可达十几公里，而长距离输送导致注水站与注水井之间的压差可达3.5MPa，甚至更多，其中泵管压差1MPa，配水间控制1.5MPa，其余为沿程阻力损失。由于注水系统是由大量的简单管件组成的复杂系统，导致管件沿程阻力损失和局部阻力损失，例如三通阀门等。又由于各油田注水系统存在差异，导致管件数量不确定，同时管件参数繁多，所以在计算选材过程中需要分别研究。
（4）注水系统中个别环节匹配不合理。其一，注水系统效率低下。由于注水管网之间匹配不合理，如注水站与管网及阀门等之间配置不合理，导致注水泵偏离高效区运行，注水系统效率低下。其二，由于部分油田在不同时期、不同开发阶段对注水量有不同的要求，导致注水站在调整相应生产方案时可能出现偏差，如目前大多数注水系统的运行主要依靠管理人员的生产经验，而没有一个系统科学的程序和方法，导致生产方案不能根据实时变化调整，因而导致问题频发。
2.优化注水系统，提出改进措施
根据如上所提出的原因，结合自身生产经验和周边油田的成功案例，提出如下合理优化建议：
（1）合理匹配电动机型号，提升注水泵效率。通过尽可能减少机械摩擦和漏水量来提升注水泵效率，同时改善过流部分的设计，提高制造装配质量。在注水系统工艺设计中应合理选用大排量注水泵，因其具有过流面积大、阻力小等特点，使得容积效率和水力效率都较小排量注水泵有显著提高。所以选择大排量注水泵成为提高注水泵效率的最有效的途径之一。早在油田开发初期，由于注水工作量小，大多选用小排量注水泵，这种泵的运行效率一般不大，耗电指标也明显高于总公司要求。而随着原油生产开发进入中后期，由于注水量的需求显著上升，使得小排量泵不能适应这种变化。因此，有必要适时根据注水系统的实际情况选用大排量注水泵。
（2）对老式离心泵进行改造。上文提到注水站大多采用小排量泵進行作业，在注水量需求增加不显著或者全部换型不现实的情况下，可以考虑利用注水泵检测大修的契机进行技术改造，以提高注水泵效率，实现节能的目的。注水泵的泵压一般通过地质部门提供的注水压力计算得出，但此压力数据通常高于实际需要的压力，尤其是在进行一段时间的采油作业后再进行注水作业的时候，所需要的压力更低。由于注水泵耗电量与泵压成正比，所以当泵压高于所需注水压力并且高于注水泵单级叶轮所产生的压力时，可以利用撤级来降低泵压，以起到明显的节电作用。
（3）优化注水站布局，采取低压供水。通常在大面积油田生产中仅有一台注水泵时，会出现高压管线过长的现象，从而导致管网阻力损失过大。如果生产区块中各个压力不同步，那么为满足高压区块的设计要求会导致泵压损失明显。所以可根据效益比对，进行集中低压供水，同时也可以考虑单独设置辅助小站来供水。借鉴周边兄弟油田的例子，其在井站布局改造设计时，采取通过一座注水站提供合格注水，并经过低压送到三座注水站辅助小站的注水工艺，明显提高了管网的工作效率。因此，低压供水在节能增效方面具有一定的现实意义。
（4）优化管网设计，降低管网损失。遵循整体降压、分区分压、局部增压、合理搭配的原则，使得注水站的泵压与辖区内的注水井井口压力的匹配经济合理，从而在满足注水所需压力的情况下使沿线压力损失最小。例如，当个别区块的注入压力明显高于其他临近区块时，该区块就属于高压注水井，可采取局部增压和分区分压的工艺，利用增注泵分段提高注入压力，使得不满足注入压力需求的低压注入水满足需求，从而解决了某些区块注入压力不够的问题。
（5）随着科技进步发展，注水系统仿真运行优化软件应运而生，据了解这套软件根据注水系统中大量的基础数据，能够对任意注水系统进行完整的仿真运行优化。所以不妨考虑利用仿真软件对本单位的现有注水系统进行仿真检验，初步判定可优化的部分。
3.结束
综上，通过分析影响注水系统效率的原因，以及根据这些原因所提出的改进意见，不难发现注水系统中有很多方面能够为节能增效提供思路，这里抛砖引玉，希望能为今后的生产生活起到积极作用。