一种计算油田注水系统效率的方法
采油工程基础知识库
采油工程基本知识库一、油水井基本知识1、油井总井数所有自喷井、抽油机井、电潜泵井、螺杆泵井和采取其他方式抽油的井的总和。
反映整个油田的油井总数量。
油井总井数是由开井数、关井数组成。
关井数包括计划关井数、停产井数、待废弃井关井数。
其中，待废弃井指已向股份公司申请报废，但尚未批复的油气水井，视同计划关井（此类井数很少）。
指在没有特殊指明的情况下，油水井总井数不包含已废弃井及其再利用井。
2、自喷井利用地层本身的天然能量使油喷至地面的油井。
3、抽油机井依靠抽油机和井下有杆泵将油从地层采到地面的油井。
当前这种抽油井占主导地位。
抽油机井按照抽油杆分类为普通钢杆井、高强度杆井、玻璃钢杆井、空心杆井、电热杆井、连续杆井及其它杆柱类井。
抽油泵由抽油杆带动上下运动，抽吸井内原油，它分为管式泵和杆式泵。
管式泵是抽油泵井最常见的一种。
3.1 普通钢杆采用杆柱等级为C、D、K级的采油的油井；普通钢杆制造工艺简单，成本低，直径小，使用范围广，约占有杆泵抽油井的90%以上，按照不同的强度和使用条件分为：C、D、K三个等级，机械性能如下表所示：钢级抗拉强度MPa 屈服强度MPa 使用范围C 620～794 412 轻、中负荷油井D 794～965 620 重负荷油井K 588～794 372 轻、中负荷并有腐蚀介质的油井3.2 高强度杆杆柱用等级为H级及以上杆进行采油的油井；H级高强度抽油杆，是用D级抽油杆经表面高频淬火处理，其抗拉强度提到1020MPa，承载能力比D级抽油杆提高20%左右，适用于深井、稠油井和大泵强采井。
3.3 玻璃钢杆杆柱中采用玻璃钢抽油杆采油的油井；玻璃钢抽油杆是由玻璃钢杆体和两端带抽油杆标准外螺纹（尺寸与普通钢抽油杆相同）的钢接头组合构成。
它具有重量轻、可实现超冲程、弹性好，抗腐蚀、疲劳性能好，没有疲劳极限等优点，因而可减少设备投资、节省能源和增加下泵深度，适用于抽汲腐蚀介质，但也因价格贵，不能承受轴向压缩载荷和高温（大于95℃），而且报废杆不能溶化回收利用，因而在一定程度上限制了它的使用。
提高油田地面注水设备效率的办法初探
三 、高效 注水泵技术
当前 油 田 的注 水 系 统 ，其耗 电量 是 非常 大 的 ，大 约 占总 成 本 的 ４ ０ ％，这 样 的高能 耗降 低 了油 田的经 济效 益 ，所 以我们 必 须采 取一 定 的措施 来 降低能 耗 ，我们 可 以使 用高效 节 能的 注水设 备 ，这样 有利 于 降低注水 系统 的能耗 。比如 ，某油 田原 先使 用的是 ３ ４台 ３ Ｈ － ． － ８ ／ ４ ５ ０ （ 大 港） 泵 ，５台 ５ Ｚ Ｂ Ｉ Ｉ 一 ３ ７ ／ １ ７ ０ （ 大港 ） 泵 ，总 的功 率达 到 了 ４ ６ ６ ６ Ｋ Ｗ ，这 些 设备存 在 运行 时间 长 、设备 老化 等 问题 ，这样 泵的效 率 太低 ，我 们 可 以进行 改造 ，选用 了 ２ Ｏ台 ３ １ ７ ５ Ｐ ａ ． 一 Ａ ３泵 、 ６台 ５ Ｄ Ｓ Ｂ 一 ３ ３ ． ６ ／ ２ ０ 泵、 了 ５台 ５ Ｄ Ｓ Ｂ 一 ３ ０ ／ ２ ５泵 ， 这 样 组 合 成 的 注 水 系 统 的 总 的 功 率 才 ３ ５ ５ ６ Ｋ Ｗ ，机 泵 采用 了一 拖二 变频 技 术 的控 制 ，这 样极 大 的提升 了 注
水 泵的效 率 。
护费 用 ，所 以解决 这些 问题 对 于生 产效 率 的提 升是 非常 重要 的 ，本 文 对提 高油 田地面 注水设 备效 率的办 法进行 了探 讨 。
二 、提 高油 田地 面注水 设备 效率 的办法
１ ． 管 网优 化 的方法 般 来 说 油 田的分 布 区域是 在 村镇 内外 以及 农林 之 中 ，因 为近几
还 要对 辖 区周边 扩大 的潜 力 和注 水量 增加 的 需求 进行 考虑 ，在必要 的 时 候要使 用大 一级 的管径 。 ２ ． 复 合管 注水技 术
【采油 精品】注水泵系统效率
H——泵的有效压头，m； p表——泵出口的压力值，Pa； p真——泵进口的压力值，Pa； γ——液体的重度，N/m3； V排——排出管的液体流速，m/s； V吸——吸入管的液体流速，m/s； H0——泵吸入口与出口的高程差，m。
一、主要性能参数
②分注井每个季度进行一次调配注，月内调配注的井，以生产时间较 长的工作制度计算配注合格率，如果两种工作制度生产时间差不多，以最 后一次工作制度计算配注合格率。
二、油田注水效率
3、注水系统单耗
注水系统单耗是指每向地层注入一方水的耗电量。
计算公式
注水耗电量
注水单耗（kW·h/m3）＝
×100％
该部分用电注入的总水量
• 扬程的测定： • 现场一般采用压力折算来进行。方法如下： • 在泵的进出口分别安装真空压力表和一般压力表。在压力稳定的工
况下，读出压力值，然后折算成扬程。 • 简便公式 为
H Pa pb
g
一、主要性能参数
3、功率和效率
功率:泵单位时间内所做的功称为泵的有效功率N；泵的有效功率 表示泵在单位时间内输送出去的液体从泵中获得的有效能力。
3、功率和效率 泵的输入功率为轴功率N轴，由于泵在工作时，泵内存在各种损失， 轴功率与有效功率之差为泵内损失功率，损失功率的大小用泵的效 率衡量。因此泵的效率η等于有效功率与轴功率的之比，其表达式 为：
η=N/N轴×100%
式中： N——泵的有效功率，kW； N轴——泵的轴功率，kW ； Η——泵的效率，% 。
一、主要性能参数
• 流量的测定：一般用容积法，即用标准容器来测量流量，现 场采用经过标定的储水罐作为标准容器。方法如下：
采油工艺技术指标计算方法(各项)
采油工艺技术指标计算方法一、机械采油指标的确定及计算方法1、指标的确定通过研究分析石油行业、集团公司、油田公司的相关标准、规范及要求，经论证优选，计划以石油行业标准《抽油机和电动潜油泵油井生产指标统计方法》（SY/T 6126-1995）为基础，参考其他相关标准及规范，确定出采油工艺指标12项：油井利用率、采油时率、泵效、检泵周期、抽油机井系统效率、平衡度、冲程、冲次、抽油泵径、泵挂深度、动液面、沉没度、动态控制图上图率，具体见下表。
机械采油指标论证确定结果表2、指标的计算方法（1）油井利用率油井利用率指油井实际开井数与油井应开井数的比值。
%100⨯-=yz x c n n n K …………………………（1） 式中：K c ——油井利用率，%；n x ——开井数，口；n z ——总井数，口；n y ——计划关井数，口。
注：① 开井数指当月累积产油达到1吨以上（含1吨）的油井（含在册捞油井），当月累积伴生气达到1千立方米以上（含1千立方米）的油井，为采油开井；② 计划关井包括测压或钻井关井，方案或试验关井，间开井恢复压力期间关井，油田内季节性关井或压产关井；③ 油井利用率按月度统计，季度油井利用率按季度最后一个月（即3月、6月、9月、12月）的油井利用率为准，半年油井利用率以6月的油井利用率为准，年度油井利用率以12月的油井利用率为准。
（2）采油时率采油时率指开井生产井统计期内生产时间之和与日历时间之和的比值。
%100⨯-=∑∑∑r w rr D D D f ……………………（2） 24∑∑=L w T D (3)式中：f r ——采油时率，%； ∑r D ——统计期内统计井的日历天数之和，d ；∑w D——统计期内统计井的无效生产天数之和，d ； ∑L T——开井生产井累计停产时间，h 。
注： ①采油时率统计基数为所有开井生产井，其中新投产井在投产第一个月不予统计。
②开井生产井累计停产时间包括停电、洗井、停抽、维修保养、测压停产等时间。
油田注水工艺技术(精心整理版)
油田注水工艺技术注水是提高油田开发水平，保持油藏能量的主要手段，是保持油田稳产的主要措施。
本部分收集汇编了注水名词、分层配注、分层测试、注水水质、注水井洗井、水质化验、计量仪表及注水井管理等七方面内容。
通过本部分的学习，可使采油工了解注水的目的及作用，掌握注水的全过程，懂得注水工艺和有关注水设备的性能，学会日常生产操作以及常见事故的预防、判断和处理，并能充分利用注采关系，进行油水井动态分析，提高幽静挖潜措施。
一、注水井名词1 什么是注水井？答：用来向油层内注水的井叫注水井。
2 什么是水源？答：在注水过程中，要用大量的水。
因此，常用河水、湖水、海水、地下水及含油污水作为注入水的来源，简称水源。
3 什么是水的净化？答：将地面水或地层水在注入油层以前，必须进行处理，使其符合注入水标准，这种处理水的措施叫水的净化。
4 什么是注水站？答：为了将水源的水或经过水质处理后的水加压外输，以满足注水的压力要求，必须有一套设备，安装这些设备的地方叫注水站。
5 什么是配水间？答：控制和调节各注水井注水量的操作间叫配水间。
配水间分为多井配水间和单井配水间。
多井配水间可控制和调节两口井以上的注水量；单井配水间只控制和调节一口井的注水量。
6 配水间的设备主要有哪些？答：分水器、流量计及辅助设备。
7 分水器有哪几部分组成？答：由总闸门、汇集管、孔板法兰、上流阀门、下流阀门和泵压表组成。
8 有一cyb-150型注水井口，150表示什么？答：表示井口的工作压力是15个兆帕。
Cyb-150井口的实验压力为工作压力的2倍即为30兆帕。
9 什么是试注？答：新井投注或油井转注的实验与工程叫试注。
10什么是转注？答:注水井通过排液和洗井达到井筒清洁并水质合格时，开始转入注水叫转注。
11什么是正注？答:从油管往井内注水叫正注。
12什么叫反注？答:从套管往井内注水叫反注。
13什么叫合注？答:从油管和套管同时往井内注水叫合注。
14什么叫笼统注水？答：在注水井上不分层段，在相同的压力下的注水方式叫笼统注水。
油田生产系统能耗测试和计算方法
工质输出系统时由于有能量损失（散热损失、摩阻损失等），其带出的能 量中只是EJ的一部分，而不是全部。设EJ-C为工质带出的这部分能量，则 ：
EJ-C EJ
设ΔEs为进入系统的工质带入的能量（如热能、压力能）, EJ在输出
系统时所产生的能量损失，则：
第三部分
机械采油系统修订内容
3 机械采油系统修订内容
1.将术语“机械采油井的输入功率”、“机械采油井 的有效功率”改为“机械采油系统输入功率”、“机械采 油系统有效功率” ； 2.增加了“机械采油系统输入能量”、“机械采油系 统输出能量”术语和定义，并给出机械采油系统能量利用 率的计算方法； 3.将术语“抽油机井的平衡度”改为“抽油机井平衡
ES EJ EJ-C
2 效率与能量利用率
(3)
实际能真正反映耗能系统对供给能利用状况的效率η应为：
EC EJ-C E ( EJ ES ) E EJ ES 100% C 100% C 100% EG EG EG
也即η2 并未真正反映耗能系统对供给能利用状况。比较 可知： η2≤η
2 效率与能量利用率
EJ E ES EJ EG
' S
ΔEs’为在假设条件下，进入系统的工质带入的能量（如热能、 压力能），EJ为在工质输出系统时所分摊的修正能量损失。
2 效率与能量利用率
对效率η修正后的修正效率ηX为：
' EC ( EJ ES ) EC EJ ES EJ / ( EG EJ ) X EG EG
3 机械采油系统修订内容
计算方法 1.有效扬程
H7 H7,d
注水系统效率测试方法及提升方法研究
注水系统效率测试方法及提升方法研究摘要作者在2015年1-9月份完成了25站次的系统效率测试分析，重点针对S厂铜庄、欧北、王龙庄、天95、秦3等注水站开展了系统效率提升相关措施，主要的措施有变频器参数调整、注水泵排量改小、注水泵运行时段调整、注水管网沿程损失控制、降低部分单井注水压力等。
采取措施实施后，S厂系统效率由2015年年初的43.7%，提升至目前的47.4%，上升了3.7%。
单位注水能耗由2015年年初的8.45KWh/m3，下降至项目实施后的7.56KWh/m3。
通过实际能耗测算对比，S厂能耗1-12月份节约18.94万KWh。
关键词：注水，系统效率，测试，节能1 概况1.1 生产情况截止到2015年8月底，S厂共有注水站17座，注水泵27台，均为柱塞式往复泵，总装机容量1659KW，设计注水能力117.57×104m3/a，实际注水量水平37.8×104m3/a（含回填11.8×104m3/a）。
另外，有秦3、欧庄、潘庄、花园、桃4、程6、关11、天33、王14、天92等10座零散区块注水站。
1.2 注水系统效率状况2010年至2014年，注水站由9座增加至17座，注水井由43口增加到68口，注水量由33.7×104m3增加到38.6×104m3。
2014年较2010年增加注水耗电19.4×104KWh。
注水单耗和注水标耗基本平稳，注水系统效率由59.3%下降到46.4%。
表2 2010-2014年间注水系统效率变化情况2 影响注水系统效率原因分析对影响注水系统效率的原因分析是开展系统效率提升工作的重点。
从2014年3月以来，开展了大量的系统效率测试和分析工作，发现和掌握了影响S厂注水系统效率的几个关键因素：2.1 大马拉小车现场普遍，泵机组自身损耗大。
2015年上半年，S厂主要注水站在用注水泵总装机容量约为868.5KW，而实际运行时功率合计约为337.23KW，平均负载率为38.82%。
浅析油藏注水开发技术
浅析油藏注水开发技术摘要：注水开发是各油田常用的采油开发措施。
不同性质的油藏或区块，从油田地质特征出发，选择合理的注水方式，有利于发挥本油藏或区块的能力，提高油藏采收率，获得最大的经济效益和社会效益。
本文介绍注水开发原理，注水方式，影响油田注水开发效果的因素，提出改善油田注水开发效果的有效途径。
关键词：注水开发是油田开发过程中的一项重要采油技术。
然而，在实际的原油注水生产过程中，由于注入的液体与储层岩石、矿物和储层流体不匹配，往往会造成地层堵塞。
这将导致注水井吸水能力降低，注水压力升高。
水中的腐蚀性气体和微生物也会对设备和管道造成腐蚀，不仅会增加采油成本，还会加剧油藏的堵塞。
因此，在油田注水开发过程中，应注意开发技术应用中的相关问题，在结合油田地质特征的基础上，提高注水开发技术的应用水平。
1 注水开发技术的概况1.1 技术原理注水采油是指在证明依靠自然能源进行采油不经济或不能维持一定的采油率时，通过人工向储层注水来维持或补充储层能量来开采原油的一种方法。
注入的水将原油从储层中排出。
从而降低了石油开采难度，提高了油井产量和油藏采收率。
油田注水是油田生产过程中最重要的工作环节之一。
它不仅能有效补充地层能量，提高开发速度，提高原油采收率，而且能保证油田高产稳产。
注水技术可以提高油井的产量和采收率，具有良好的经济效益，是现代油田的主要开发方式。
1.2 技术分类根据注水时间，注水技术可分为三种类型：超前注水、同步注水和延迟注水。
先进注水是指在油井投产前注入注水井，含油饱和度不低于原始含油饱和度，地层压力高于原始地层压力，建立有效驱替体系的注采方法，提前注水可以使地层压力保持在较高水平。
同步注水是指在油田进入生产阶段后的短时间内注水，使地层压力保持在饱和地层压力以上，使油井具有较高的生产能力，有利于保持较高的采油速度，实现长期稳产。
滞后注水是指利用天然能源对油田进行初次开采。
当天然能源不足时，进行注水二次开发。
基于Pipephase的油田注水系统模拟
基于Pipephase的油田注水系统模拟摘要：油田注水系统是油田能耗大户，其能耗一般占油田生产开发能耗的1/3以上。
随着国内大部分油田开发进入中后期，注水量越来越大，注水管网也越来越复杂，其调度管理难度也越来越大，仅凭原来的人工管理模式已经无法满足生产要求，为此，国内油田都开展了不同程度的计算机仿真及优化调度研究和应用。
关键词：Pipephase；油田；注水系统；引言与此同时，随着油田的开发，油田通常采用喷水控制方式生产。
油轮注射剂可以有效补充地球能源，增加石油利润，从而确保石油生产和生产。
油田集输系统是一个复杂、海量和非线性流体网络，由多个加油站、集输池、配线柜、连接点和高压管道管路的环形或分支拓扑组成。
直接或通过控制、微调和测量集水区，将水处理流程从集水区输入管网，然后测量、设定和测量集水区。
对于石油和天然气勘探而言，至关重要的是，应根据油田开发方案和土壤条件调整水处理方案，以满足不同土地和地理集水区的用水需求。
此类复杂非线性管网的生产方案调整需要使用现代仿真软件进行分析和仿真，以确定最佳方案。
Pipephase软件是一种稳定的多相并行计算，用于管道、管道、水和供水系统的分析，为水处理系统的仿真提供了一种强大的解决方案。
1总体方案设计油田注水系统主要由注水站、配水间、注水井和注水管网组成，其中配水间不是必须的，在一般的分析计算中可直接由其所连的所有注水井数据代替。
注水系统的模拟，技术关键是：a.如何模拟不同地层压力和流量的注水井；b.管网沿程阻力损失模拟；c.弯头、三通、传感器接头及焊接接头等处产生的局部压力损失对模型的影响；d.位于不同地理位置的注水站模拟；e.不同拓扑结构管网的模拟。
针对上述关键问题，在模拟管网的每段管子上设置开关阀，通过不同阀的开关模拟不同拓扑结构的管网；采用液压系统中的溢流阀和调速阀结合来模拟不同地层压力和流量，若来水压力达不到溢流阀的开启压力，则该阀不打开；利用缩小管径且增大流速的方法来增大管网沿程阻力损失；通过单独实验确定弯头、三通及接头等处的局部阻力损失。
提高注水系统效率的方法研究
提高注水系统效率的方法研究作者：杨芫余洪汪锋军王彬来源：《中国新技术新产品》2013年第17期摘要：本文针对影响注水系统效率的因素以及提高注水系统的方法两个方面的内容进行了详细的分析和探析，从而详细的分析了我国油田开发中提高注水系统效率的方法和对策。
关键词：注水系统效率；注水泵；电动机；管网；提高方法中图分类号：TE32 文献标识码：A1影响注水系统效率的因素1.1注水泵效率。
计算注水泵效率的公式我们一般采用，在此公式中，q代表注水泵的流量，单位为m3/h，P1和P2则分别为注水泵的进口压力和出口压力，单位为MPa，Pp则为注水泵的轴功率，单位为kW，那么这样我们通过某一台注水泵的输入功率和注水效率，在平均值计算公式的指导下，就是很容易得到注水泵的平均效率的。
在进行注水的施工作业的过程中，通常我们都是采用离心泵作业的，而由于注水泵的效率不高而导致的能量损失可能会占到注水系统整体能量的一半以上，因此，提高注水泵的效率对提高整个注水系统效率有非常重要的意义。
1.2电动机效率。
计算注水泵效率的公式我们一般采用，其中，，在这两个公式中，I为电动机线的电流，单位为A，R代表电动机定子的直流电阻，单位是kΩ，U为电动机先的电压，单位为kV，Pc 和Po分别代表电动机的输入功率和空载功率，单位为kW，K为损耗系数，其取值一般我们取0.01。
同样的，通过某一台电动机的输入功率，可以得到电动机的平均效率。
而实际上电动机效率的变化幅度是比较小的，因此此因素对于整个注水系统效率的影响并不大。
1.3注水管网效率。
通过某一口注水井的注水量以及井口压力值，以及某一口注水泵的流量和出口压力值，我们就是可以通过计算得到注水管网的效率的。
而通过以上三点，我们可知整个注水系统的效率是等于注水泵效率、电动机效率以及注水管网效率这三个值的乘积的。
2提高注水系统的方法2.1提高注水泵效率的方法。
（1）确保注水泵工作在高效的区域。
由于可以供油田选择的泵的类型本身就是比较少的，这主要是由于通常泵的排量都是要大于其所需的注水量，因此泵的排量与注水量就是无法匹配的，这样就导致了注水泵是无法在高效区域施工作业的，那么注水泵的工作效率就会很低。
一种用于油田注水节能的新方法
调速后离心泵的工作只能偏离原有高效的典型曲
线，以降低其效率来达到减少排量的要求。而柱塞
泵在各种排量下都有较高的效率，与离心泵相比具
有较优越的调速性能。
4 注水泵电机变极调速原理和设计
在油田注水生产中，注水站主干线出口压力只
要满足一定的压力范围就可以了。因此，可以用有
级（变极）调速代替无级（变频）调速。这样能够
较大地降低成本，又达到了节能的目的。
（1）电机变极调速原理
异步电机的转速公式为：
n = 60 f (1− S) p
（7）
式中： f ——电源频率，Hz； p ——极对数； S ——转差率。
公式（7）表明，通过改变定子绕组产生旋转磁 场的磁极对数（ p =1、2、3、……），在工频电网 f =50 Hz 时，可得到 3000 r/min、1500 r/min、1000 r/min 等不同的同步转速，这种方法即是变极对数调速。 由于 p 只能是正整数，所以不能平滑调速，是有级 调速，而且级差比较大。变极电动机定子绕组对数
一种用于油田注水节能的新方法
王玉生*
中国石油天然气股份有限公司规划总院
白连平
北京机械工业学院
王国丽 罗秀清
中国石油天然气股份有限公司规划总院
王玉生等. 一种用于油田注水节能的新方法. 石油规划设计，2006，17（4）：2～5
摘 要 在油田生产过程中，注水泵的电机大多数处于恒速运行状态。为了满足注水工况的 要求，通常采用离心泵节流、柱塞泵打回流的方式来调节配注量，造成了很大的电能浪费。为了 解决这个问题，目前普遍采用注水泵电机变频调速的方法。对油田注水系统节能现状进行了分析， 针对柱塞泵的特点，提出了变极和组合变极调速的新方法。该方法既满足了注水压力的要求，避 免变频调速中变频器谐波对电网造成的污染，同时也达到了节能降耗的目的。在华北油田和冀东 油田的几个泵站进行了应用试验，取得了很好的节能效果。
油田水水处理及注水系统管理规定课件
应急管理规定的考核与奖惩
对在应急管理工作中表现优秀的单位和个人进行表彰 和奖励。
对应急管理工作进行定期检查和考核，确保各项措施 的落实。
对在应急管理工作中失职或未履行职责的单位和个人 进行问责和处理。
THANKS
感谢观看
降低生产成本，提高油田开发 的经济效益和社会效益。
遵守国家法律法规和相关行业 标准，提升企业形象和竞争力。
运行管理规定的具体内容
建立健全油田水处理及注水系统的操作 规程和规章制பைடு நூலகம்。
加强与各相关部门的沟通和协作，共同 推进油田水处理及注水系统的优化和管 理水平的提高。
做好水处理及注水系统的安全防范工作， 严格执行安全操作规程，防止事故发生。
严格遵守水处理及注水系统的工艺流程 和设备运行参数，确保设备正常运行和 水处理效果。
加强设备维护和检修，定期检查设备的 运行状态和性能，及时发现并处理设备 故障。
运行管理规定的考核与奖惩
设立专门的考核机构，对油田水处理及注水系统的运行管理进行定期或不定期的考核。
根据考核结果进行奖惩，对表现优秀的单位和个人给予奖励，对考核不合格的单位 和个人进行处理。
故的发生。
优化油田水处理及注水系统的 操作流程，提高工作效率和管
理水平。
维护管理规定的具体内容
建立油田水处理及注水系统的设备维 护保养制度，明确设备维护保养的周 期、项目和标准。
建立油田水处理及注水系统的故障排 查和处理制度，明确故障排查和处理 的标准、流程和时限。
建立油田水处理及注水系统的巡检制 度，明确巡检的项目、内容和频率。
作用
保障油田的稳产增产；延长油井 寿命；提高采收率；降低生产成本。
油田水处理及注水系统的组成
油田“源—供—注—配”智能化注水技术的研究与应用
ACADEMIC RESEARCH 学术研究摘要：论文研究了一种基于油田现有数字化技术和硬件基础，通过对水源井远程启停、供注水泵PID控制、注水井稳流配水等技术，实现注水系统由“单点—远程—控制”向 “联动—闭环—自控”升级，实现注水系统“源—供—注—配”全过程自动控制，减少供注中间环节的计算和操作工作量，提升油田注水管理水平、降低能耗和运行风险。
关键词： SCADA系统；闭环控制一、前言SCADA系统是一类功能强大的计算机远程监督控制与数据采集系统，它综合利用了计算机技术、控制技术、通信与网络技术，完成了对分散的测控点的各种设备实时数据采集，本地或远程的自动控制，以及实现了对生产过程的全面实时监控，并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必要完整的数据及技术支持。
二、油田注水闭环控制技术研究建立供注系统“源—供—注—配”的大闭环控制和基于水源井、供注水站、注水站/环网、注水井的四个小闭环控制模型，可以根据地面供注工艺按需组合控制算法，达到全过程自动控制的目的。
供水站水罐液位与水源井运行状态形成联动，系统依据供水站水罐液位的高低自动控制水源井的启停，对于停止供水的水源井按照液位值从高到低进行排序，并启用液位最高的水源井进行供水[1]。
通过对注水站清水过滤间转水泵的远程变频控制，开发了源水罐与清水罐液位联动控制，实现供注平衡。
发挥注水站变频设备潜力以及数字化控制优势，开发基于PID控制算法的恒压注水控制和环网压力平衡补偿程序，实现了注水站、注水环网恒压控制、平稳注水和回流的消减。
在实现注水井远程调配的基础上，SCADA系统定时进行注水量的自动校正，自动模式下系统可根据校正排量自动调配，无需人员干预，对于超欠量较大的注水井通过颜色预警，在手动模式下，可人工设定排量进行调节。
数据采集层：水源井数据采集，站内数据采集，注水井数据采集。
数据存储层：所有采集及计算数据通过作业区实时数据库、历史数据库，关系数据库进行存储，以供设计层的读写调用。
注水系统效率计算公式
注水系统效率计算公式注水系统效率是指注水工艺中注水井的注水量与注入地层的有效注水量之比，它是评价注水系统运行效果的重要指标之一。
注水系统效率的计算公式如下：注水系统效率 = 注水井的注水量 / 注入地层的有效注水量注水井的注水量是指通过注水井实际注入地层的水量，它是通过水泵将水从地面送入井下，经过管道输送到注水井，最终注入地层的水量。
注入地层的有效注水量是指注入地层后能够有效参与油藏物理化学过程的水量，它是通过注入地层后的产能试井、油井动态观察等方法来确定。
注水系统效率的计算公式比较简单，但是其中涉及到的注水井的注水量和注入地层的有效注水量的确定则需要进行一系列的实际测量和分析。
首先，注水井的注水量可以通过对注水井的水泵流量、注水时间和注入地层的水位变化等参数进行测量和记录来确定。
其次，注入地层的有效注水量可以通过产能试井来测定。
产能试井是通过在注入地层后进行的试井，观察油井的动态响应，包括产液量、产油量和产水量等，从而判断注入地层的水量是否有效参与了油藏的物理化学过程。
通过对注水井的注水量和注入地层的有效注水量的测定，可以计算得到注水系统的效率。
注水系统效率的数值一般在0到1之间，数值越接近1，表示注水系统的效率越高，注水效果越好。
当注水系统效率接近于1时，说明注水井的注水量相对较大，注入地层的有效注水量相对较高，注水系统运行良好，油藏的油水分离程度较高，油井的产能较大。
相反，如果注水系统效率较低，说明注水井的注水量较小，注入地层的有效注水量较低，注水系统运行不佳，油藏的油水分离程度较低，油井的产能较小。
提高注水系统效率是提高油田开发效果的重要途径之一。
为了提高注水系统效率，可以采取一些措施。
首先，要合理选择注水井的位置和注水方式，确保注水井能够覆盖到尽可能多的油层，提高注入地层的有效注水量。
其次，要定期对注水井进行检查和维护，确保注水井的设备正常运行，提高注水量。
同时，要加强对注入地层的监测和分析，及时调整注水方案，确保注入地层的水量能够有效参与油藏的物理化学过程。
大庆油田杏北试验区注水综合系统效率分析
科技 论坛 Ｉ ＩＩ
徐 英
大庆油 田杏北试验区注水综合系统效率分析
（ 大庆 油田有限责任公 司第四采 油厂 ， 黑龙江 大庆 １３ １ ） ６５ １
摘 要： 分析 了注水系统的能耗构成及影响注水 系统效率的 因素。从 注水泵阀 门节流、 配水 间节流、 注水管网沿程摩擦 阻力损失等方面对注水 系统能耗情况进行 了分析 ， 并提 出相应的注水系统应采取 的措施 。 关键词 ： 系统效率； 降低 能耗 ； 油田 注水是油田开发后期维持地层压力 、 高 提 原油采收率 的重要举措。 注水系统 已经形成普通 污水注入系统 、 深度污水注水系统和聚合物驱注 水系统三套注水系统Ⅲ ２ ０ 年对该地区的注水 。 ０７ 系统综合系统效率进行计算 ， 平均注水综合系统 效率为 ４ ． ％， ８ ７ 其中一般水注水系统和聚合物 ４ 驱 注水 系 统 的综 合 系 统 效 率较 低 ，分 别 为 ３ ．１ ３ ． ％。油 田注水系统能耗 占油田生产 ９ ％、７８ ８ ７ 用电量 的 ３ ％以上 ， ０ 其中注水泵效率为 ７ ． ％， ６４ ５ 而管网效率 只有 ６ ．％。 ６３ 因此， 优化注水泵站系统 的运行和技术改造 ， 设法提高管网效率是提高注 水系统效率 的有效途径。 导致的腐蚀 、 结垢严重等 。注水干线平均压力损 ３１ ．采用注水泵变频调速技术 失为 ０ ４ ａ ｂ ． ＭＰ 。． ２ 配水间控制压力损失。 配水间控 对于注水量变化频繁的注水泵站 ，可以采 制压力损失是指在配水间满足单井注水量 ， 而需 用变频控制技术 。 它有调节及时、 节流小、 适应性 要控制单井注水压力的阀门节流损失。 该值是配 强及改造工程量小等优点 。 其原理是在注水泵进 水间阀组泵压减去配水阀组油压所得数值。 由于 口安装调压器 ， 将压力信号通过压力变送器传递 油层 的非均质性严重， 导致在同一注水系统的注 给调节器 ，使其按设定值给变频器输人控制信 水井吸水能力差异很大， 从而各注水井 的注水压 号 ， 不断改变电源频率， 从而改变电机转速 ， 来调 力不同，使配水间阀门控制压力损失无一定标 整泵的运行参数 。采用注水泵变频调速技术 ， 可 准， 地层差异越大 ， 间控制压力损失也就越 达到节能降耗的 目的， 配水 改善电动机和注水泵的工 大。 配水问控制平均压力损失为 ２ ＭＰ ， ． ａ这部分 况 ， ６ 延长易损件 的维修 间隔 ， 减少泵维修次数 。 损失在整个管网压力损失 中（，４ ａ所 占比重 ３７ ＭＰ ） ３ 实施注水泵设备 自动监测技术 ． ２ 最大 ， ７ ％； 单井管线损失 。 为 ３ ｃ ． 管线结垢与水质 为 了实现注水泵站设备安全经济运行 ， 建 １注 水 系统 密切相关 ， 压力损失大的单井管线主要集 中在注 议应用泵站注水泵在线监测系统 ， 不仅能够实时 １１ ． 能耗 构 成 水管结垢严重的油 田区块 。 影响单井管线压力损 监测注水泵运行工况 ， 而且可以实现对注水泵的 注水系统消耗的能量分为 ４ 部分。 ． ａ 驱动注 失大的主要 因素是结垢造成管径变小， 流动阻力 自动调节控制。该系统具有对注水泵站调控、 巡 水电动机所损耗的能量。 取决于电机 自身的无功 增大 。 视、 保护、 数据录取和网络通讯等功能， 实现了注 能消耗 ，受设备机型和质量优劣影响较大 ；． ｂ注 ２ 节 能措 施 水泵出 口阀门开闭度无级 同步调速 ， 并通过对注 水泵消耗的能量。用注水泵效来描述 ， 平均泵效 ２１ 水 泵减 级 ．注 水泵输出流量 、 、 扬程 电动机电流等参数监测 、 计 为 ７ ． ％ 管网所消耗的能量 。为管 网摩阻损 ６５ ４ ２ ０ 年对注水泵进行 了减级 ０７ 减小泵管压 算 、 优化 ， 始终控制注水泵在高效区内运行 ， 而 从 失， 用管网效率来描述。 不同的管网系统， 管网摩 差以提高注水系统的综合系统效率。 Ａ注水站的 达到稳压注水、 节能降耗 的目的。 阻损失的比率相差较大。注水管 网平均效率 为 ２ 注水泵型号 Ｄ ０ － ５ ｘ １叶轮级数为 １ ， ＃ ３０ １０ ｌ ， １减 ３ 完善综合系统效率测试系统 ． ３ ６． ６ ％。一般水注水系统管 网效率为 ５％， ３ ｌ 平均 级后 叶轮级数变 为 １ 。Ｂ注水 站注水 泵型号 ０ 建立综合系统效率检测机制 ， 实行每年或 泵效为 ８ ％， ０ 综合系统效率为 ３ ％； ９ 深度水注水 Ｄ ０ — ５ ｘ ， ３０ １０ ｌ 叶轮级数为 １ ， １ 减级后 叶轮级数 每半年全规模地测算注水系统综合系统效率 ， １ 及 系统管 网效率为 ９ ％， ３ 平均泵效为 ７％， ５ 综合系 变为 １ 。经过减级 ， Ｏ Ｂ注水站 的 １ ＃注水泵的泵 时地掌握注水系统的状况 ， 针对存在问题采取相 统效率 为 ６ ％；聚合物驱注水 系统管 网效率 为 出 口 ７ 压力由 １． Ｐ 降为 １ ． Ｍ ａ ６ ７Ｍ ａ ７ ５ ６ Ｐ ，管线压 应的措施 ， ７ 保证注水系统处于高效运行状态。 ５ ％， ３ 平均泵效为 ７ ％， ４ 平均 电机效率为 ９ ％， ６ 综 力由 １． Ｍ ａ ６ ９ Ｐ 降为 １． Ｍ ａ泵管压差由原来 ３ ５ ９ Ｐ， ３ ３ ． ４注水泵型匹配组合技术 合 系统效 率为 ４％； 将水 注入油 层所需 的能 的 ０ ８ Ｍ ａ降 为 ０ ７ Ｍ ａ ８ ｄ ．５ Ｐ ３ ． ０ Ｐ ；泵 效 由原 来 的 ３ 对要新建的注水站 ， 考虑到随着油 田开发， 量 其决定于油层所要保持的压力 、 储油层的性 ８ ． ％ １ ４ 增加为 ８ ． ％； ２ １ ８ 泵水单耗由原来 的 ５ １ 以后注水量可能会逐步减小 ， ５ ．２ ７ 为减少离心泵偏离 质和油层的动态因素等多种因素 。 ｋ ， ｗｈｍ 降为 ５ ９ Ｗｈｍ 。 ． ８ｋ ／ ４ 高效点运行造成能量浪费建 议考虑注水泵型 匹 ２２ 响 因素 ．影 ２ 定期冲洗注水干线 － ２ 配组合技术， 即将排量不 同、 压力相 同的离心泵 ２ ．注水泵损耗。主要表现在泵 阀控制压 ．１ ２ 每年对结垢 、腐蚀严重的注水干线进行 冲 进行组合 。这样既能满足刚投产 的注水量 ， 又可 力损失。造成注水泵阀门压力损失的原因有 两 洗 ， 以把管线里的垢 、 杂物等清除 ， 从而保证注水 以适应注水量的减小 ， 使注水泵一直处在最佳工 种： 一是随着油田开发时间的延长和开发动态的 干线的压力损失降至最低。２０ ０ ７年共冲洗 Ａ排 况状态。对 目前注水站 ， 现有 ３台 Ｄ ０ ４０的注水 变化， 油田注水设备的注水能力与地质配注不能 东深度网等注水干线共 ６ ｋ １ｍ． 泵， 正常工作情况下运行 ２台注水泵。由于现在 合理匹配 ， 迫使在注水泵 出口 处用阀进行节流 ， ２３ ．注水井洗井 注水量降低 ， 导致每天每 台实际流量只有 ２ ０ ３ ８ ｍ／ 使泵管压差增大 ， 耗能加大 ， 网效率降低。此 管 每年对大部分的注水井进行洗井Ｔ作 ， ｈ左右 ， 以 注水泵没有处于最佳工况状态 ， 耗能大， 外， 受生产管理的制约 ， 注水井在开关井 、 洗井作 把井底 的软垢 、 杂物携带出井 口， 了注水井 效率低。 保证 业时， 没有与注水站取得联系 ， 整个注水 系统 内 稳压注水 ，提高注水系统。 ４结 论 的注水泵没有进行适时调整 ， 也会导致注水泵管 ３系统效率建议 ４１ ．对注水泵采取减级措施 ， 可以减少注水 压差过大 ， 泵阀压力损失增加。注水泵出口压力 注水系统是一个整体性很强的大系统 ， 系 泵 的泵管压差 ， 提高泵效及注水系统效率。 与管线压力之差 的平均值为 ０ ５ Ｐ ， ． Ｍ ａ与大庆 油 统中各个部分之间是密切关联 的。 ４ 为使整个系统 ４ 定期冲洗注水干线及 洗井工作 ， 了 － ２ 保证 田所规定泵管压差规定值 Ｏ Ｐ 接 近。见表 取得最好 的效果 ， ．Ｍａ ５ 应在系统优化的统一 目标下指 注水系统效率的提高。 １ 。 导各注水站进行优化， 全面改进各部分的用能状 ４３注水 泵变频调速是实现注水系统管 网 ＿ ２ －注水管网能耗 。 ． ．２ ２ ａ 干线压力损失。 主要 况。同时， 应逐步引进先进技术 ， 利用精密仪器 、 优化运行 的重要技术措施 。 采取各种措施来降低 因素主要有注水载荷大、 干线长和管线投用多年 设备来提高注水 系统的综合系统效率。 压力损耗 ， 变频调速调节流量可把注水泵阀门的 压头损耗减到最小 ， 使注水系统处于高效状态运 表 １注水系统压力损失数据表
油田开发过程中采油厂注水系统的管理
油田开发过程中采油厂注水系统的管理摘要：注水系统具有提高采油率、延长油田寿命、降低开发成本、保护环境等诸多优点，因此注水系统的有效管理对于油田开发具有至关重要的作用。
基于此，文章重点探讨采油厂的注水系统管理措施。
关键词：油田开发；注水系统；管理一、采油厂注水系统注水系统是一种油田采油技术，它通过将水或其他液体注入油井，以增加井底压力，促进油的流动，提高油井产量的一种技术，注水系统主要由水井、水管、水泵和滤网等组成。
随着油井的开采，油井内部的压力会逐渐降低，导致油的产量减少。
注水系统就可以通过注入水或其他液体来增加井底压力，从而促进油的流动，提高油井产量。
同时，注水系统还可以延长油田开采的寿命，提高油田的经济效益。
二、注水系统管理优化措施（一）做好注水设备质量检验工作油田开发过程中注水设备质量检验工作是确保注水设备质量和安全的重要环节。
首先制定详细的检验计划和标准，明确检验内容和要求，包括注水设备的外观质量、功能性能、安全性能等方面的检验标准。
同时对注水设备的各部件进行逐一检查，如泵、管道、阀门、仪表等，检查其外观是否完好，内部构造是否符合要求，运转是否平稳等。
其次对注水设备进行试运转和试验，检验设备的性能是否符合要求，包括流量、压力、温度等参数是否满足设计要求，是否存在噪音、漏水等问题。
也需对注水设备的安全性能进行检验，包括是否存在漏电、过载等安全隐患，是否符合国家相关安全标准等。
最后将检验结果进行记录和分析，及时发现和解决问题，确保注水设备的质量和安全性能。
（二）提升注水水质注水系统的组成非常复杂，包括水井、水管、水泵、滤网、水储罐等多个部分，这些部分的正常运作和协调配合对于实现注水系统的效果至关重要。
其中，水质对于注水效果也具有非常重要的影响，为了有效降低石油企业的开采成本，需要采用对应的方法提升注水水质。
首先选择优质的水源是提升注水水质的关键，可以将注水井挖深一些，选择更干净的水源。
此外，可以通过筛选和过滤等技术手段，去除水中的杂质和有害物质，提高水质的纯度。
注水名词解释
含水率油井日产水量q w 与日产液量q L 之比叫含水率(f w ），亦叫含水百分数，可用下式计算； f w =%100⨯Lw q q 含水上升率每采出1%的地质储量含水率的上升值叫含水上升率。
它是评价油田开发效果的重要指标。
含水上升率越小,油田开发效果越好。
可按下式计算：I NW =%100⨯∆∆Rf W 式中：I NW -含水上升率，%;∆ f w —阶段末、初含水率之差；∆R —阶段末、初采出程度之差.存水率未采出的累积注水量与累积注水量之比叫存水率.它是衡量注入水利用率的指标,存水率越高，注入水的利用率越高。
计算公式为:W f =%100⨯-WiWp Wi 式中：W f -存水率，%；Wi —累积注水量，m 3;W p —累积产水量，m 3。
注水开发油田的三大矛盾非均质多油层油田注水开发时，由于油层性质存在层间、平面、层内三大差异，导致注入水在各油层各方向不均匀推进，使油水关系复杂化,影响油田开发效果，这就是所说的注水开发油田的三大矛盾——层间矛盾、平面矛盾及层内矛盾.解决三大矛盾的关键是认识油水运动的客观规律，因势利导，采取不均匀开采，接替稳产，以及不断进行调整挖潜等方法,使各类油层充分发挥作用。
层间矛盾指非均质多油层油田，由于各油层岩性、物性和储层流体性质不同,造成各油层在吸水能力、水线推进速度、地层压力、出油状况、水淹程度等方面的差异，形成相互制约和干扰,影响各油层、尤其是中低渗透率油层发挥作用，这就是所说的层间矛盾。
层间矛盾是影响油田开发效果的主要矛盾。
大庆油田在开发实践中创造的分层开采技术、油层压裂改造技术、层系及注采系统调整等，就是解决这个矛盾的有效方法。
平面矛盾由于油层性质在平面上的差异，引起注水后同一油层的各井之间地层压力有高有低，见水时间有早有晚,含水上升速度有快有慢，因而相互制约和干扰，影响油井生产能力的发挥，这就是平面矛盾。
解决平面矛盾除采用分层开采工艺技术外，打加密调整井进行注采系统调整，采取堵水、压裂等措施都是行之有效的方法。
油水井基本知识
油水井基本知识1、油井总井数所有自喷井、抽油机井、电潜泵井、螺杆泵井和采取其他方式抽油的井的总和。
反映整个油田的油井总数量。
油井总井数是由开井数、关井数组成。
关井数包括计划关井数、停产井数、待废弃井关井数。
其中，待废弃井指已向股份公司申请报废，但尚未批复的油气水井，视同计划关井（此类井数很少）。
指在没有特殊指明的情况下，油水井总井数不包含已废弃井及其再利用井。
2、自喷井利用地层本身的天然能量使油喷至地面的油井。
3、抽油机井依靠抽油机和井下有杆泵将油从地层采到地面的油井。
当前这种抽油井占主导地位。
抽油机井按照抽油杆分类为普通钢杆井、高强度杆井、玻璃钢杆井、空心杆井、电热杆井、连续杆井及其它杆柱类井。
抽油泵由抽油杆带动上下运动，抽吸井内原油，它分为管式泵和杆式泵。
管式泵是抽油泵井最常见的一种。
3.1 普通钢杆采用杆柱等级为C、D、K级的采油的油井；普通钢杆制造工艺简单，成本低，直径小，使用范围广，约占有杆泵抽油井的90%以上，按照不同的强度和使用条件分为：C、D、K三个等级，机械性能如下表所示：钢级抗拉强度MPa屈服强度MPa使用范围C620～794412轻、中负荷油井D794～965620重负荷油井K588～794372轻、中负荷并有腐蚀介质的油井3.2 高强度杆杆柱用等级为H级及以上杆进行采油的油井；H级高强度抽油杆，是用D级抽油杆经表面高频淬火处理，其抗拉强度提到1020MPa，承载能力比D级抽油杆提高20%左右，适用于深井、稠油井和大泵强采井。
3.3 玻璃钢杆杆柱中采用玻璃钢抽油杆采油的油井；玻璃钢抽油杆是由玻璃钢杆体和两端带抽油杆标准外螺纹（尺寸与普通钢抽油杆相同）的钢接头组合构成。
它具有重量轻、可实现超冲程、弹性好，抗腐蚀、疲劳性能好，没有疲劳极限等优点，因而可减少设备投资、节省能源和增加下泵深度，适用于抽汲腐蚀介质，但也因价格贵，不能承受轴向压缩载荷和高温（大于95℃），而且报废杆不能溶化回收利用，因而在一定程度上限制了它的使用。
采油工程(注水)原理
7、硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）和 铁细菌含量分析 新笔趣阁 （1）SRB和TGB含量分析 （2）铁细菌 8、滤膜系数分析 滤膜系数：指在0· 14MPa压力条件下，让 1000mL的水样通过滤膜（Φ47，孔径 0· 45μm）所需的时间的函数 MF=1000/（20t） MF----滤膜系数；t----过滤1000mL水样所 需的时间，min。 MF值是衡量水样对滤膜的对细微孔道堵塞程度 的综合性的指标， MF越大，反映的水质越好；
三、注水系统效率和能耗计算 1、系统效率
w泵机损 w网损 w节损
W入
注水站
管 网
井口
w有效
注水系统能量平衡模型图
123
--- 注水系统平均运行效率，% ----拖动注水泵电动机平均效率，% 1 2 ----注水泵平均效率，% ----注水管网平均效率，% 3 2、系统能耗 系统能耗：指每向油层注入1立方米水的耗电量 和注水泵每泵出1立方米高压水的耗电量。 （1）注入水单耗 （2）注水泵单耗
三、稳定试井
在正常注水条件下，通过提高或降低注水 压力，计算出不同压力下的稳定日注量称为 注水井稳定试井。 p Q 注水井指示曲线 Pj=Pf=Pt-Pfr+Ph V很小，Pfr近似为0。（124页下）
三水质测定方法1悬浮固体含量测定1滤膜过滤法2比浊法2悬浮固体颗粒直径测定3总铁含量分析1磺基水扬酸2硫氰酸盐比色法3测铁管法4溶解氧含量测定1测氧管法比色法5游离二氧化碳分析6硫化物二价硫含量分析1固体测硫管比色法2液体测硫管比色法7硫酸盐还原菌srb腐生菌tgb和铁细菌含量分析新笔趣阁http
采油工程
二、新井投注 经过排液----冲洗地面管线----洗井-----试注 1、排液 目的：在于清除油层近井地带的堵塞物，在井底 附近造成适当的低压带，在含油带还可以采出 部分油量，减少注水井附近油层的储量损失。 1）对于吸水能力比较差的低渗油田，均须排液； 2）对于排不出液注水井可进行压裂处理，排液； 3）对于多油层混注的井，还要进行分层排液； 4）老井采 油井转注，不必进行排液。 5）对于渗透率较大的油层，因吸水能力较好， 可以不必进行排液。但一定要排污。
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V ≥1 .2 m/ s ,
λ=0 .001
07
V2 D 1.3
=1 .74
×10-9
q2 D5 .3
(10)
V <1 .2 m/ s ,
λ=0 .000
912
V D1
2
.3(1
+
0
.86 V
7)0 .3
(11)
对于注水干(支)线流速普遍大于 1 .0 m/s , 即
使小部分 注水 干(支)流速 小于 1 .0 m/ s , 利 用式
压力 。在泵压一定的情况下 , 井口压力大小取决于 注水干线(支)线的水头损失 。 水头损失小 , 井口压 力高 , 1] :
V
=10-3
q A
=1 .274 ×10-3 ×Dq2
(9)
根据舍维列夫公式 , 对旧钢管沿程阻力系 数[ 2] :
二 、 注水系统效率的计算方法
油田注水系统是油田开发中一个重要 组成部 分 , 随着油田的发展 , 现已成为一个相互联系 、相互 依赖的体系 , 评价该系统效率 , 直接影响油田开发效 果 。 为了计算方便 , 采用简单定义 , 即注水系统效率 指注水系统范围内有效功率与输入功率之比值 , 用 百分数表示 。
从以上分析可知 , 要提高电动机功率因数和电 机效率 , 有 2 种主要途径 :一是选用高效率电机 , 针 对油田离心泵电机最好选用高效密封的水冷电机 ; 二是提高电动机负荷率 , 使电机在高效区工作 。
(二) 注水泵效率 在离心泵注水系统能量损失中 , 因泵效低而损 失的能量很多 , 占总损能量的 60 %左右 。 因此 , 提 高注水泵效是提高注水系统效率的关键 。 目前 , 注水泵效率低的原因主要是可供国内油 田选用的注水泵规格小 , 品种单一 , 而大多数油田滚 动开发 , 注水量和泵的排量不匹配 , 一般是泵的排量 大 , 注水量小 , 采用出口阀门节流 , 泵管压差大 , 导致 泵运行工况偏离高效区 。 另一方面是多台注水泵并 联运行的泵站 , 泵型单一 , 大部分注水站采用同一种 型号的注水泵 , 开泵台 数少 , 注 水量达不到地 质要 求 , 开泵台数多 , 则又各自运行在小排量的低效区 , 36
在式(12)中 , 管长和管内径是不变的 , 水头损失
主要受流量 q 影响 。在实际运行的注水管线中 , 管
线超负荷运行 , 流速超过了经济流速 , 使管段流量增
大 , 水头损失加大 。管线结垢严重 , 文留油田注水管 线结垢厚度平均 20 ～ 30 m m , 使管线内径缩小 , 水 头损失加剧 。 因而注水管线水头损失大 , 注水井井 口压力降低 , 造成了管网效率较低 , 影响了注水系统 效率 。
电机 YK1800-2/ 990 电机功率因数 cos 、电机 效率 ηc 随负荷系数 β (指电机的输出功率与额定功 率之比)变化见图 1 :
图 1 YK 1800-2/ 990 电机效率 ηc 和功率因数 cos 与负荷系数 β 的关系图
由图 1 可知 , 空载时功率 因数很低 , 一般 cos 为 0 .2 左右 。 当负载增加时 , cos 很快上升 , 当接 近额定负载时 , cos 达到最大值 。 另外 , 电动机的 效率随负荷的减少而降低 , 特别是负荷率低于 50 % 以后电动机效率下降得更快 。 因此 , 电动机的负载 是影响功率因数和电机效率的关键因素 。油田注水 系统电机与注水泵不配套 , 造成“大马拉小车”现象 , 使功率因数下降 , 电机效率降低 , 能耗加大 。
算该系统全部运行注水泵的平均效率 ;③测试和计
算注水管网效率 ;④将电机平均效率 、注水泵平均效
率和管网效率相乘 , 得到注水系统效率 。
(一) 采用测量法计算电动机的运行效率
ηc = Pc
-Po
-3I 2 R Pc
-K P c
(1)
P c = 3 IU cos
(2)
电动机的平均运行效率按式(3)计算 。
五 、 符号说明
ηc ———电动机运行效率 ; P c ———电动机输入功率 , kW ; I ———电动机线电流 , A ;
U ———电动机线电压 , kV ; cos ———电动机功率因数 ; Po ———电动机空载功率 , kW ; R ———电动机定子直流电阻 , kΨ; K ———损耗系数 , 一般取 0 .01 ; ηc ———电动机平均效率 , %; Pci ———第 i 台电动机输入功率 , kW ; ηp ———注水泵效率 ; PP ———注水泵轴功率 , kW ; qvp ———注水泵流量 , m3/ h , P1 ———泵进口压力 , M Pa ; P2 ———泵出口压力 , M Pa ; ηp ———注水泵平均效率 , %; PP i ———第 i 台注水泵轴功率 , kW ; ηpi ———第 i 台注水泵效率 , %; ηn ———管网运行效率 , %; P4i ———第 i 口注水井井口压力 , MP a ; qvji ———第 i 口注水井注水量 , m3/ h ; P2i ———第 i 台注水泵出口压力 , MP a ; qvpi ———第 i 台注水泵流量 , m3/ h ; V ———管内流速 , m/ s ; D ———管线内径 , m ; q ———管段流量 , L/ s ; L ———管长 , m ; A ———管道内截面积 , m2 ; H ———注水干(支)线水头损失 , m 。
注水系统组成复杂 , 涉及内容多 , 由定义式直接 计算其效率难度大 。 在此介绍一种常用的测试方法 进行计算 。
本测试方法以一个注水管网和所辖的 泵机组 (可能有一至多个泵机组)及注水井作为一个注水系 统进行测试和计算 。 其主要程序如下 :①测试和计 算各运行电机效率 , 并计算该系统全部运行电动机 的平均效率 ;②测试和计算各运行注水泵效率 , 并计
∑∑ ηc =
Pc iηc i P ci
(二) 采用流量法计算注水泵效率
(3)
ηp
=
(P
2
-P1)q 3 .6Pp
vp
Pp = ηc P c
注水泵平均效率按式(6)计算 。
∑∑ ηp =
P piηpi P pi
(4) (5)
(6)
(三) 注水管网效率
∑∑ ηn =
P4i qv ji ×100 % P 2iqvpi
四 、 提高注水系统效率的方法
(一) 提高注水泵效率 更换离心注水泵 , 使离心注水泵排量 , 压力与实 际注水量 、干线压力接近 , 注水泵在高效区工作 。其
第 7 卷 第 4 期 一种计算油田注水系统效率的方法 ·开 发工程·
中 DF-400-150 型注水泵 , 其泵效可达 81 %, 接近国 际先进水平 。离心泵效率降低 2 %时 , 及时大修 , 调 整泵的运行工况 , 必要时对其结构进行改造 , 确保泵 效在 70 %以上 。 通过 减少叶 轮级数 , 降 低泵管 压 差 , 减少节流损耗 , 尽可能使泵在高效点运行 。
参考文献
1 袁恩熙 .工程流体力学 .北京 :石油工业出版社 , 1980 (本文编辑 :滕春鸣 收稿日期 2000-04-25)
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FA U LT-BLOCK O IL & GAS FI ELD JU LY 2000
types and characteristic researches of po res and throats .Meanw hile , some researches in w hich classif i cation of po re st ruct ure wi th mat hem atical geology have been carried out .T he study has impo rtant effect of guidance to the research of micro -st ructure for the same ty pe reservoirs .
(7)
(四) 注水系统效率
η= ηcηp ηn
(8)
三 、 影响注水系统效率的因素
由式(8)可知 , 影响注水系统效率的因素主要有 电动机 、注水泵及管网的运行效率 , 所以从这 3 方面
赵忠贤, 1966 年生 , 1989 年毕业于西南石油学院油藏工程专业 , 现在中原石油勘探局采油一厂机关工作 , 地址(457071):河南省濮阳 县 , 电话 :(0393)4851124
(11)计算的结果与式(10)相差较小 , 且 λ值较小 , 为
简化计算公式 , 注水干线沿程阻力系数计算采用式
(1 0)。 注水干(支)线的水头损失计算公式[ 2] :
H =H 沿 +H局 =1 .15H 沿
=1
.98
×1 0-9
×
Lq2 D5 .3
(12)
其中 H局 按 H沿 的 15 %计算 。
第 7 卷第 4 期 断 块 油 气 田 ·开发工程·
一种计算油田注水系统效率的方法
赵忠贤 张兆彦 郝
(中原石油勘探局采油一厂) (中原石油勘探局采油工艺研究院)
摘 要 通过对油田注水系统效率分析 、实例计算 , 介绍了一种计算注水系统效率的方法 , 为 分析油田注水系统效率提供了依据 。从电动机 、注水泵和管网运行效率等 3 个方面 , 分析了影响注 水系统效率的因素 , 进一步提出了优化注水工艺 , 提高注水泵效率 , 合理匹配增压泵和调整注水管 网 , 增加油田注水系统效率的方法 。 该方法在文留油田应用后 , 注水系统效率提高了 2 %～ 5 %, 取 得了良好的经济效益 。
主题词 油田 注水系统效率 影响因素 方法
一 、 前 言
注水开发是现阶段油田的主要开发方式 , 也是 补充地层能量 , 提高采收率的主要手段 。目前 , 各大 中型油田开采中形成了设备完善的油田地面注水系 统 , 即由注水站 、注水管网及注水井口组成的系统 。 注水费 用在 原油生 产成本 中所 占比 例日 趋增高 。 1999 年 , 中原 油 田 吨 油 生产 成 本 中 注 水 费 用 占 20 %。因此 , 计算油田注水系统效率 , 分析影响注水 系统效率的因素 , 优化 注水工艺 , 合理匹配注 水设 备 , 从而提高注水系统效率 , 降低注水成本 , 提高油 田开发经济效益 , 显得尤为重要 。