注水地面工程

注水地面工程

注水地面工程

一、注水站

注水站是注水系统的核心部分，其作用是担负注水量短时储备、计量、升压、注水分配和水压监控等任务。（一）规模的确定

设计注水站规模主要以该站管辖范围的注水量及用水量为依据。

洗井水量Qx，洗井周期按60d 计算，以洗井强度为25～30m3／h 计。注水站所辖井不足60 口，仍按每天洗一口井计。除式中所给水量，以及个别油田有部分注水窜到油层外，这部分水量由地质部门给出。（二）注水压力的确定

注水压力应根据“油田开发设计”中提供的注水压力进行规划设计。

（三）站内工艺流程

根据水源来水水质可分为单注流程和混注流程。单注流程是指单注清水、含油污水或其他水。混注流程是指注两种或两种以上混合水，一般是清水和含油净化污水混注。注水主流程基本形式。

1．注水罐有以下作用

（1）储备作用：为注水泵储备一定水量，防止因停水而造成缺水停泵现象，其有效容量应按该站日最大用水量4～6h 计；

（2）缓冲作用：避免因供水管网压力不稳，影响注水泵正常工作及其他系统的供水量及水质；

（3）分离作用：水中较大的固体颗粒物质、沙石等，可沉降于罐底，含油污水中较大颗粒的油滴，在流速减小后可浮于水面，便于集中回收处理。

2．拖动注水泵的大中型异步电动机

这些大中型异步电动机需设润滑系统和冷却系统等。润滑系统：主要是润滑电动机和注水泵的轴承。包括润滑油泵、油箱、过滤器、冷却器和缓冲器等。冷却系统：对注水泵机组和润滑油冷却器进行冷却。除采用空气冷却的电机外，一般还需采用水冷系统，水冷系统分直流冷却和循环冷却两种。

3．加药系统流程

当清水和含油污水混注时，为防止注水泵和管网结垢、腐蚀等，在水罐进口处加阻垢剂、杀菌剂、除氧剂等药剂。加药系统由溶药池和加药泵组成。加药间应有通风设施，保证操作人员的卫生要求。

4．注水罐密闭隔氧系统

注水罐目前采用的方法有氮气密闭、柴油密闭、天然气密闭等，还有一种隔气膜密闭隔氧的新技术开始应用。这些方法应根据具体情况具体应用。若用柴油密闭方法，则密封柴油一般选用0 号柴油，覆盖厚度为20～30cm 。注水罐密闭隔氧示意图。

二、注水泵机组

（一）注水泵机组类型的选择

当前注水泵机组主要有三种类型，即电动离心泵机组、电动柱塞泵机组和燃气轮机驱动的高速离心泵机组。这三种注水泵机组各有利弊，因而，必须根据各油田的情况确定。

（1）电动离心系机组优缺点：效率较高、排量大、运行平稳、操作简便、维修工作量小，价格便宜，相对排量来说，占用空间小，只需小的净正吸入压力，流量可相对于压头的改变自动调整，磨损小。但当注水量小、扬程较高时，效率较低。适合注水量大的油田注水。

（2）电动柱塞泵机组优缺点：效率高，排量小到中等，在给定转速下，排量不变，但质量大，实体尺寸大，吸入和排出管线中产生脉冲式振动，要求高的净正吸入压力，易受磨损，维修工作量大、周期短。适合注水量小，注水压力高的油田注水，特别适合小断块油田的注水。

（3）燃气轮机驱动高速离心泵机组优缺点：排量大，扬程高，效率高，热能利用率高。但技术要求高，操作维修复杂。一般情况下，我国油田注水泵工作压力在16MPa，单泵排量在50 ～400m3／h时，选用多级离心泵；单泵排量在50m3／h 以下时，可选用柱塞往复泵。

（二）常用注水泵技术性能

1．多级离心泵

（1）国外离心注水泵：

国外中比转数的多级离心泵都在向大排量、高转数方向发展，泵效有些已高达82．5％以上。如德国KSB 制造的HDV150X5，80CHTA，5H－DSRS，12X18CA，20X25CA，法国苏尔寿制造的HPT 型、HET 型，英国的FKCF32，美国的104—J 型，日本的GCM —CH ，BGM —CH ，原苏联的n3380—185，n3270—150，ЦHC 型。

（2）国内常用高压离心泵：

①D300－150，D250－150 型离心泵：离心泵技术性能参数，D250－150，D30－150 离心泵性能曲线。

②D280—160A 型高心泵：大庆总机厂生产，技术性能参数。

③DF 型离心泵：浙江瑞安水泵厂生产的离心泵技术性能参数，其转速均为2950r／min，叶轮外径均为312mm 。

④水平电泵：水平电泵为一新型注水泵，特别适应低渗透油田注水的需要，有101 系列、130 系列、168 系列常压注水电泵。

⑤增压注水泵：天津荣亨集团总公司芦台石油机械设备厂生产的增压注水泵，该泵要求进水口压力10～

20MPa。

2．常用柱塞泵机组

油田注水常用柱塞泵机组性能参数。

（三）注水泵配套的大型电动机

1．水冷式注水用电动机

有5 种类型，可按与泵的匹配特性选用，其技术参数见表4－1－16。

2．YK 型注水用大型电动机

（四）新型注水泵机组

目前，国产燃气轮机机组有WP6G—SB 型和湘江机器厂生产的WJ6G 型系列，国外燃气轮机有美国Solar 公司Mars，美国Clark 公司DC900，英国Ruston 公司TA，TB 系列，挪威的KG 系列等。

三、注水管道

（一）注水管道的水力计算

注水管道的水头损失，包括沿程水头损失和局部水头损失。

1．沿程水头损失可用式（1－20）计算：

2．局部水头损失：

管网的水力计算可采用试算法，一般先设定各段管径，然后利用钢管水力计算表进行计算。计算技状管网水头损失时，应选择水头损失最大或可能最大的有代表性管段，这种管段通常是指管段长，管径较小的分支管。在被选择管道上各段的水头损失之和，不得大于总水头损失的要求。有的管道需要做两条以上管道的计算，以便选择合适的管道。

4．注水管道水力计算应注意事项：

（1）注水与洗井水合一管道计算支管流量时，除最后一口井外，应采用注水量加洗井用水量。

（2）洗井时邻井压力下降值应小于0．5MPa；

（3）最不利一条注水管的总压力下降应小于1．0MPa；

（4）按公式计算或用水力计算表查得管内径后，应按标准管径结合实际进行修正。

（二）注水管道经济流速的确定

各种规格的管道在通过不同的流速时，其运行费用不同。当管道流速大时，阻力大，耗电多；当管线流速小时，阻力小，耗电少，但基建折旧费用高。我们称管道总费用最低时的流速为经济流速，这时的流量叫经济流量。

计算年运行费用来计入工资及维修管理费等，水头损失按注水管道的水力计算有关公式计算。

（三）确定注水管网最远点水力压降值的原则

注水管网最远点水力压降限定值，即在注水系统正常运行的情况下，注水成本最低时，高压水输送到最远点的压力下降值，就是注水管网最远点水力压降的限定值。注水管网最远点水力压降限定值，其实质是确定注水站的规模，管辖范围问题，尤其是一个油田或一个区块，注水管道连接成片，由几座或十几座注水站同时供水时。涉及因素多，使问题复杂化。

1．确定合理的注水站规模

注水站的能力，与选用的泵型、泵的性能、泵数有关：

（1）单井注水量较小，注水压力较高的油田，选用柱塞泵为宜；反之，选用离心注水泵。

（2）泵的流量应能满足注水、洗井及井下作业用水的要求。

（3）泵的扬程应能满足该站管辖范围内大部分注水压力较高层段注水的需要（少数注水压力更高的注水井，可采用单井增注的措施解决）。当辖区内注水压力相差较大，同一类压力注水井的注水量足够一台泵的流量时，亦可采用分压注水流程。

（4）一般离心泵的流量大，泵效就较高，电动机的效率亦较高。根据上述几点和使用经验，注水站的大小，宜选用3～4 台注水泵为宜，使其管理、维修、运行和基建折旧费用最低，这就为确定注水管网最远点水力压降限定值奠定了基础。

2．注入水的输送距离

站外注水管网的大小、长短，也直接影响注水成本。主要考虑以下几点：

（1）按经济流速计算注水管道的输送能力，并应考虑在单管注水流程条件下，一口井洗井时的压力波动，不影响其他井的正常注水；

（2）注水管网的总压降，加上注水井口注入压力，这等于或接近注水泵在高效区的输出压力，这时端点井的总压降，就是该管网水力压降的限定值。对于一座特定的注水站，最远水力压降的限定值，同样可以归结为在一定条件下对管网年总费用求极值的问题，换句话说，在最经济的的管径组合下管线的水头损失之和，就是注水管网最远点水力压降的限定值。

根据《油田地面建设规划设计规范》和《油田注水设计规范》，一座注水站所辖的范围不宜大于30km2，并且从注水站到端点井的水力压降不宜大于1MPa。