海上油田开发初期注水系统优化浅议

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摘要：注水开发是海上油田开发的重要手段，离心式注水泵是海上油田注水开发重要设备之一。以某海上油田为例，在油田开发初期，由于开发评价井的临时调整，原设计的注水井钻完井计划的延后或取消，导致投产前期较长一段时间内注入量远低于单台注水泵最低排量，无法满足油田正常注水泵运转注入要求。主要从制约油田注水主要问题入手，通过对注水泵、流程的重新设计校核及改造，达到解决开发初期注水井小排量注入问题，以实现油田开发初期地层注水及地层能量的有效补充，从而提高地层原油的采收率。

关键词：注水开发；设计改造；开发初期；地层能量

1研究背景

为了使油田保持较高的生产水平，并在较长的时间内实现高产稳产，油田往往采取早期注水保持地层压力的方式进行开发注水[2]。本文以某海上油田为例，该油田地饱压差小并且水体能量有限：地饱压差为3.5MPa，根据地震储层追踪和地质分析，除少部分井区有一定的水体能量（20倍），其他区块的水体倍数较小（4~10倍）。从油藏数值模拟的研究结果看，主体区在衰竭开发时，地层压力下降较快，气油比急剧升高。因此，推荐该油田早期注水，投产半年到一年内即投注，油田注水指标预测表如表1所示。

2油田注水工艺流程简介

2.1油田工艺流程简介

该油田定位为计量、集输平台，不设油气处理设备。各油井的流体、来自测试分离器、闭式排放罐的流体在生产管汇汇合后，利用井口余压通过12″、8.8km管线混输送至下游的原油处理系统进行集中处理，海管外输压力3500kPa（a）。油田工艺流程示意图如图1所示。其中，平台注水系统设置3台注水泵（额定排量为150m3/h，2用1备），3台注水泵过滤器（额定处理量为300m3/h，2用1备），1个注水海管收球筒及注水管汇，水源则由上游中心平台水源井供应。

2.2油田注水泵生产模式

根据油田的注水指标预测情况，注水泵的逐年生产模式如表2所示，2021年注水量较小，仅需要开1台注水泵；其余年份需要开2台注水泵。注水泵流量调节方式为出口阀调节和回流调节，注水系统调试期间仅需对注水泵、注水海管等相关注水系统设备、管线进行调试，投产初期不投用。

2.3存在问题及原因分析

根据上述油田注水指标以及注水泵额定排量参数等内容可知，油田原注水泵设计排量150m3/h，先期注水井配注量为500m3/d，所需注水瞬时量为20.8m3/h。而根据注水泵的设计要求，最低排量为70.8m3/h，最低日注入量为1700m3，因此，油田开发初期注水系统所面临的问题是注水井的日注入量远低于注水泵的排量要求，不能满足注水泵单台运行的工况，需要对注水泵进行改造[3]，使其能够适应油田开发初期注水量较低的工况。

3油田注水工艺优化及应用效果

3.1注水泵及流程改造优化设计

为实现注水泵安全运行并满足油田投产初期内注水井配注量较低的要求，特提出注水泵及流程适应性改造。经设计计算并校核，注水泵A泵单台更换为排量70m3/h的泵，注水泵回流管线尺寸按照单台最大流量泵（150m3/h）全回流设计，经计算回流管线尺寸为6寸（流速3m/s），为防止因回流流量过大而导致水温升高，在泵出口回流管线上设置高温报警和高高温停泵即可满足改造使用要求。按照设计对平台注水泵及泵出口部分流程进行优化调整，以满足油田开发初期的生产需求[4]，现场施工改造设计如图2、图3所示。

3.2应用效果

油田注水泵及注水流程经过优化改造后，注水泵的额定排量由150m3/h降为70m3/h，通过现场测试运转及功能实验，各项运行参数如表3所示。从表3可以看出，改造后注水泵各项运行参数运行平稳且均在有效设定运行参数范围之内，满足当前较小注水量的工况要求。通过注水泵及流程优化改造，不仅解决了改造前由于单台注水泵最低排量仍大于注水井注入需求而导致的制约地层欠注等问题，同时，通过改造后对注水泵的出口设置回流及排放流程，满足不同注入要求下注水井配注量调整功能并兼具注水泵出口至原油生产管汇及下游混输海管的掺水、油水井及流程冲洗等功能，达到降低混输海管低温析蜡量、油井地面流程结蜡热冲洗、油水井措施作业提前循环洗井等一系列效果[5]。

4结论

1）此次优化改造，使注水泵及注水流程的综合使用性能得以充分释放提升，既能满足开发初期生产阶段注水量较低的注入要求，同时还能实现注水流程回流调节时多功能使用用途，满足现场安全生产使用需求。2）油田开发生产初期因随钻情况变化而导致初期注水量远低于预期无法实现顺利注水时，可为类似问题油气田提供经验及借鉴。

作者:胡松 单位:中海石油（中国）有限公司天津分公司辽东作业公司