关键词：油田注水；生产系统；管理技术
1、油田注水系统的概述
1.1注水开采作用
当油田经过一段时间的开采过后，会使得地下断层里的石油储备量下降，不足以产生充分的压力，使原油被开采出来。这时，需要人为向地层的内部注水驱油，从而达到增强地下油层压力的目的，以辅助原油的开采工作。目前通过注水的方式进行原油开采的技术经过多年的发展已经较为成熟，广泛地应用于各大油田的石油开采过程中。
1.2注水工作概述
油田注水在油田的开采过程中起着关键性作用，并且油田注水系统也相对较为复杂，因此，必须做好油田注水系统的管理工作。具体的工作流程为，首先对水采取前处理，使用注水设备将水从注水井输送至地下的油藏，从而使油藏朝着采油井运动，这时使用采油设备开采石油，在对开采的油水混合物进行分离处理，将水送入污水处理池中处理，实现水的循环利用。整个流程较为繁琐，需要加大管理力度，确保每个环节的进行满足要求。
2、油田注水的作用
油田开发的目的是从地层中开采出具用工业价值的原油。油田可以只利用油层的天然能量进行开发，也可以采用保持压力的方法进行开发。当利用天然能量开采一段时间后，地层压力就会降低，原油的产量随之降低。为了稳定原油产量，就必须保持地层压力相对稳定。目前，很多国家对如何保持地层压力都在理论上和工艺上做了大量的研究。到目前为止，已经在油田上使用的，且技术比较成熟的有注水、注气、注蒸汽和火烧油层等。相比于其他开采工艺，注水开采有其很多优点，首先，注水开发的水源比较容易解决，附近的河流、雨水甚至生产井的产出水都可以作为水源，使用成本低；其次，油、水不互溶，用水做为排油介质效果相当理想；另一方面，水在注水井筒的水柱本身就有一定的压力，可以减小地面注入压力，降低注入成本。水注入油层后，水在油层中具有扩散能力，使油层保持相对高且比较稳定的地层压力，由于地层压力高于油藏的饱和压力，天然气就会全部溶解在原油里，减低原油粘度，有利于原油流动。这样，即使地层原油在不断开采，地层压力也得到及时的补偿，是原油一直处于相对高的流动速度，从而使更多的原油流向井底，较多的地层储量被开采，即提高了油田原油的采收率。如何通过控制注水量和控制出水量使地层压力保持稳定，油田达到高产稳产的目标，也就是如何实现用“控水”来实现“稳油”。这就要对高含水油层进行控制，防止水对高渗层的冲刷，通过控制油层的注水量，有效控制注采水量的增长幅度。要达到上述目的，就要正确运行整个注水系统，保证系统内的压力和流量，具有最适当的分布。随着油田的不断开发，油田的注水系统在稳产、增产中的作用也越来越突出。
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3、油田注水开发监测与管理内容
油田注水开发监测与管理的作用是提供控制作业和获得最大可能经济开采所必须的论据、信息和资料，这就意味着油田注水开发监测与管理是一个综合的大系统。注入水经过水处理设备、注水井、油藏、生产井、污水处理设备完成了一个大循环。注入水和地层油的变化以及流过的设备以及地层就构成了油田注水开发监测与管理系统要研究内容。注水站：注水站要接收水源来水；连续、稳定的泵出高压注入水；水质检测合格和简易处理；注水干线计量等工作。注水站主要设备包括：储水罐，主要用来储备水，起到储备作用（为注水泵储备一定量的水，防止因停水而造成的停泵）、缓冲作用（避免因供水管网压力不稳定而影响注水泵正常工作及其他系统的供水量及水质）、分离作用（可使水中较大的固体颗粒物质、砂石等沉降在罐底，含油污水中较大颗粒油滴浮于水面，便于收回处理）；高压泵组（多级离心泵或柱塞泵），其作用是给注入水增压；流量计，计量水量；分水器，向各配水间分配水。配水间：将注水干线来水通过分水器分流到配水间所辖各注水井；完成单井注水量，注水压力的计量和控制。其主要设施有：分水器、正常注水和旁通备用管汇、压力表和流量计。一般配水间分为单井配水间和多井配水间两种。注水井：注入水从地面进入地层的通道，井口装置与自喷井相似；不同点是无清蜡闸门，不装油嘴，同时承受高压。在注水井井口有一套控制设备，它起的作用有：悬挂井内管柱；密封油套环形空间；控制洗井和注水方式，如正注、反注、合注、正洗、反洗和进行井下作业。除井口装置外，注水井内还根据分注、合注、洗井等注水要求下有相应的注水管柱。
4、油田注水地面系统优化
油田注水开发系统比较庞大并且很复杂，必须先对此系统进行分解，化为比较简单的子系统进行研究。因此必须引入压力谷的概念。油田大型注水系统是一个巨型的力学系统，它具有典型的非线性性质，线性化近似是不适合这样一个大系统。一般文献中介绍的非线性优化方法也不适合解这么庞大的系统。为找出合理有效的系统优化方法，我们分析了系统的整个压力分布。注入水由注水站流出，经过管网，进入配水站，这一过程中有一部分压力在管网中被消耗，所以到了配水间，压力是下降的。由于注水站的压力较高，从而形成了压力峰值，而配水间的压力较小，就向下凹陷。把注水站和配水间的压力连接起来，就呈现出高高低低的分布，犹如山谷。这种山谷形压力分布我们形象的称为“压力谷”。在注水系统研究中，引入压力谷概念很关键，它是注水系统子系统划分和整个系统优化中最重要的内容。压力谷有一个基本性质，即：在压力谷内的配水间的流量只与与他直接相连的“谷”边上的注水站有关，而与其压力谷外的注水站没有直接关系，当然此处假定各个注水站提供的压力是相近的或者相同的。这很容易用水力学原理加以证明。按照压力谷的概念，将整个大系统划分成N个子系统，如果将整个系统进行了最优化，则根据最优化原理得，只要某一级系统的以后的系统的关联是最优的，那么剩于的系统肯定是最优的。
结语：油田注水开发生产系统是一个复杂而且庞大的系统，涉及的设备多。各设备是否正常运行，主要靠观察相运行关参数是否正常；同时，油水井以及地层情况需要通过压力、温度、流量等参数来表示。所以，要了解一个油田注水开发生产系统，必须对生产设备的运行参数以及生产过程中的生产数据做一实时监测。数据实时监测系统通过对现场生产数据的实时采集、实时传输，让工作人员在办公室内就能对整个系统的运行情况实时了解。对实现油田注水开发的自动化、数据采集的准确性、现场的安全性及加强现场事故应急处理等具有非常重要的意义。
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论文作者:王磊
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第4期
论文发表时间:2020/4/22
标签：油田论文; 压力论文; 系统论文; 地层论文; 油层论文; 原油论文; 作用论文; 《工程管理前沿》2020年第4期论文;