注水系统仿真优化技术的应用

【摘要】自新民采油厂注水系统投入使用以来，已经有了很多针对注水系统节能降耗的措施和方法，但还是存在着注水效率偏低、注水单耗较高、完不成配注量等现象。近年来，新民采油厂开展了注水系统数字化仿真优化研究，通过现场实验证明此项技术实施容易、效果明显，为今后在吉林油田注水系统开展数字化仿真优化研究打开了良好局面。

【关键词】节能降耗 仿真优化 注水系统

吉林油田新民采油厂通过近二十多年的发展，已经形成了自己独具特色的一套注水系统。但是大部分都是局部的调整和改造，并没有整体的仿真和优化，注水系统的效率并没有明显的提高，尤其在局部区块欠压、久注等现象有越来越严重的趋势。特别是注水能力分配不均，注水泵运行效率都很低，通过对注水泵的测试发现：离心泵的运行工况并不在泵特性的高效区。针对这些突出问题，寻找发生原因，找出有效的节能降耗措施。

1 注水系统能耗现状

新民采油厂共有4个注水站。其中联合站和民七队注水站联网运行，管辖380多口注水井，每天的出水量都在一万方左右，且站内没有节能措施，完全是依靠人们的经验来调整泵出口阀门来控制泵的压力和出水量。通过联合站和民七队日出水量和单耗情况可以看出，新民采油厂注水系统的单耗偏高，超过了吉林油田注水的平均单耗5.5KW. h/m3。

2 注水系统优化技术

为了准确判断新民注水系统单耗高的根本原因，编制了注水系统仿真运行优化软件，利用该软件可以分析新民采油厂注水系统运行过程中注水泵的工作状态、注水量、单井注水半径以及能耗等情况。

2.1 基础数据需求

运行此软件需要大量基础数据做支承，包括管网的静态数据、注水泵测试数据、注水量、注水半径、注水速度和注水时间。

2.2 软件运行步骤

2.2.1 注水管网系统图形建模研究

建立注水管网系统的数据建模作为整个采油厂注水系统仿真优化的基础。这套数据模型的建立可以提供一个动态的人机交互的修改管网模型的方式。

2.2.2 注水系统仿真研究

在建立了管网结构模型和系统仿真模型的前提下，调出当日注水井和注水站的生产数据，模拟计算出注水管网各段的管线压力损失、各节点处的压力和流量，并实现系统的模拟运行。

2.2.3 注水系统运行优化研究

在原有的管网情况下，应用仿真理论和方法进行站排量优化、确立开泵方案和运行参数的优化，实现注水系统的最优化运行。

2.2.4 注水管网技术研究

完成所有注水站管辖的注水半径搜索，确定各个注水站所波及注水区域的管网系统布局改造方案，优化计算管网系统中新增以及存在问题管线的参数，达到修正管网结构的目的。

3 调整改造

通过对新民采油厂注水系统完整的仿真运行优化及针对性分析，注水系统存在以下主要问题：

3.1 注水系统注水半径不合理

2008年6月新民采油厂注水系统生产数据仿真优化后，发现联合站的注水半径过长，造成了联合站到端点井的压力损失过大。

3.2 注水系统注水量分配不合理

具体研究了新民采油厂注水管网后，利用仿真优化技术重新调整注水系统，主要是改变两站的排水量来优化各站的注水半径，从而实现减少消耗，提高注水效率，降低能量消耗。

增加民七队注水站的排量便能改变注水半径。改变后的结果使民-联注水站的注水半径得到了明显改善，两站进行优势互补，使各自所辖的注水井得到了充分注水。最终两站注水量汇集于16#配水间，民-联注水站到端点井的最大压力损失由原来的0.683MPa降为 0.383Mpa。虽然民七队注水站到端点井的最大压力损失由原来的0.309Mpa增至0.334Mpa，但是增幅不大，平均值由原来的0.496Mpa降为0.359Mpa，下降了0.137Mpa。通过更深一步的研究分析，注水能耗有了明显下降，注水效果有了明显的提高，而离心泵的有效率也有了相应的提高。实现了：一让泵出口水量符合优化值；二注水泵在特征曲线的高效区工作；三达到节能降耗的目的。

4 现场试验结果

在2009年4月份在新民采油厂进行了现场试验，通过连续三天运行和调、测试，每天电能消耗减少4000KW.h以上，每天创造经济效益2000元以上。确保民七队注水站每天供水4000 m3，继续提高民七队供水能力，可使民-联注水站获得每天6000多方的供水量。既节省了部分电能，又保证了离心泵在高效区正常运转。

5 结论及应用效果

（1）仿真优化技术是一项准确度高、操作简便、推广性强的新技术。2008年新民采油厂注水系统的效率提高了4个百分点，单耗下降了0.5KW.h/m3，实现年节电162×104 KW.h，年节约运行费用81万。

（2）2009年红岗、新木、扶余、新立等采油厂推广应用了注水系统仿真优化技术，在仿真运行优化结果的基础上，对四个采油厂注水系统进行了节能调改和运行方案调整，现四个采油厂注水系统可实现年节电385.2×104 KW.h，年可创收效益192.6万元。

（3）为了更好地指导油田注水系统节能调改和运行方案调整，2010年继续在乾安、长春、英台等采油厂和松原采气厂进行推广。

作者简介

李忠江，1971年出生，男，大庆石油学院采油工程专业毕业，本科。现从事行政管理工作。