提高油田地面注水系统效率技术研究与应用

论文摘要

注水是陆上油田的主要开发方式,它能有效地补充地层能量,提高石油的采收率。同时,注水系统也是油田的耗能大户,尤其随着油田开发进入高含水期,注水系统的能耗也越来越大。据统计,中油股份公司注水系统的平均效率大约为47.8%,油田注水系统效率比较低,能量的利用率普遍不高。因此,提高注水系统效率对油田实现节能降耗具有十分重要的意义。本文在注水系统效率现场测试、效率计算、管网分析的基础上,根据注水系统源节点与阱节点的供需协调优化原理,解决了基于系统辨识与参数估计理论分析的往复泵站特性分析数学模型求解、注水工艺参数、设备运行及结构参数对注水系统运行工况的影响规律分析、注水系统效率区域界定等一系列关键技术,建立了注水系统工况诊断分析模型。然后,在对注水系统分析研究的基础上,提出了注水系统极限效率的概念,并利用理想点法和层次分析法,分析了极限效率的计算方法,建立了注水系统效率综合评价模型。最后,结合华北油田的实际情况,对不同的注水系统提出了相应的注水系统优化方法,制定了注水系统调整改造方案。经过在华北油田六个油气生产单位应用,特别是在河一联、别古庄油田、留17注水系统的调整改造中,取得了显著的效果。与实施前年相比,华北油田注水系统效率平均提高3.8%,注水单耗平均下降0.92kW.h/m3,当年实现综合经济效益608.03万元。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 第二章 注水地面系统测试及效率计算方法
• 2.1 注水地面系统效率的测试方法
• 2.1.1 测试目的及测试内容
• 2.1.2 测试所依据的标准
• 2.1.3 注水系统同步测试法
• 2.2 注水系统地面效率计算方法
• 2.2.1 注水系统的构成及能流模型
• 2.2.2 地面注水系统的能耗分布
• 2.2.3 注水地面系统效率计算相关式
• 第三章 注水地面系统优化分析模型
• 3.1 注水系统物理模型
• 3.2 注水管网负载特性分析模型
• 3.2.1 管网宏观模型
• 3.2.2 管网简化模型
• 3.2.3 管网微观模型
• 3.2.4 模型方法
• 第四章 注水地面系统工况诊断方法
• 4.1 管网特性参数估计方法研究
• 4.1.1 数学模型与方法
• 4.1.2 管网特性参数估计方法
• 4.2 离心泵注水系统运行工况诊断分析原理
• 4.2.1 离心泵运行特性曲线
• 4.2.2 确定注水系统的工作点
• 4.2.3 界定注水系统工作区域
• 4.2.4 诊断分析
• 4.3 往复泵工况诊断分析原理
• 4.3.1 往复泵特性参数关系
• 4.3.2 往复泵特性曲线系统辨识方法
• 4.3.3 诊断方法
• 4.4 区块油田分压注水优化分析数学模型
• 第五章 注水地面系统效率综合评价方法与模型
• 5.1 注水地面系统极限效率
• 5.1.1 极限效率定义
• 5.1.2 极限效率分析目的
• 5.1.3 注水系统极限效率状态与注水系统的效率理想点
• 5.1.4 极限效率的计算步骤
• 5.2 注水地面系统效率评价
• 5.2.1 注水地面系统状态描述
• 5.2.2 注水系统评价方法
• 5.3 技术经济评价模型
• 5.3.1 相关因素分析
• 5.3.2 技术经济分析模型
• 5.4 注水地面系统可靠性分析
• 5.4.1 注水系统节点可靠性与结构可靠性的研究范围
• 5.4.2 注水系统节点可靠性分析方法
• 5.4.3 注水系统结构可靠性模型
• 第六章 注水系统综合管理软件平台
• 6.1 技术集成内容
• 6.1.1 当量管径分析法模型
• 6.1.2 注水管网经济流速分析模型
• 6.1.3 仿真、诊断技术方法
• 6.2 软件平台开发
• 6.2.1 总体设计目标
• 6.2.2 软件平台特点
• 6.2.3 软件系统框架
• 6.2.4 软件平台主要功能
• 6.2.5 软件总体技术方案
• 6.2.6 注水系统表示模型
• 第七章 现场应用及效益分析
• 7.1 现场应用情况
• 7.2 注水管线结垢状况分析方法及其效果对比
• 7.2.1 分析方法—当量管径法
• 7.2.2 河一联注水干线结垢状况分析
• 7.2.3 效果对比
• 7.2.4 河一联主干线经济流速分析
• 7.3 河一联注水地面系统效率综合评价技术应用
• 7.3.1 注水地面系统现状及存在问题
• 7.3.2 河一联注水系统能耗分析
• 7.3.3 河一联注水系统方案制定
• 7.4 别古庄油田地面注水系统调整改造方案
• 7.4.1 别古庄油田注水系统现状
• 7.4.2 古一注、古二注目前系统效率及能耗分析
• 7.4.3 别古庄油田深度开发及储气库建设对注水系统的调整需求
• 7.4.4 古一注水站地面改造方案设计
• 7.4.5 古二注水站地面改造方案设计
• 7.5 技术经济效益分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢