一种计算油田注水系统效率的方法

采油工程基本知识库一、油水井基本知识1、油井总井数所有自喷井、抽油机井、电潜泵井、螺杆泵井和采取其他方式抽油的井的总和。

反映整个油田的油井总数量。

油井总井数是由开井数、关井数组成。

关井数包括计划关井数、停产井数、待废弃井关井数。

其中，待废弃井指已向股份公司申请报废，但尚未批复的油气水井，视同计划关井（此类井数很少）。

指在没有特殊指明的情况下，油水井总井数不包含已废弃井及其再利用井。

2、自喷井利用地层本身的天然能量使油喷至地面的油井。

3、抽油机井依靠抽油机和井下有杆泵将油从地层采到地面的油井。

当前这种抽油井占主导地位。

抽油机井按照抽油杆分类为普通钢杆井、高强度杆井、玻璃钢杆井、空心杆井、电热杆井、连续杆井及其它杆柱类井。

抽油泵由抽油杆带动上下运动，抽吸井内原油，它分为管式泵和杆式泵。

管式泵是抽油泵井最常见的一种。

3.1 普通钢杆采用杆柱等级为C、D、K级的采油的油井；普通钢杆制造工艺简单，成本低，直径小，使用范围广，约占有杆泵抽油井的90%以上，按照不同的强度和使用条件分为：C、D、K三个等级，机械性能如下表所示：钢级抗拉强度MPa 屈服强度MPa 使用范围C 620～794 412 轻、中负荷油井D 794～965 620 重负荷油井K 588～794 372 轻、中负荷并有腐蚀介质的油井3.2 高强度杆杆柱用等级为H级及以上杆进行采油的油井；H级高强度抽油杆，是用D级抽油杆经表面高频淬火处理，其抗拉强度提到1020MPa，承载能力比D级抽油杆提高20%左右，适用于深井、稠油井和大泵强采井。

3.3 玻璃钢杆杆柱中采用玻璃钢抽油杆采油的油井；玻璃钢抽油杆是由玻璃钢杆体和两端带抽油杆标准外螺纹（尺寸与普通钢抽油杆相同）的钢接头组合构成。

它具有重量轻、可实现超冲程、弹性好，抗腐蚀、疲劳性能好，没有疲劳极限等优点，因而可减少设备投资、节省能源和增加下泵深度，适用于抽汲腐蚀介质，但也因价格贵，不能承受轴向压缩载荷和高温（大于95℃），而且报废杆不能溶化回收利用，因而在一定程度上限制了它的使用。

采油工艺技术指标计算方法一、机械采油指标的确定及计算方法1、指标的确定通过研究分析石油行业、集团公司、油田公司的相关标准、规范及要求，经论证优选，计划以石油行业标准《抽油机和电动潜油泵油井生产指标统计方法》（SY/T 6126-1995）为基础，参考其他相关标准及规范，确定出采油工艺指标12项：油井利用率、采油时率、泵效、检泵周期、抽油机井系统效率、平衡度、冲程、冲次、抽油泵径、泵挂深度、动液面、沉没度、动态控制图上图率，具体见下表。

机械采油指标论证确定结果表2、指标的计算方法（1）油井利用率油井利用率指油井实际开井数与油井应开井数的比值。

%100⨯-=yz x c n n n K …………………………（1） 式中：K c ——油井利用率，%；n x ——开井数，口；n z ——总井数，口；n y ——计划关井数，口。

注：① 开井数指当月累积产油达到1吨以上（含1吨）的油井（含在册捞油井），当月累积伴生气达到1千立方米以上（含1千立方米）的油井，为采油开井；② 计划关井包括测压或钻井关井，方案或试验关井，间开井恢复压力期间关井，油田内季节性关井或压产关井；③ 油井利用率按月度统计，季度油井利用率按季度最后一个月（即3月、6月、9月、12月）的油井利用率为准，半年油井利用率以6月的油井利用率为准，年度油井利用率以12月的油井利用率为准。

（2）采油时率采油时率指开井生产井统计期内生产时间之和与日历时间之和的比值。

%100⨯-=∑∑∑r w rr D D D f ……………………（2） 24∑∑=L w T D (3)式中：f r ——采油时率，%； ∑r D ——统计期内统计井的日历天数之和，d ；∑w D——统计期内统计井的无效生产天数之和，d ； ∑L T——开井生产井累计停产时间，h 。

注： ①采油时率统计基数为所有开井生产井，其中新投产井在投产第一个月不予统计。

②开井生产井累计停产时间包括停电、洗井、停抽、维修保养、测压停产等时间。

油田注水工艺技术注水是提高油田开发水平，保持油藏能量的主要手段，是保持油田稳产的主要措施。

本部分收集汇编了注水名词、分层配注、分层测试、注水水质、注水井洗井、水质化验、计量仪表及注水井管理等七方面内容。

通过本部分的学习，可使采油工了解注水的目的及作用，掌握注水的全过程，懂得注水工艺和有关注水设备的性能，学会日常生产操作以及常见事故的预防、判断和处理，并能充分利用注采关系，进行油水井动态分析，提高幽静挖潜措施。

一、注水井名词1 什么是注水井？答：用来向油层内注水的井叫注水井。

2 什么是水源？答：在注水过程中，要用大量的水。

因此，常用河水、湖水、海水、地下水及含油污水作为注入水的来源，简称水源。

3 什么是水的净化？答：将地面水或地层水在注入油层以前，必须进行处理，使其符合注入水标准，这种处理水的措施叫水的净化。

4 什么是注水站？答：为了将水源的水或经过水质处理后的水加压外输，以满足注水的压力要求，必须有一套设备，安装这些设备的地方叫注水站。

5 什么是配水间？答：控制和调节各注水井注水量的操作间叫配水间。

配水间分为多井配水间和单井配水间。

多井配水间可控制和调节两口井以上的注水量；单井配水间只控制和调节一口井的注水量。

6 配水间的设备主要有哪些？答：分水器、流量计及辅助设备。

7 分水器有哪几部分组成？答：由总闸门、汇集管、孔板法兰、上流阀门、下流阀门和泵压表组成。

8 有一cyb-150型注水井口，150表示什么？答：表示井口的工作压力是15个兆帕。

Cyb-150井口的实验压力为工作压力的2倍即为30兆帕。

9 什么是试注？答：新井投注或油井转注的实验与工程叫试注。

10什么是转注？答:注水井通过排液和洗井达到井筒清洁并水质合格时，开始转入注水叫转注。

11什么是正注？答:从油管往井内注水叫正注。

12什么叫反注？答:从套管往井内注水叫反注。

13什么叫合注？答:从油管和套管同时往井内注水叫合注。

14什么叫笼统注水？答：在注水井上不分层段，在相同的压力下的注水方式叫笼统注水。

注水系统效率测试方法及提升方法研究摘要作者在2015年1-9月份完成了25站次的系统效率测试分析，重点针对S厂铜庄、欧北、王龙庄、天95、秦3等注水站开展了系统效率提升相关措施，主要的措施有变频器参数调整、注水泵排量改小、注水泵运行时段调整、注水管网沿程损失控制、降低部分单井注水压力等。

采取措施实施后，S厂系统效率由2015年年初的43.7%，提升至目前的47.4%，上升了3.7%。

单位注水能耗由2015年年初的8.45KWh/m3，下降至项目实施后的7.56KWh/m3。

通过实际能耗测算对比，S厂能耗1-12月份节约18.94万KWh。

关键词：注水，系统效率，测试，节能1 概况1.1 生产情况截止到2015年8月底，S厂共有注水站17座，注水泵27台，均为柱塞式往复泵，总装机容量1659KW，设计注水能力117.57×104m3/a，实际注水量水平37.8×104m3/a（含回填11.8×104m3/a）。

另外，有秦3、欧庄、潘庄、花园、桃4、程6、关11、天33、王14、天92等10座零散区块注水站。

1.2 注水系统效率状况2010年至2014年，注水站由9座增加至17座，注水井由43口增加到68口，注水量由33.7×104m3增加到38.6×104m3。

2014年较2010年增加注水耗电19.4×104KWh。

注水单耗和注水标耗基本平稳，注水系统效率由59.3%下降到46.4%。

表2 2010-2014年间注水系统效率变化情况2 影响注水系统效率原因分析对影响注水系统效率的原因分析是开展系统效率提升工作的重点。

从2014年3月以来，开展了大量的系统效率测试和分析工作，发现和掌握了影响S厂注水系统效率的几个关键因素：2.1 大马拉小车现场普遍，泵机组自身损耗大。

2015年上半年，S厂主要注水站在用注水泵总装机容量约为868.5KW，而实际运行时功率合计约为337.23KW，平均负载率为38.82%。

浅析油藏注水开发技术摘要：注水开发是各油田常用的采油开发措施。

不同性质的油藏或区块，从油田地质特征出发，选择合理的注水方式，有利于发挥本油藏或区块的能力，提高油藏采收率，获得最大的经济效益和社会效益。

本文介绍注水开发原理，注水方式，影响油田注水开发效果的因素，提出改善油田注水开发效果的有效途径。

关键词：注水开发是油田开发过程中的一项重要采油技术。

然而，在实际的原油注水生产过程中，由于注入的液体与储层岩石、矿物和储层流体不匹配，往往会造成地层堵塞。

这将导致注水井吸水能力降低，注水压力升高。

水中的腐蚀性气体和微生物也会对设备和管道造成腐蚀，不仅会增加采油成本，还会加剧油藏的堵塞。

因此，在油田注水开发过程中，应注意开发技术应用中的相关问题，在结合油田地质特征的基础上，提高注水开发技术的应用水平。

1 注水开发技术的概况1.1 技术原理注水采油是指在证明依靠自然能源进行采油不经济或不能维持一定的采油率时，通过人工向储层注水来维持或补充储层能量来开采原油的一种方法。

注入的水将原油从储层中排出。

从而降低了石油开采难度，提高了油井产量和油藏采收率。

油田注水是油田生产过程中最重要的工作环节之一。

它不仅能有效补充地层能量，提高开发速度，提高原油采收率，而且能保证油田高产稳产。

注水技术可以提高油井的产量和采收率，具有良好的经济效益，是现代油田的主要开发方式。

1.2 技术分类根据注水时间，注水技术可分为三种类型：超前注水、同步注水和延迟注水。

先进注水是指在油井投产前注入注水井，含油饱和度不低于原始含油饱和度，地层压力高于原始地层压力，建立有效驱替体系的注采方法，提前注水可以使地层压力保持在较高水平。

同步注水是指在油田进入生产阶段后的短时间内注水，使地层压力保持在饱和地层压力以上，使油井具有较高的生产能力，有利于保持较高的采油速度，实现长期稳产。

滞后注水是指利用天然能源对油田进行初次开采。

当天然能源不足时，进行注水二次开发。

基于Pipephase的油田注水系统模拟摘要：油田注水系统是油田能耗大户，其能耗一般占油田生产开发能耗的1/3以上。

随着国内大部分油田开发进入中后期，注水量越来越大，注水管网也越来越复杂，其调度管理难度也越来越大，仅凭原来的人工管理模式已经无法满足生产要求，为此，国内油田都开展了不同程度的计算机仿真及优化调度研究和应用。

关键词：Pipephase；油田；注水系统；引言与此同时，随着油田的开发，油田通常采用喷水控制方式生产。

油轮注射剂可以有效补充地球能源，增加石油利润，从而确保石油生产和生产。

油田集输系统是一个复杂、海量和非线性流体网络，由多个加油站、集输池、配线柜、连接点和高压管道管路的环形或分支拓扑组成。

直接或通过控制、微调和测量集水区，将水处理流程从集水区输入管网，然后测量、设定和测量集水区。

对于石油和天然气勘探而言，至关重要的是，应根据油田开发方案和土壤条件调整水处理方案，以满足不同土地和地理集水区的用水需求。

此类复杂非线性管网的生产方案调整需要使用现代仿真软件进行分析和仿真，以确定最佳方案。

Pipephase软件是一种稳定的多相并行计算，用于管道、管道、水和供水系统的分析，为水处理系统的仿真提供了一种强大的解决方案。

1总体方案设计油田注水系统主要由注水站、配水间、注水井和注水管网组成，其中配水间不是必须的，在一般的分析计算中可直接由其所连的所有注水井数据代替。

注水系统的模拟，技术关键是：a.如何模拟不同地层压力和流量的注水井；b.管网沿程阻力损失模拟；c.弯头、三通、传感器接头及焊接接头等处产生的局部压力损失对模型的影响；d.位于不同地理位置的注水站模拟；e.不同拓扑结构管网的模拟。

针对上述关键问题，在模拟管网的每段管子上设置开关阀，通过不同阀的开关模拟不同拓扑结构的管网；采用液压系统中的溢流阀和调速阀结合来模拟不同地层压力和流量，若来水压力达不到溢流阀的开启压力，则该阀不打开；利用缩小管径且增大流速的方法来增大管网沿程阻力损失；通过单独实验确定弯头、三通及接头等处的局部阻力损失。

提高注水系统效率的方法研究作者：杨芫余洪汪锋军王彬来源：《中国新技术新产品》2013年第17期摘要：本文针对影响注水系统效率的因素以及提高注水系统的方法两个方面的内容进行了详细的分析和探析，从而详细的分析了我国油田开发中提高注水系统效率的方法和对策。

关键词：注水系统效率；注水泵；电动机；管网；提高方法中图分类号：TE32 文献标识码：A1影响注水系统效率的因素1.1注水泵效率。

计算注水泵效率的公式我们一般采用，在此公式中，q代表注水泵的流量，单位为m3/h，P1和P2则分别为注水泵的进口压力和出口压力，单位为MPa，Pp则为注水泵的轴功率，单位为kW，那么这样我们通过某一台注水泵的输入功率和注水效率，在平均值计算公式的指导下，就是很容易得到注水泵的平均效率的。

在进行注水的施工作业的过程中，通常我们都是采用离心泵作业的，而由于注水泵的效率不高而导致的能量损失可能会占到注水系统整体能量的一半以上，因此，提高注水泵的效率对提高整个注水系统效率有非常重要的意义。

1.2电动机效率。

计算注水泵效率的公式我们一般采用，其中，，在这两个公式中，I为电动机线的电流，单位为A，R代表电动机定子的直流电阻，单位是kΩ，U为电动机先的电压，单位为kV，Pc 和Po分别代表电动机的输入功率和空载功率，单位为kW，K为损耗系数，其取值一般我们取0.01。

同样的，通过某一台电动机的输入功率，可以得到电动机的平均效率。

而实际上电动机效率的变化幅度是比较小的，因此此因素对于整个注水系统效率的影响并不大。

1.3注水管网效率。

通过某一口注水井的注水量以及井口压力值，以及某一口注水泵的流量和出口压力值，我们就是可以通过计算得到注水管网的效率的。

而通过以上三点，我们可知整个注水系统的效率是等于注水泵效率、电动机效率以及注水管网效率这三个值的乘积的。

2提高注水系统的方法2.1提高注水泵效率的方法。

（1）确保注水泵工作在高效的区域。

由于可以供油田选择的泵的类型本身就是比较少的，这主要是由于通常泵的排量都是要大于其所需的注水量，因此泵的排量与注水量就是无法匹配的，这样就导致了注水泵是无法在高效区域施工作业的，那么注水泵的工作效率就会很低。

ACADEMIC RESEARCH 学术研究摘要：论文研究了一种基于油田现有数字化技术和硬件基础，通过对水源井远程启停、供注水泵PID控制、注水井稳流配水等技术，实现注水系统由“单点—远程—控制”向 “联动—闭环—自控”升级，实现注水系统“源—供—注—配”全过程自动控制，减少供注中间环节的计算和操作工作量，提升油田注水管理水平、降低能耗和运行风险。

关键词： SCADA系统；闭环控制一、前言SCADA系统是一类功能强大的计算机远程监督控制与数据采集系统，它综合利用了计算机技术、控制技术、通信与网络技术，完成了对分散的测控点的各种设备实时数据采集，本地或远程的自动控制，以及实现了对生产过程的全面实时监控，并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必要完整的数据及技术支持。

二、油田注水闭环控制技术研究建立供注系统“源—供—注—配”的大闭环控制和基于水源井、供注水站、注水站/环网、注水井的四个小闭环控制模型，可以根据地面供注工艺按需组合控制算法，达到全过程自动控制的目的。

供水站水罐液位与水源井运行状态形成联动，系统依据供水站水罐液位的高低自动控制水源井的启停，对于停止供水的水源井按照液位值从高到低进行排序，并启用液位最高的水源井进行供水[1]。

通过对注水站清水过滤间转水泵的远程变频控制，开发了源水罐与清水罐液位联动控制，实现供注平衡。

发挥注水站变频设备潜力以及数字化控制优势，开发基于PID控制算法的恒压注水控制和环网压力平衡补偿程序，实现了注水站、注水环网恒压控制、平稳注水和回流的消减。

在实现注水井远程调配的基础上，SCADA系统定时进行注水量的自动校正，自动模式下系统可根据校正排量自动调配，无需人员干预，对于超欠量较大的注水井通过颜色预警，在手动模式下，可人工设定排量进行调节。

数据采集层：水源井数据采集，站内数据采集，注水井数据采集。

数据存储层：所有采集及计算数据通过作业区实时数据库、历史数据库，关系数据库进行存储，以供设计层的读写调用。

注水系统效率计算公式注水系统效率是指注水工艺中注水井的注水量与注入地层的有效注水量之比，它是评价注水系统运行效果的重要指标之一。

注水系统效率的计算公式如下：注水系统效率 = 注水井的注水量 / 注入地层的有效注水量注水井的注水量是指通过注水井实际注入地层的水量，它是通过水泵将水从地面送入井下，经过管道输送到注水井，最终注入地层的水量。

注入地层的有效注水量是指注入地层后能够有效参与油藏物理化学过程的水量，它是通过注入地层后的产能试井、油井动态观察等方法来确定。

注水系统效率的计算公式比较简单，但是其中涉及到的注水井的注水量和注入地层的有效注水量的确定则需要进行一系列的实际测量和分析。

首先，注水井的注水量可以通过对注水井的水泵流量、注水时间和注入地层的水位变化等参数进行测量和记录来确定。

其次，注入地层的有效注水量可以通过产能试井来测定。

产能试井是通过在注入地层后进行的试井，观察油井的动态响应，包括产液量、产油量和产水量等，从而判断注入地层的水量是否有效参与了油藏的物理化学过程。

通过对注水井的注水量和注入地层的有效注水量的测定，可以计算得到注水系统的效率。

注水系统效率的数值一般在0到1之间，数值越接近1，表示注水系统的效率越高，注水效果越好。

当注水系统效率接近于1时，说明注水井的注水量相对较大，注入地层的有效注水量相对较高，注水系统运行良好，油藏的油水分离程度较高，油井的产能较大。

相反，如果注水系统效率较低，说明注水井的注水量较小，注入地层的有效注水量较低，注水系统运行不佳，油藏的油水分离程度较低，油井的产能较小。

提高注水系统效率是提高油田开发效果的重要途径之一。

为了提高注水系统效率，可以采取一些措施。

首先，要合理选择注水井的位置和注水方式，确保注水井能够覆盖到尽可能多的油层，提高注入地层的有效注水量。

其次，要定期对注水井进行检查和维护，确保注水井的设备正常运行，提高注水量。

同时，要加强对注入地层的监测和分析，及时调整注水方案，确保注入地层的水量能够有效参与油藏的物理化学过程。

油田开发过程中采油厂注水系统的管理摘要：注水系统具有提高采油率、延长油田寿命、降低开发成本、保护环境等诸多优点，因此注水系统的有效管理对于油田开发具有至关重要的作用。

基于此，文章重点探讨采油厂的注水系统管理措施。

关键词：油田开发；注水系统；管理一、采油厂注水系统注水系统是一种油田采油技术，它通过将水或其他液体注入油井，以增加井底压力，促进油的流动，提高油井产量的一种技术，注水系统主要由水井、水管、水泵和滤网等组成。

随着油井的开采，油井内部的压力会逐渐降低，导致油的产量减少。

注水系统就可以通过注入水或其他液体来增加井底压力，从而促进油的流动，提高油井产量。

同时，注水系统还可以延长油田开采的寿命，提高油田的经济效益。

二、注水系统管理优化措施（一）做好注水设备质量检验工作油田开发过程中注水设备质量检验工作是确保注水设备质量和安全的重要环节。

首先制定详细的检验计划和标准，明确检验内容和要求，包括注水设备的外观质量、功能性能、安全性能等方面的检验标准。

同时对注水设备的各部件进行逐一检查，如泵、管道、阀门、仪表等，检查其外观是否完好，内部构造是否符合要求，运转是否平稳等。

其次对注水设备进行试运转和试验，检验设备的性能是否符合要求，包括流量、压力、温度等参数是否满足设计要求，是否存在噪音、漏水等问题。

也需对注水设备的安全性能进行检验，包括是否存在漏电、过载等安全隐患，是否符合国家相关安全标准等。

最后将检验结果进行记录和分析，及时发现和解决问题，确保注水设备的质量和安全性能。

（二）提升注水水质注水系统的组成非常复杂，包括水井、水管、水泵、滤网、水储罐等多个部分，这些部分的正常运作和协调配合对于实现注水系统的效果至关重要。

其中，水质对于注水效果也具有非常重要的影响，为了有效降低石油企业的开采成本，需要采用对应的方法提升注水水质。

首先选择优质的水源是提升注水水质的关键，可以将注水井挖深一些，选择更干净的水源。

此外，可以通过筛选和过滤等技术手段，去除水中的杂质和有害物质，提高水质的纯度。

含水率油井日产水量q w 与日产液量q L 之比叫含水率(f w ），亦叫含水百分数，可用下式计算； f w =%100⨯Lw q q 含水上升率每采出1%的地质储量含水率的上升值叫含水上升率。

它是评价油田开发效果的重要指标。

含水上升率越小,油田开发效果越好。

可按下式计算：I NW =%100⨯∆∆Rf W 式中：I NW -含水上升率，%;∆ f w —阶段末、初含水率之差；∆R —阶段末、初采出程度之差.存水率未采出的累积注水量与累积注水量之比叫存水率.它是衡量注入水利用率的指标,存水率越高，注入水的利用率越高。

计算公式为:W f =%100⨯-WiWp Wi 式中：W f -存水率，%；Wi —累积注水量，m 3;W p —累积产水量，m 3。

注水开发油田的三大矛盾非均质多油层油田注水开发时，由于油层性质存在层间、平面、层内三大差异，导致注入水在各油层各方向不均匀推进，使油水关系复杂化,影响油田开发效果，这就是所说的注水开发油田的三大矛盾——层间矛盾、平面矛盾及层内矛盾.解决三大矛盾的关键是认识油水运动的客观规律，因势利导，采取不均匀开采，接替稳产，以及不断进行调整挖潜等方法,使各类油层充分发挥作用。

层间矛盾指非均质多油层油田，由于各油层岩性、物性和储层流体性质不同,造成各油层在吸水能力、水线推进速度、地层压力、出油状况、水淹程度等方面的差异，形成相互制约和干扰,影响各油层、尤其是中低渗透率油层发挥作用，这就是所说的层间矛盾。

层间矛盾是影响油田开发效果的主要矛盾。

大庆油田在开发实践中创造的分层开采技术、油层压裂改造技术、层系及注采系统调整等，就是解决这个矛盾的有效方法。

平面矛盾由于油层性质在平面上的差异，引起注水后同一油层的各井之间地层压力有高有低，见水时间有早有晚,含水上升速度有快有慢，因而相互制约和干扰，影响油井生产能力的发挥，这就是平面矛盾。

解决平面矛盾除采用分层开采工艺技术外，打加密调整井进行注采系统调整，采取堵水、压裂等措施都是行之有效的方法。