引言：

油田开采过程中，需要合理调控注水的方式，在大多数的油田开采中，二次采油法的应用比较广泛，油田的存储量比较大，但也不是取之不尽用之不竭的，当油田开采到达一定的临界值时，要想提高油田开采量，我们就需要通过注水的方式驱替介质，给油层施加外部压力，提高油田的产出量。油田注水涉及的内容比较多，是一项综合性的工程，注入油层的水，其水质必须符合注入标准，以有效扩大油层压力。因为油和水的密度差异，随着水的注入，原油会逐渐流入到生产井中，原油的开采效率也得到了一个有效的提升。

一、注水地面工程现状

油田开采是一个综合性的过程，要合理调控每个环节的对接关系，针对于油田的开发，国内外应用最为广泛的就是注水法，注水法是二次采油法的分化体现。现有的油田已经达到了一定的开采上限，为了提高油田产出量和原油的经济效益，实现对原油的高速采收，需要在一次采油的阶段性环节注入驱替介质，这里的驱替介质指的就是水。注入水有一定的质量要求，水质必须达标，注入水进入油藏，可以使油层的压力处于一个平衡的状态。注水法有着一定的应用优势，它对于材料的要求不高，选材比较方便，经济性价比高，还有就是通过水动力驱动原油，其水产生的压迫力非常符合原油的移动标准。因为水具有良好的阻隔效果，所以在产生压力的同时也可以阻止原油中的天然气逸出，不影响原油的流动性。油田地面注水系统由注水泵站、管网以及注水井口三部分组成，在地面注水系统的构建过程中，要合理调控施工环节，以最优的工艺技术提高其系统运行的稳定性，降低系统运行的能耗，有效提高其经济效益。

二、注水管网优化模式

注水管网的优化是一个综合性的过程，需要从注水环节入手，然后从全局角度进行系统性的优化，注水管网的优化设计模式较为复杂化，优化设计模式中包含了两个比较重要的函数，函数中设计了对连续变量和离散变量的运用。离散变量呈现出一定的波动趋势，其波动变量值主要集中在0-1这个范围，所以针对变量的求解难度比较大。当需要注水的油田范围比较大，通过离散变量的变化趋势就可以判断出管网的规模和组合数之间存在一定的连接关系，当这种变化越来越大，那么就说明变量的求解难度就越大。为了有效提高系统运行效率，降低变量求解的难度，我们可以采用分层优化的方式，剔除不可用或者可用度不高的组合数，然后选择合适的注水管网，多数情况下我们选择2级管网，还有就是注水泵站持续配水时间一定要等到水位达到注水井的注水支线才停止。多级目标的优化，往往不能达到理想效果，所以不能要求每个目标都能最优化，只要少数几个目标可以最优化就可以了，我们可以理解成一种妥协解和接受解，可以使用但不是唯一。油田地面注水系涉及的组成部分比较多，每个组成部分相互连接，共同构成了庞大的辅助动力系统，相当于一个平面层次的流体网络系统。正常情况下，注水站相当于整个系统的水源点，配水间更多的是偏向以一个井点存在，注水管线相互交错，连接点就是系统节点，点与点之间的连接共同组成了注水管的支路。油田注水系统和地面注水系统存在一定的差异性，它们的介质流向不同，地面集输系统是地面注水系统的组成部分，介质传输具有导向性，它会逐渐流向其他的分站点，经过分站点最终汇聚到总站点，通过总站点的分化处理，才能对外输送。从工艺的角度来说，油气集输系统具有压力分化作用，它可以将每个井口的压力集中到一起，在介质引导的作用下，将分化的压力集中处理。地面注水系统包含的性能优势比较多，它可以把同种介质进行同化分析，就是说，只要是相同类型的介质，地面注水系统可以将其分配到同一种配水间中，避免了一些问题的发生，当介质进入配水间内，根据介质性质合理调控压力变化，通过降压或者增注的方式使工艺技术达到预定的标准。对地面注水系统进行优化，我们可以充分借鉴地面集输系统的优化模式，以管网拓扑结构的方式，将现有的运行参数进行系统性的优化，实现对管网的全方面优化。配水间在运行的时候，可以实现对多口井的配水，理想状态下的最优配水井数量为3-8口，通过对配水井的调控，逐渐形成了一种具有放射性的管网结构。我们常用的配水布置方式有两种，第一种就是将配水间与原油集输计量站进行一个有效的结合；第二种就是对布置的系统性优化，根据实际需求合理调控配水间位置，通过对配水间位置的确定，我们就可以很容易找出起始站位，这个时候我们的设定方式就比较多样化，可以用伪随机法进行设定，在油田区块的注水区域，利用计算机的随机发生器确定坐标点，坐标点都是均匀分布的，很容易确定，以确定下来的坐标点作为配水间的初始坐标。

三、注水线路的优化

注水系统由很多个部分组成，不同的组成部分发挥的作用不同，有注水站、配水间、井口装置等，主水管网分布较为广泛，所以一般采用两级结构，第一级结构作为配水间与注水管网的连接结构，第二级是离心注水站与配水间连接的管网结构。针对支干交点的确定，我们可以设定一定的参数进行参考，比如设定注水井数量和注水水量为一个已知的参数，我们主要通过注水流程进行确定（如图一所示）。

图一（注水流程）

注水井数量是一个已知数，那么管线的长度我们就可以计算出来，当管网的流速固定后，管网的直径D和流量Q成一个函数关系，A交点的两侧直线管网直径与流量Q也有一定的连接关系，当改变交点A的位置，比如将交点A放到E点时，随着注水量的增加，管线EC的直径逐渐变大，而管线EB则逐渐减小。在管网确定一个经济价值高的点，这个点就是管网建设中成本预算最低的那个点。从工艺层面上来说，当注入水量处于一个平衡状态，其交点位置设在支线中心位置是最优设计，设置在中心位置，可以有效调控管网的整体压力，使管网的压力差降到最低。所以将干线的交点位置设置在中心位置是工艺设计优先考虑的问题。

四、结语

通过对油田地面注水系统的详细概述，可以进一步深化对油田地面注水系统的优化研究进度。配水间和注水井具有一定的连接关系，在优化的时候，不能单方面优化，优化配水间位置的同时也要优化离心注水泵，这是一个循序渐进的过程，要进一步细化注水井和注水半径的优化，通过对优化目标的细化，可以更加准确的确定注水间位置。

参考文献：

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