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摘 要：近年来，注水工作出现的水量运行困难、超欠注居高不下、注水能耗持续偏高等问题，严重制约着胜二区注水质量的提升。2012年，我们对制约注水质量的几个瓶颈问题进行认真分析，从源头治理水质，从过程实施注水干线除垢、地面管网优化。治理后二区的注水指标明显得到改善，超欠注得到有效的控制，关停了一台注水泵，注水电量大幅下降，有效提升了胜二区注水质量。
关键词：注水水质；管线除垢；管网改造；降低管损
1 注水系统现状调查
1.1 污水处理现状。坨四污水站于2002年进行整体改造，采用“重力除油+混凝沉降”的污水处理工艺，日处理规模30000m3，水质标准为C1级。2006年以后由于二区注聚影响，污水含聚，造成滤料板结，污水指标恶化，含油在70-120mg/L，悬浮物15-25mg/L。坨六站污水处理主流程采用的“混凝沉降+二级过滤”工艺流程，处理水量22000m3/d，其中21200m3C2级污水外输至胜七注和胜五注，800m3污水经过二级过滤到达B级水质输送到9-10精细区块。
1.2 注水地面系统现状。我矿有二个注水站，注水站分水器压力14MPa，注水干线12条，总长32.75km。为350口注水井供水。两站以扇形给注水井供水，供水半径大，压力损失大。
1.3 局部地面系统不配套 。2430注水干线尾端的25X274和2527两个配水间就是东南部低压区。平均注水压力仅为 9.3MPa。主要问题是穿西四路管线为4寸干线，导致供水不足。
1.4 注水泵运行现状。胜五注、胜七注运行泵压降到13.8MPa，干压13.5MPa运行，单泵的效率最高，注水单耗最低。目前开注水泵7台，胜五注4台，排量1500m3/h，胜七注3台，排量1010 m3/h，总排量为2510 m3/h；平均泵压14.47MPa，超出泵理论扬程0.67MPa，干压14MPa，憋压运行造成注水泵排量下降，注水单耗增加。
1.5 注水指标现状。超注水量维持在较高的水平，超注水量占全厂超注的80%以上。超注的层数下降，但超注的水量不断增加，单井超注水量增大。欠注井91口，占注水井的26%，全矿每4口井中就有1口欠注井，欠注水量占全厂的50%以上。
2 注水系统问题剖析
2.1 T4水质不达标。2006年以来坨四水质长期不达标，特别是2011年开始进行改造准备，包括逐个停运部分处理设施，处理设施大部分处在停运改造状态，工艺不完善，致使含油和悬浮物指标严重超标。
2.1.1 注水水质差导致欠注层高居不下。欠注因素主要是水质污染，从曲线可以看2010-2012年初水质污染欠注层一直高居不下，欠注比例由18.5%上升至33%，呈逐年递增趋势，
2.1.2 酸化效果差，有效期短。2011年累计原管酸化33口，有效井19井次，有效率57%，坨四区域平均有效期为174天。
2.2 管线结垢，管损增大。全矿12条注水干线，干压损失小于2MPa的干线只有5条，其余平均压力损失均大于2MPa。另外单井管线结垢也比较严重，例如：26133单井管线08年投产，截取管线，发现结垢严重。垢样比较坚硬，工艺所用30%的浓硫酸侵泡无效。
2.2.1 注水干线结垢对注水压力和水量的影响日益加剧。对两条压力损失比较大的注水干线从09年开始对压力和水量进行跟踪：随着干线结垢的日益严重，压力损失不断下降，注水量不断减小。
2.2.2 压力损失大的配水间和单井占的比例高。注水站压力14MPa，配水间压力小于12MPa的31个，占总配水间数的52.9%。配水间压力损失大于2MPa配水间为31个，见表3。对应注水井，注水压力小于12MPa的注水井184口井，占总注水井的53.3%。
2.3 注水站注水泵憋压系统效率低，注水单耗高。为了保证水量运行，胜五注增开1台250泵，造成泵压高达14.7MPa，与2011年同期对比，系统效率下降0.4，注水单耗上升0.25kWh/m3。
2.3 注水水质不达标对注水系统产生的影响
2.3.1 地下影响。水质不合格，照成地层堵塞，引起近井地带层间矛盾加剧，尤其是渗透率小的储层，渗透率下降的更快，纵向非均质性更加突出，而且解堵效果差，有效期短，最终影响水驱采收率。
2.3.2 地面影响。水质不合格，加剧注水管道结垢，注水干线管道变细，流速增快，压力沿程损失变大，注水井井口压力低。而且管道结垢严重还会照成注入水的沿程的二次污染。注水无用功增大，注水泵效率低。
3 注水系统全过程改造治理。
胜二区注水系统治理的基本思路是：坨四站水质全面达标；实施注水管线除垢，降低沿程压力损失；加大欠注水井解堵力度，治理近井地带油层堵塞；改造地面管网设施，改造东南部低压区。
3.1 T4水质改造工程的实施。坨四污水站改造前：“重力除油+混凝沉降”的污水处理工艺。
对百米单井管线损失大于0.5MPa的14口水井管线，利用高压锅炉车热洗单井管线的方式去除管线的油垢和聚合物垢。
3.2.1 PIG注水管线除垢的特点。PIG除垢工艺需在施工干线前后端焊接一个简易PIG发射器， 利用注入水推动PIG运行， 在收球端接收即可完成干线除垢，发射器为永久性安装于配水间阀组上， 当注水管损增大时， 随时可以打开进行PIG发射。PIG除垢工艺具有施工简单、快速、安全、可靠性强、可重复施工的特点。
3.2.2 气脉冲管线除垢的特点。气压脉冲清洗技术是依靠气和水的混合物高速射流，可控脉冲所形成的物理波，对管线内壁的垢和存积物进行冲击和振动，逐层剥落锈垢和存积物，并快速的排出管道，实现清洗的目的。特点不用化学药剂，对管线没有腐蚀，排放物无污染，不堵塞，高效快速。以气—水为介质，可以使用于变径、拐弯、等复杂的管网结构和走向。 3.3 对欠注水井实施酸化。坨四站水质改善后，对前期摸排出的26口欠注水井实施了酸化，酸化后增加注水能力2058m3，见表7。
3.4 对二区东南部低压区进行改造。对东南部低压区改造，通过新建2做配水间，解决深穿西四路四寸干线问题，更换1.2km的注水干线，彻底解决了东南部注水设施不配套的问题。
4 改造治理效果评价
4.1 坨四污水站后污水水质达标。 坨四站污水站改造主体工程投产后：水质含油1.3mg/L，悬浮物6.5mg/L ，超过C2级标准，其中污水含油率达到A级标准。
4.2 水井吸水指数、启动压力明显改善。坨四污水质改善后，胜五注供水区域的水井吸水指数由58.24m3/（d·MPa）上升至61.18m3/（d·MPa），上升了2.94m3/（d·MPa）；启动压力由8.27MPa下降到7.89MPa，下降了0.38MPa。
4.3 压力损失明显下降。7条干线除垢后，干压损失平均减少1MPa，注水量增加2772m3/d，
4.4 配水间和单井压压力损失。通过注水干线除垢，除垢区域的压力明显上升，压力损失大于2MPa的配水减少13个。单井注入压力明显提升，注入压力小于11MPa的83口注水井控制到0，压力损失大于2MPa的注水井减少184口。
4.5 超欠注得到有效的控制。措施实施后，超欠注得到有效的控制，超注由34层4081 m3/d，压减到16层1433 m3/d，欠注由102层7024 m3/d，压减到75层5156 m3/d。
4.6 层段合格率不断提高。通过超欠注的控制，层段合格率大幅度提高，有年初的60.5%提高至目前的71%，提高10.5%
4.7 水质改造后，酸化效果好，有效期长。 2012年累计原管酸化26口，仅有4口井目前酸化无效，酸化有效率84%，增水2163m3，目前平均有效期为102天。
4.8 二区东南部低压区改造后效果明显。东南部低压区改造后，注水压力由原来的9.3MPa，上升到目前的11.6MPa，平均上升了2.3MPa，注水量上升了408 m3/d。
4.9 注水单耗明显下降。关停胜七注1#（160泵），注水泵泵压下降0.2MPa，缓解了注水泵憋压的现状，注水用电大幅度下降，日节电1.1×104kWh，注水单耗下降，。
5 认识与建议
合格的注水水质是保证注水效果的重要的因数，应坚持把治理水质放到注水工作的首要位置。注水干线除垢能有效的降低压力的损失，在今后的工作中应作为日常的工作，随着压力损失的增大定期除垢。改善注水效果必须从“源头处理、干线冲洗、精细管理”的综合治理，才能取得较好的效果。
关键词：注水水质；管线除垢；管网改造；降低管损
1 注水系统现状调查
1.1 污水处理现状。坨四污水站于2002年进行整体改造，采用“重力除油+混凝沉降”的污水处理工艺，日处理规模30000m3，水质标准为C1级。2006年以后由于二区注聚影响，污水含聚，造成滤料板结，污水指标恶化，含油在70-120mg/L，悬浮物15-25mg/L。坨六站污水处理主流程采用的“混凝沉降+二级过滤”工艺流程，处理水量22000m3/d，其中21200m3C2级污水外输至胜七注和胜五注，800m3污水经过二级过滤到达B级水质输送到9-10精细区块。
1.2 注水地面系统现状。我矿有二个注水站，注水站分水器压力14MPa，注水干线12条，总长32.75km。为350口注水井供水。两站以扇形给注水井供水，供水半径大，压力损失大。
1.3 局部地面系统不配套 。2430注水干线尾端的25X274和2527两个配水间就是东南部低压区。平均注水压力仅为 9.3MPa。主要问题是穿西四路管线为4寸干线，导致供水不足。
1.4 注水泵运行现状。胜五注、胜七注运行泵压降到13.8MPa，干压13.5MPa运行，单泵的效率最高，注水单耗最低。目前开注水泵7台，胜五注4台，排量1500m3/h，胜七注3台，排量1010 m3/h，总排量为2510 m3/h；平均泵压14.47MPa，超出泵理论扬程0.67MPa，干压14MPa，憋压运行造成注水泵排量下降，注水单耗增加。
1.5 注水指标现状。超注水量维持在较高的水平，超注水量占全厂超注的80%以上。超注的层数下降，但超注的水量不断增加，单井超注水量增大。欠注井91口，占注水井的26%，全矿每4口井中就有1口欠注井，欠注水量占全厂的50%以上。
2 注水系统问题剖析
2.1 T4水质不达标。2006年以来坨四水质长期不达标，特别是2011年开始进行改造准备，包括逐个停运部分处理设施，处理设施大部分处在停运改造状态，工艺不完善，致使含油和悬浮物指标严重超标。
2.1.1 注水水质差导致欠注层高居不下。欠注因素主要是水质污染，从曲线可以看2010-2012年初水质污染欠注层一直高居不下，欠注比例由18.5%上升至33%，呈逐年递增趋势，
2.1.2 酸化效果差，有效期短。2011年累计原管酸化33口，有效井19井次，有效率57%，坨四区域平均有效期为174天。
2.2 管线结垢，管损增大。全矿12条注水干线，干压损失小于2MPa的干线只有5条，其余平均压力损失均大于2MPa。另外单井管线结垢也比较严重，例如：26133单井管线08年投产，截取管线，发现结垢严重。垢样比较坚硬，工艺所用30%的浓硫酸侵泡无效。
2.2.1 注水干线结垢对注水压力和水量的影响日益加剧。对两条压力损失比较大的注水干线从09年开始对压力和水量进行跟踪：随着干线结垢的日益严重，压力损失不断下降，注水量不断减小。
2.2.2 压力损失大的配水间和单井占的比例高。注水站压力14MPa，配水间压力小于12MPa的31个，占总配水间数的52.9%。配水间压力损失大于2MPa配水间为31个，见表3。对应注水井，注水压力小于12MPa的注水井184口井，占总注水井的53.3%。
2.3 注水站注水泵憋压系统效率低，注水单耗高。为了保证水量运行，胜五注增开1台250泵，造成泵压高达14.7MPa，与2011年同期对比，系统效率下降0.4，注水单耗上升0.25kWh/m3。
2.3 注水水质不达标对注水系统产生的影响
2.3.1 地下影响。水质不合格，照成地层堵塞，引起近井地带层间矛盾加剧，尤其是渗透率小的储层，渗透率下降的更快，纵向非均质性更加突出，而且解堵效果差，有效期短，最终影响水驱采收率。
2.3.2 地面影响。水质不合格，加剧注水管道结垢，注水干线管道变细，流速增快，压力沿程损失变大，注水井井口压力低。而且管道结垢严重还会照成注入水的沿程的二次污染。注水无用功增大，注水泵效率低。
3 注水系统全过程改造治理。
胜二区注水系统治理的基本思路是：坨四站水质全面达标；实施注水管线除垢，降低沿程压力损失；加大欠注水井解堵力度，治理近井地带油层堵塞；改造地面管网设施，改造东南部低压区。
3.1 T4水质改造工程的实施。坨四污水站改造前：“重力除油+混凝沉降”的污水处理工艺。
对百米单井管线损失大于0.5MPa的14口水井管线，利用高压锅炉车热洗单井管线的方式去除管线的油垢和聚合物垢。
3.2.1 PIG注水管线除垢的特点。PIG除垢工艺需在施工干线前后端焊接一个简易PIG发射器， 利用注入水推动PIG运行， 在收球端接收即可完成干线除垢，发射器为永久性安装于配水间阀组上， 当注水管损增大时， 随时可以打开进行PIG发射。PIG除垢工艺具有施工简单、快速、安全、可靠性强、可重复施工的特点。
3.2.2 气脉冲管线除垢的特点。气压脉冲清洗技术是依靠气和水的混合物高速射流，可控脉冲所形成的物理波，对管线内壁的垢和存积物进行冲击和振动，逐层剥落锈垢和存积物，并快速的排出管道，实现清洗的目的。特点不用化学药剂，对管线没有腐蚀，排放物无污染，不堵塞，高效快速。以气—水为介质，可以使用于变径、拐弯、等复杂的管网结构和走向。 3.3 对欠注水井实施酸化。坨四站水质改善后，对前期摸排出的26口欠注水井实施了酸化，酸化后增加注水能力2058m3，见表7。
3.4 对二区东南部低压区进行改造。对东南部低压区改造，通过新建2做配水间，解决深穿西四路四寸干线问题，更换1.2km的注水干线，彻底解决了东南部注水设施不配套的问题。
4 改造治理效果评价
4.1 坨四污水站后污水水质达标。 坨四站污水站改造主体工程投产后：水质含油1.3mg/L，悬浮物6.5mg/L ，超过C2级标准，其中污水含油率达到A级标准。
4.2 水井吸水指数、启动压力明显改善。坨四污水质改善后，胜五注供水区域的水井吸水指数由58.24m3/（d·MPa）上升至61.18m3/（d·MPa），上升了2.94m3/（d·MPa）；启动压力由8.27MPa下降到7.89MPa，下降了0.38MPa。
4.3 压力损失明显下降。7条干线除垢后，干压损失平均减少1MPa，注水量增加2772m3/d，
4.4 配水间和单井压压力损失。通过注水干线除垢，除垢区域的压力明显上升，压力损失大于2MPa的配水减少13个。单井注入压力明显提升，注入压力小于11MPa的83口注水井控制到0，压力损失大于2MPa的注水井减少184口。
4.5 超欠注得到有效的控制。措施实施后，超欠注得到有效的控制，超注由34层4081 m3/d，压减到16层1433 m3/d，欠注由102层7024 m3/d，压减到75层5156 m3/d。
4.6 层段合格率不断提高。通过超欠注的控制，层段合格率大幅度提高，有年初的60.5%提高至目前的71%，提高10.5%
4.7 水质改造后，酸化效果好，有效期长。 2012年累计原管酸化26口，仅有4口井目前酸化无效，酸化有效率84%，增水2163m3，目前平均有效期为102天。
4.8 二区东南部低压区改造后效果明显。东南部低压区改造后，注水压力由原来的9.3MPa，上升到目前的11.6MPa，平均上升了2.3MPa，注水量上升了408 m3/d。
4.9 注水单耗明显下降。关停胜七注1#（160泵），注水泵泵压下降0.2MPa，缓解了注水泵憋压的现状，注水用电大幅度下降，日节电1.1×104kWh，注水单耗下降，。
5 认识与建议
合格的注水水质是保证注水效果的重要的因数，应坚持把治理水质放到注水工作的首要位置。注水干线除垢能有效的降低压力的损失，在今后的工作中应作为日常的工作，随着压力损失的增大定期除垢。改善注水效果必须从“源头处理、干线冲洗、精细管理”的综合治理，才能取得较好的效果。