黄鹤奎 第五篇 注水和注气(200400805版).doc

全国勘察设计注册石油天然气工程师执业资格考试专业考试复习资料——注水和注气
第五篇 注水和注气
第一章 油田注水
第一节 注水的作用

利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力的措施称为注水。
油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身的能量将不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下大量死油采不出来。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持和提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水。
因此，从根本上讲，油田注水就是通过将水注入油层的方式，使油层获得保持正常生产所必须的能量。其直接作用是改善了油井生产条件，使油田达到稳产高产，从而最终提高整个油田的采收率。据统计，依据天然能量生产的油田，除少数有边水补充能量外，一般 采收率不到20%，而利用注水开发的油田，采收率可达35%~50%。
除此以外，随着油田开发和原油生产，油田产出水也会不断增加，这对油田的环境造成巨大的压力。将产出水处理后注入油层，既可防止环境污染，又充分节省了宝贵的水资源，可谓一举两得，十分有利。
注水作为油藏稳压、增产的重要方法之一，在国内外得到广泛的应用。如前苏联有近90%的原油产量是通过注水取得的。美国注水开发的油田达到9000个以上，产量约占其总产量的40%以上。
我国油田注水始于1954年玉门老君庙油田，至今已有50年的历史。尤其是大庆油田创造的早期内部注水开发的经验，大大提高了我国油田注水开发的水平，取得了良好的效果。
第二节 注水方式
注水方式即是注采系统，是指注水井在油藏所处的部位和注水井与生产井之间的排列关系。由于在注水开发油田中，油水井之间互相影响很大，因此，注水开发油田必须有一套合理的注采系统，使油田在此系统的控制下长期合理地生产，提高油田的最终采收率。目前，各油田在实际中应用的注水方式或注采系统，主要有边缘注水、切割注水、面积注水、点状注水四种。
1 边缘注水
边缘注水就是在油田边部钻一批注水井，进行注水，保持油层压力。边缘注水一般在面积不大，构造比较完整，边部与内部连通性好，压力能够有效地传播时采用。边缘注水根据油田过渡带的地质情况，又分为以下三种：
（1） 缘外注水（边外注水）——注水井按一定方式分布在外油水边界处，向含油区内注水，这种注水方式要求含水区内渗透性较好，含水区与含油区之间不存在低渗透带或断层（图1-1）。
（2） 缘上注水——注水井按一定方式分布在油水过渡带上，向含油区内注水。这种注水方式适用于过渡带外缘的地层渗透率明显变差的油区（图1-2）。
（3） 边内注水——注水井按一定方式分布在内含油边界以内，向油区内注水。这种方法适用于油水过渡带地层的渗透率很差或过渡带不适宜注水的情况（图1-3）。

图1-1 缘外注水示意图 图1-2 缘上注水示意图 图1-3 边内注水示意图
○—生产井 △—注水井 ——·——外油水边界 ——··——内油水边界
边缘注水方式适用于边水比较活跃的中小油田，这种注水方法的优越性是水油界面比较完整，逐步由外向油层内部推进。因此比较容易控制，无水采收率及低含水采收率较高。
2 切割注水
对于含油面积很大、储量丰富、油层性质稳定的油田，除了在油
田外缘钻注水井外，还需在油田内部钻注水井，将油田分割成若干区
块分别注水，每一个切割区可以看成一个独立的开发单元（图1-4），保
证油田中部的采油井也能收到注水井的注水能量，确保一定的采油速
度。 图1-4 切割注水示意图
3 面积注水
面积注水方式是将注水井与生产井按一定几何形状和一定的比例均匀地部署在整个开发区上。各种井网的特征如图1-5所示。面积注水可以分为四点法、五点法、七点法、九点法、歪七点法等。如通常运用较多的正七点井网是由1口注水井周围加上6口采油井构成的。每口注水井影响6口油井，而每口油井则受3口注水井影响，这种井网的注水井与采油井数比为1:2。不同面积注水井网的参数如表1-1。
图1-5 面积注水井网示意图
○—生产井 △—注水井
表1-1 不同面积井网的井网参数
井 网
生产井与注水井比例
钻井井网要求
四 点
五 点
七 点
歪七点
九 点
1:2
1:1
2:1
2:1
3:1
等边三角形
正方形
等边三角形
正方形
正方形
4 点状注水
在切割注水的基础上，生产井投产一段时间以后，选择个别井点转为注水叫做点状注水。当中间井排被断层遮挡或受第一排生产井的节流作用，注水效果不好时，采用点状注水可改善开发效果。点状注水的特点是注水见效快，井网开头不固定，水淹区分散。
第三节 注水系统组成
注水系统是指从水源、注水站、配水间、注水井口、注水井场到将上述功能单元联系起来的注水管道之集成。
一 水 源
水源的选择正确与否是决定整个注水系统运行成功与失败的关键因素之一。水源选择的基本原则应该是：
1 水量：水量充足，能保证油田整个开发期注水系统对水量的要求。
2 水质：能满足或经最经济的手段处理后能达到油田注水的水质标准。
3 技术经济合理，满足环保要求。
水源可以有多种形式。可以是地面水（包括从江河、湖泊、水库取水等）、地下水（水源井取水）、海水等天然水源，也可以是油田采出水和其他工业废水。对于不同的水源，要根据原水的特点和油田注水水质标准进行适当的处理，才能满足使用要求。
注水系统可以使用单一水源，也可以使用多个水源互为补充。但是从环境保护和水资源综合利用考虑，注水系统应首先考虑利用油田采出水和工业废水作为水源，在不足的情况下，以地下水或地面水等补充。
二 注水站
注水站是整个注水系统的核心部分，其主要功能是担负注水量的储备及调节、计量、升压、注水一次分配和水质监控等任务。
注水站一般设有注水储罐、罐间（前）阀组、注水泵房、高压阀组、值班配电室、化验室、维修间、库房等设施。根据来水情况，有的注水站还设有过滤、加药和脱氧等水处理设施。
三 配水间
担负对注水站来水进行计量、调节、控制和往注水井分配水的任务，在配水间一般设有调节控制阀、水量和压力计量仪表，有的还设计有洗井专用流程。
四 注水井口
注水井口是注水系统地面工程的末端，是实现向地下注水的地面装置。
五 注水井场
注水井场是一种用于对注水井口进行人工操作或对注水井进行机械作业的场地。注水井场有的只设置注水井口，有的与配水间联合设置在一起。
六 注水管道
注水管道担负输送注入水的任务，在大多数注水管道和洗井水管道合建的油田，还担负输送洗井水的任务。
第四节 注水工艺及选择
一 注水工艺流程的基本要求
油田选择什么样的注水工艺流程，取决于油田注水方式、井网布局、水质要求、压力分布及地质条件等因素。由于各油田的具体情况千差万别，因此注水工艺流程也呈现多种形式，但其基本要求为：
1 满足油田注水的水质、水量和压力的要求；
2 流程简洁完整，能满足注水、洗井、测试等各种作业要求，方便操作和管理；
3 尽可能采用成熟的先进技术、新工艺、新设备、新材料；
4 流程既要先进，又要实用、运转灵活和可靠，并有利于施工和生产管理水平的提高；
5 系统效率高，节约能源，并满足健康、环保、安全等要求；
6 在满足生产的前题下，尽可能降低工程造价。
二 工艺流程分类及选择
1 单干管多井配水间流程（见图1-6）

图1-6 单管多井配水流程
该流程由注水站将注入水、洗井水经同一根注水干管输送到多井式配水间，每条干管承担3-4座配水间，每座配水间控制4-6口井，通过配水间控制、计量后将注入水经注水支管送到注水井口，注入地下。
流程的特点是：系统灵活，便于对注水井网进行调整，各注水井之间干扰小；配水间易于与油气计量站联合设置，便于集中供热、供电等，容易实现集中控制，方便管理。
该流程适应性强，适用于油田面积大、注水井多，注水量大的面积注水开发的区块。例如，我国大庆、胜利、辽河等油田都广泛采用这种流程。
2 单干管单井配水流程（见图1-7）

图1-7 单干管单井配水流程
该流程由注水站将注入水、洗井水经同一根注水干管输送到单井式配水间。每条干管辖1-15口井，通过配水控制，计量后将注入水送到注水井口，注入地下。
流程的特点是：每井一座配水间，一般设在注水井井场，管理分散；就近接入，注水支管短，且管线总量小，能节约投资；有利于分层测试等作业。
该流程适用于油层和原油物性变化不大，井数多，采用行列式布井、注水量较大，面积较大的油田。例如我国大庆油田较广泛地采用这种流程。
3 双干管多井配水流程（见图1-8）

图1-8 双干管多井配水流程
该流程从注水站到配水间设两条干管，一条干管用于正常注水，另一条干管用于洗井或洗井水回收或其它液体输送。
流程的特点是：当一条用作输送注入水，另一条用作输送洗井水时，井间不受洗井干扰，注水压力、流量非常稳定，有利于操作和管理。在不洗井时，洗井干管还可作为注指示剂、增注剂，或给酸化、压裂等井下作业供水，当一条用作输送注入水、洗井水，另一条用作洗井水回收时，可大大减少油田的污水排放，有利于环境保护。但由于双干管的设立，必将大幅增加建设投资，特别对于日注量大，井多的油田，会很不经济。
除有特定条件要求，该流程一般不被采用。目前在江汉油田的部分地区还在应用。
4 分压注水流程（图1-9）

图1-9 分压注水流程
当油田的油层渗透率差别很大时，需采用压力不同的两套系统（包括注水泵和管线），对高、中渗透层和低渗透层实行分压注水。
流程的特点是：对于某一个层位或某一个区块，实质上仍然是单干管系统。系统的投资肯定会增加，但系统的效率将会有很大提高。可保证低渗透层的配注率。
该流程的选择需要经过全面的技术经济比较才能确定。据大庆油田部分地区采用分压注水流程表明，注水系统的管网效率可提高80%左右，各油层的配注率也有较大幅度的提高。
5 局部增压注水流程（见图1-10）
流程4是解决普遍压力差的手段，本流程是解决同一区块的部分特低渗透层的注水问题。流程极为简单，但能解决问题。目前无论是在大型油田还是中、小油田，这种用局部增压的办法来保证油田配注方案完成的措施常被采用。
图1-10 局部增压注水流程
6 不洗井或活动洗井流程
所谓不洗井流程就是利用极严格的水质控制和管网防腐措施以保证注入水的质量以实现注水井不洗井。由于技术、成本等原因，国内尚无生产性应用。
所谓活动洗井流程是指制造一套活动的水处理装置，以实现在注水井口循环使用洗井水。由于近年水处理技术的进步，此类装置日趋成熟。由于实现了活动洗井，可大大减轻洗井水排放所造成的环境污染，又可降低管网的造价，使管网的运行更为平稳。
活动洗井流程近年在中、小油田的应用有增加的趋势。
第五节 注水站
一 规模和压力的确定
（一） 设计规模
油田注水站的设计供水规模是由油田开发方案决定的。一般应由油田开发部门以正式批准的文件形式提供油田开发周期中分年度的注水量，作为确定注水站设计规模的依据。
对于整装油田（区块），设计人员应从整体上核实注水量，力求设计依据可靠。计算注水量的公式应采用SY/T0005-1999《油田注水设计规范》给出的公式：
Q=CQ1+Q2……………………………………………………(1)
式中:
Q——注水用水量（m3/d）；
C——注水系数，可取1.1—1.2；
Q1————开发方案配注水量（m3/d）；
Q2——洗井水量（m3/d），洗井周期按60-100 d计。注水站管辖井不足100口者，可按每天洗一口井的水量计算，洗井强度和洗井时间，各油田应按实际情况决定，在无实际资料的情况下，洗井强度可按25-30m3/h，洗井时间可按24小时计算；若采用活动式洗井车洗井，则可不计此水量。
式中：
Q1（开发方案配注水量m3/d）可按式（2）进行核算。
b η
Q1 =BQy〔--- + ----------〕………………………………(2)
r1 (1-η) r2
式中：
Q1——配注水量（m3/d）；
B——注采比；
Qy——产油量（t/d）；
b——原油体积系数；
r1——地面原油密度（t/m3）;
η——原油含水率（%），质量分数；
r2——注入水密度（t/m3）。
除上述必要的水量外，个别油田有部分注入水串到油层外，这部分水量由地质部门提出，计入总设计供水规模。
对滚动开发的油田，一时无确切的开发资料，可采用单井注水量乘以注水井数再加洗井等水量，分期满足注水区块的总水量。此种办法较实际合理，既不造成一次工程投资过大，又能满足分期实施的要求。
注水站的建设可根据油田开发方案中提供的油田稳产期内的最大注水量一次建设，也可根据情况分期进行建设。但注水站的建设规模至少适应油田开发5-10年的需要。
（二） 压力的确定
所谓压力的确定，在这儿实际上包含两个方面的概念，即注水压力的确定和注水泵泵压（即注水泵扬程）的确定。合理地确定注水压力和注水泵泵压是能否经济合理、高效注水开发油田的基本环节和搞好注水工艺的前提。
1 注水压力确定的原则和方式
为保持油层压力，而将水注入油层所需的注水井口压力称为注水压力。在维持油田注水系统正常运行的压力系统中，为满足注水压力所消耗的注水泵扬程占注水泵总扬程的90% 以上。确定注水压力的原则是：
（1）应保证将配注的水量注入油层。
（2）系统压力基本平稳，以减少井底出砂，开采不平稳等情况。
确定注水压力的基本方法为：
（1）试注法：在新开发的油田和区块，可选择具有代表性的区域或一定数量的注水井进行试注，分别按不同油层测试注入压力和注入水量，直至取得稳定参数为止。试注法是确定注水压力最科学的方式。
（2）参照法：参照相似或相近 油田的注水压力，对比油层特点和原油特性，油层深度等资料，选取相似或相近性质油田的注水压力，作为新区开发的初定注水压力。
（3）估算法：上述资料均缺乏时，一般可采用注水压力等于1.0-1.3倍原始油层压力，以满足高压注水的需要。
2 注水泵泵压的确定
注水泵泵压即为维持整个注水系统正常运行，注水泵所需要提供的总扬程。注水泵泵压（P泵）除了要克服注水系统的压力损失（P损）外，在到达注水井口时，还需满足注水压力（P注）的要求，即：
P泵≮P注+P损 …………………………………………⑶
式（3）中注水系统压力损失（P损）由系统沿程压力损失（P沿）和系统局部压力损失（P局）两部分组成，即：
P损=P沿+P局……………………………………………⑷
注水泵站站内管网压力损失一般 不大于0.5MPa，从泵站出站处到最远处端点注水井的压力降一般不宜大于1 MPa。
二 注水站分类
注水站根据注水泵的选型和功能分为下列三种类型：
1 离心泵注水站
注水设备采用离心式水泵。一般适用于注水压力在20MPa以下，注水供水排量在50 m3/h以上的场合。由于离心式水泵具有运行时压力平稳，操作简单，维护方便，使用寿命较长，建设投资一般比往复式泵注水站要少等诸多优点，所以是大、中型油田广泛采用的注水站型式。
2 柱塞泵注水站
注水设备采用柱塞泵。一般适用于注水供水排量在50 m3/h以下或注水压力在20MPa以上的场合。柱塞泵属往复式泵，由于具有小排量、高扬程和高泵效（一般泵效在80%以上）等优点，所以为中、小油田或注水压力要求高的油区广泛采用。但柱塞泵泵站与离心泵泵站比较，存在着运行时压力波动较大，建设投资较高和日常维护、维修较频繁等缺点。
3 增压泵注水站
增压泵注水站是将注水管网压力较低的支管网或注水井，经增压泵二次升压，以满足局部注水区块或个别注水井注水压力的较高要求。这对提高整个注水系统效率，改善注水开发条件，减少能耗损失是十分有利的。
三 注水站的布局
规划设计注水站，要根据泵站的规模、管辖范围、注水泵性能、注水压力的高低、单井配水量的大小、管网系统并结合地形条件等，作全面的技术经济对比后确定。进行具体布置时要考虑以下几个因素：
1 注水站管辖范围应符合油田总体规划要求，并与生产辖区相结合，通过技术经济对比确定。因为注水站的管辖范围与井网的布置、业主或行政辖井范围、注水量大小、注水压力高低以及机泵性能参数等有关，所以应通过多方案的技术经济对比后方可确定。站的管辖范围，应以输出每吨高压水的成本最低作为指标，并以此衡量注水站的管辖范围和建设规模大小的合理性。
2 注水站宜设在负荷中心和压力较高或有特定要求的地区。
注水站设在负荷中心时，水量和压力的分布较均匀，注水管道敷设较短而且管道压力降较小。
注水站设在注水压力要求较高地区，因为越靠近泵站，注水管网中的压力就越高，就更能满足高压力要求注水井的注水需要。
3 注水站站址宜选择在交通、供电、供水、通信方便及地势较高易于排水、工程地质条件较好的场地，并应考虑拆迁、施工、安全、生产管理，以及扩建的可能性等因素，综合进行技术经济比较选定。
4 站址及施工场地应尽量不占或少占耕地、林地，注重保护生态环境。
5 注水站宜与变电站、供水站、油田采出水处理站、污水处理站、脱氧站、原油脱水站等联合建站。
上述这些站在生产和管理上都和注水站有密切的关系。联合建站的好处是：施工或生产管理比较集中，可合建的辅助设施可以统一布置和建设，有利于节省投资，节约能源。例如：各站所需要的供热要求可合建锅炉房；注水、变电联合建站，电力电缆敷设较短，并可适当减少运行管理人员。因此，根据各油田的多年实践经验，在条件许可时建设联合站将更为有利。
6 注水站设计应考虑防洪排涝，防洪排涝标准应根据本油田或所在地区的有关规定确定。
三 注水站平面布置
（一） 独立建站的平面布置
对于独立建设的注水站其平面布置时要考虑的基本要求是：
建站是为了满足油田生产的需要，因此必须最大限度满足建设单位在工艺流程和生产管理方面的要求。在此基础上，尽可能考虑方便施工。
工艺物料流向顺畅、正确，管道和线路走向合理，尽可能避免交叉。
建（构）筑物的布置既要满足防火要求，又要力求布置紧凑，节约用地，土地利用系数应不小于65%。站内建（构）筑物的火灾危险分类，应符合《原油和天然气工程设计防火规范》GB50183和《建筑设计防火规范》GBJ16的有关规定。内燃机驱动的注水泵房为丁类，电动机驱动的注水泵房、罐前（间）阀池为戊类。厂房耐火等级的划分、建（构）筑物的防火间距，应符合国家现行的防火规范的要求。
既要保证正常生产，又要考虑处理事故的场地空间，并给扩建、改造留有余地。
要与有关专业（供配电、给排水、含油污水处理、供热、土建、道路、采暖与通风、通信、自控仪表、消防等）配合协调，布置合理，满足工艺要求。
储水罐一般设于主导风向的上方；锅炉房、油田气调压阀、厕所等设于主导风向的下方。平面图应画指北针。
注水泵房主体建筑应朝阳以利于通风采光，一般应座北向南或座西向东。
建（构）筑物、管道布置应方便操作。各专业管道和线路应进行综合布置，尽量减少拐弯和交叉。
注水罐距注水泵房距离一般不小于罐高的1.5倍，500m3以上水罐一般不小于10m，两水罐间的距离不小于4.5m.
站内应合理布置运输、消防道路和值班操作人行道。道路路边距墙不宜小于5m，应设有倒车处。
注水站应视周围环境和道路情况，设置不同规格的围墙、大门、小门。
站内应适当绿化，并根据HSE的要求，设置必要的安全、健康设施。
注水站除注水泵房外，一般还应设控制值班室、化验室、维修间、库房（材料间）、阀室等附属建（构）筑物。
图1-11是独立建设注水站的总平面布置图

图1-11 某独立建站的注水站总平面布置图
1— 注水泵房；2—润滑油泵房；3—配电值班室；4—化验间；5—材料间；6—维修间；
7—油料间；8—高压阀组间；9—循环水泵房；10—循环水池；11—3000m3储水罐；
12—大罐阀组间；13—污水池；14—二蹲位厕所；15—热水炉房；16—站内道路；
17—泵房前场地；18—大门；19—围墙
（二）联合建站的平面布置
注水站与变电站、供水站、水处理站、脱氧站、脱水转油站等存在着诸多方面的有机联系，在实践中，多数情况都和这些站联合建设为联合站。这类站在联合建设时，平面布置可统一考虑，公用设施可统一设置，既满足各专业的要求，又形成有机整体，专业间密切配合，充分利用土地和专业协作生产的有利条件，对油田整体生产管理和降低工程造价也十分有利。联合建设的注水站其平面布置除要符合独立建设站的一般要求外，还各有自己的特点。下面是常见的几种与相关专业联合布站的形式：
1 注水、变电合一的平面布置
图1-12为一有6台6D100-150型注水泵，注水能力为8000-10000 m3/d的注水变电联合站的平面图。由大型电动机驱动注水泵的注水站，变电所大多与其联合设置。这种布置的特点是：
⑴变电所的主控制室、高压开关室应接近注水泵房，可隔路设置，亦可一字式设置，尽可能保证供电电缆直供注水电动机。变电所变压器的进出线应方便。

图1-12 某注水变电联合站平面图
1— 注水泵房；2—值班室；3—泵房；4—维修间；5—配水阀组间；6、7—水井摇控间；
8--2000 m3清水罐；9—配水箱；10--40 m3反冲洗罐；11—单阀过滤φ4 m;
12—500kW加热炉间; 13—油箱; 14—高压开关室; 15—主控制室;16—值班室;
17—工具室;18—3200kVA变压器;19—电容器室;20—35kV构架;21—厕所;22—围墙；
23—站外排水沟；24—站内道路；25—大门
⑵注水泵房、变电所主控制室宜朝南或朝东。注水罐应设置在注水泵房后侧。变电所高压开关室，主控制室室内地坪宜高於注水泵房地坪0.3m。
⑶注水变电联合站内注水泵房前宜设单行车道,变电所设环行单行车道；站内应有倒车场地；行人道宜通至各建(构)筑物单元。
⑷注水变电站视周围环境可设不同规格的围墙及大、小门；变电所宜设砖围墙。
⑸设锅炉房的注水变电站，锅炉房应置于下风向，与注水泵房、变电所距离应符合油田防火规范。
2 注水、水质处理、变电合一的平面布置
注水可与清水（深度）水质处理、含油污水处理、变电联合设站。在联合站内，各专业单元可单建亦可合一联建。在中、小型规模站，多采用注水与水质处理（或含油水处理）联合设置水泵房，变电所单独置於一侧。
将注水与清水水质处理、含油污水处理联合设置为一座或相连接的两座水泵房（包括水处理间），有利水系统的有机结合，可以节省输水泵、输水管道，减少占地和建筑面积。还可合用水罐与机泵，方便统一管理、节约投资和运行费用。
在合一水站可合用控制值班室、化验室、加药间、维修间、库房等辅助间。
在一些合一水站还设有深井泵房、高架供水罐，并可供给生活用水，注水部分可取消注水罐，采用由清水水质处理或含油污水处理部分直接对注水泵供水的短流程，简化注水设施，提高水处理部分设备的利用效益。
3 注水、脱氧、变电合一的平面布置（图1-13）（以采用脱氧塔为例）
这种组合布置的特点和要求是：
⑴注水、脱氧、变电合一联合站的平面布置应根据场区条件，进行技术经济分析，确定具体布置形式，尽量做到紧凑合理，节约用地。
⑵脱氧部分应设置在来水管一侧；宜设置缓冲罐、循环水罐，并宜靠近脱氧供水泵房。
⑶脱氧供水泵房宜与配电值班室、加药间、药库、化验室、库房合建。若受场区限制亦可分建。
⑷脱氧塔应靠近注水部分及外输水部分。当采用间接吸式时，应靠近脱氧水储罐（池）或注水罐（池）。当采用直吸式时，应靠近输水泵房或注水泵房。
⑸在脱氧塔的一侧应留有足够的空地，用于吊装脱氧塔及塔架。
⑹脱氧塔前阀室（配水室）应靠近脱氧塔（架）。
⑺站内各主要单元应统一考虑设置单行车道，路面一般为4m，宜采用中级或低级路面，并应有倒车场地。行人道应设置至各主要建（构）筑物。
⑻变电所一般宜单独置于一侧，设置要求同注水变电站。
⑼围墙、大门、小门、锅炉房（供热间）、厕所、注水变电设置等各项要求同前述。
⑽脱氧水罐（池）应进行密闭。

图1-13 某脱氧注水站平面图
1— 脱氧塔框架；2—循环水及来水水池；3—循环水泵房及来水泵房；4—配电室；
5—污水池；6—2000m3储水罐；7—水罐阀组间；8—注水泵房；9—配电值班室；
10—维修间；11—化验室；12—油料间；13—材料间；14—预留注水泵房；
15—泵房前场地
4 注水、脱水转油等合一的平面布置
注水与脱水转油等专业联合设置的合一平面布置，一般由集输专业做总平面布置。注水部分应做好本部分的平面布置，在专业协作会上进行合理确定。
通常注水部分应置於上风向，并靠近清水水质处理或含油污水处理部分。
注水部分一侧应有利注水管道出站和供水管道进站。
注水部分的布置应力求在全站布置中协调合理，注水部分宜与变电所协同布置在联合站中适中的位置。
注水专业应与相关专业共同协商布置管道、电缆、道路等位置和走向，力求协调合理。
五 注水站流程
注水站是整个注水系统地面工程的核心部分。注水站工艺流程的设计要满足注水系统在运行、测试、调度和生产管理等多方面的要求。
注水站工艺流程图是表示注水站进、出水的流向和工艺过程的总说明；注水站内每个工艺环节的功能和任务，技术要求和指标，工作条件的生产参数，各工艺环节间的相互关系，以及连接各工艺环节和设备、容器的管道的特点等，在工艺流程中都要给出明确的规定。
工艺流程对注水站的施工、试运投产、生产管理和生产操作起指导作用。因此，流程的设计是工程设计的重要组成部分。
根据工艺的主次，可分为主流程和辅助流程。通常注水主流程和辅助流程统一绘制在一个流程图中。
一些中、小型注水站往往还兼设水处理设计，因此在流程图中还需绘制出水处理流程。这一部分本章不作叙述，请参见相关章节，产出水处理请参见本书第四篇，给水处理请参见《给水排水设计手册》相关部分。
图1-14为注水站工艺流程示意图。

图1-14 注水站工艺流程示意图
①--过滤器；②--水罐；③--泵进口过滤器；④--电动离心式注水泵；⑤--润滑油泵；⑥--润滑油箱；⑦冷油器
（一） 注水站主流程
根据水源来水水质，可分为单注流程和混注流程。单注流程是指单注清水、净化后的产出水或其它水的任一种单一水源。混注流程是同时注两种或两种以上的混合水，一般是指清水和净化后产出水的混注，混注流程除注水泵入口采用双吸入管道外，与单注流程基本一致，其基本形式为：
计量量
计 量
注水罐
过滤滤
水源来水

注水管网
高压阀组
注 水 泵

图1-15为某注水站原理流程图。

图1-15 某注水站原理流程图
组成主流程的主要单元流程分述如下：
⑴注水罐进出流程.来水经计量进注水罐缓冲、沉降后经上水管输入注水泵。注水罐设有进出水、溢流、高压回流、排污、收油、热水、回水管、取样等功能的流程；密闭注水罐还有氮气、天然气或柴油等密闭流程工艺。
⑵注水泵喂水流程。采用柱塞泵或高速离心泵注水时，水罐液位如不能保证有足够的上水压力，注水泵上水需设喂水泵（前置泵），将上水压力升至要求压力（常为0.1-0.6MPa），以保证注水泵正常上水。常采用管道泵或离心泵作上水泵。目前有些柱塞泵进水压力仅为0.02MPa，在这种情况下，可不设喂水流程，仅设低水压保护。
⑶注水泵机组流程。注水泵机组流程包括自上水管经泵入口流量计计量至泵前过滤器过滤，再进注水泵升压。泵前后压力测量后，输往高压阀组。
⑷高压阀组流程。注水泵出口高压水汇合后至高压阀组，在启动泵时，可经节流阀控制后打回流；在正常注水时，可经连通汇管配水后，在阀组调节、控制、压力计量（有的还进行高压流量计量），分配至注水管网。
（二） 水站辅助流程
1 润滑油系统流程
注水泵机组润滑油系统有的是随机订货配带，不需注水工艺人员设计。若强制润滑油系统，需要注水工艺设计人员进行设计或选型，可参照下述流程：
润滑油泵自油箱吸入润滑油升压至需要压力，经冷却器冷却，通过润滑油管道分配至各注水泵机组；润滑油在注水泵机组的轴承中完成润滑后，经回油管返回润滑油箱。
为保证突然停电等事故发生时给机组供油，可在供油管路上设置高架油箱（包）或高位油储罐，它们的容积按应满足全部机组30秒钟的供油设计。
2 冷却系统流程
为对注水泵机组和润滑油冷却器进行冷却，除采用空气冷却的电机外，一般还需采用水冷系统。水冷系统分直流冷却和循环冷却两种，选用那一种，可根据使用条件来确定。
⑴直流冷却流程。冷却水进冷却单元完成冷却功能后，一般进入注水泵上水管回注，特殊情况下亦可自流外排。这种流程工艺简单，但使用条件限制不能广泛采用。
⑵循环冷却流程。冷却泵自冷却水罐吸入冷却水，升压输送至各冷却单元，完成冷却功能后，在余压作用下回流进冷却水塔，降温后靠高位自流回冷却水罐。在冬季，回水若能保证冷却温度，可不经冷却水塔直接回流进冷却水罐。
3 加药流程
部分注水站可能需投加缓蚀剂（防腐剂）、防垢剂、杀菌剂、脱氧剂、催化剂等不同的药剂，投加方法有两种。一是干投，多用于投加药剂量大或间断性投药，投药比率不很严格的固体药剂，这种方法设备少，投资省，但因投加量的准确率较低，采用较少。另一种投加方法是投药量准确率较高的湿投法，这是广泛采用的药剂投加法，其主要工艺流程是：
药剂在防腐溶药池（槽、箱、桶、罐）溶解，均匀搅拌（有的需加热）于一定浓度的水溶液中，加药泵或计量泵吸入升压至加药所需压力，经加药管（玻璃钢管、塑料管、不锈钢管等）输送至投药口进行加药。采用加药泵，尚需经流量计（如浮子流量计）计量。加药后应有取样口进行取样，检查投加药量是否合于要求。
投加两种或两种以上药剂，一般应设两套或两套以上加药设备，有的可并联或互为备用。
4 排水及回收流程
⑴排水流程。泵轴承的密封排水、化验排水、锅炉排污水、水罐排污水、过滤罐反冲洗水等，不能回收的冷却水，均进入自流排水或压力排水系统。排出水应根据站内、外条件决定是自流外排，还是压力外排。一些排水系统，需靠污水提升泵外排。外排水需达到排放标准。
⑵回收水流程。在排水量较大的站，可设回收水池或水罐回收排水，将回收水沉降后由回收水泵升压，进过滤罐过滤或直接输入注水罐回注（水质需符合注入要求），也可作浇灌等用水。
5 注水密闭隔氧系统流程
注入水的水中含氧对管道、容器、设备、注水井油（套）管都有腐蚀，而且易产生堵塞油层的杂质时，需进行脱氧处理。脱氧水要求密闭防止二次增氧。因此要求注水流程不开口，注水罐等容器内应进行密闭隔氧。目前采用的密闭方法有：氮气密闭、柴油密闭、天然气密闭等。还有一种隔气膜密闭隔氧的新技术开始应用。氮气密闭安全、可靠、效果好，但设备及工艺较复杂，投资大。柴油密闭投资少，简便易行，但效果较氮气密闭差，安全亦不如前者高。天然气密闭，在有气源的站容易实现，且投资最少，密闭效果比柴油密闭高，但安全度差。下面介绍其中三种密闭方法的工艺流程。
⑴ 天然密闭流程
由于在油田天然气容易获得，而且天然气用于注水系统密闭效果较好，所以在有天然气气源的情况下，油田注水系统采用天然气密闭隔氧比较普遍。但由于采用天然气密闭后，储水罐的火灾危害性大大提高，在设计上需要有严格的安全措施：
a 天然气调压间的火灾危险性分类为甲类，天然气调压间及密闭水罐与其它建（构）筑物的距离应符合防火要求。
b调压系统和密闭水罐应设可靠的补、排气系统及水封保护。
c天然气排气管距明火及散发火花处应不小于25m,距密闭水罐及其它建（构）筑物应不小于12m，并高出附近的建（构）筑物或设备2m以上。
⑵ 柴油密闭流程。这种流程适用于开口容器（主要是注水罐）的密闭。其加油方式可采用罐壁加阀，通过阀用泵压入罐内，或者由罐顶透光孔用软管泵入罐内。密封的柴油一般选用0号柴油，复盖厚度为20-30cm。
为防止柴油从注水罐溢流管流失，常采用倒“U”形倒虹吸溢流管结构;为防止注水泵高压回流水破坏油封油,回流管口常设阻流板,使回流不至猛烈向上,水束向四周扩散。图1-16是柴油密闭辅助设施示意图。

图1-16 水罐柴油密闭辅助设施示意图
⑶隔气膜密闭隔氧流程。水罐隔气膜密闭隔氧装置是近年研制成功的一种隔氧新技术，其原理是在储水罐内安装一个具有隔氧作用的高分子密闭隔气膜，使水和大气隔开，阻止氧的溶入，从而达到密闭隔氧的目的。
该装置可用于油田注水系统的密闭隔氧，其主要特点是：没有能源消耗，无耗能件和耗能介质；运行安全平稳，无易燃、易爆介质和容器；设备简易，可实现自动化操作，无需专人管理，运行费用低廉，隔氧性能良好，但是，隔气膜老化后换膜时，水罐需停止供水。图1-17是这种密闭方法的示意图。

图1-17 水罐隔氧膜密闭隔氧装置示意图
六 注水泵房
1 注水泵房布置的一般要求
⑴ 满足生产工艺需要，保证安全生产，工作方便，性能可靠；
⑵ 简捷易行，管道交叉少，布置整齐、美观、紧凑；
⑶ 方便维修，利于施工；
⑷ 预留扩建余地，考虑进一步发展的可能性，安排好远近期结合；
⑸ 注水泵房与辅助间可设走廊相通，并设隔音门、隔音窗；
⑹ 注水泵房一般应设车行大门，其对应侧宜设人行小门，车行大门应满足泵房内最大设备的进出；
⑺ 配电值班室、微机室宜紧邻注水泵朝阳的一侧，并设隔音窗相望；
⑻ 注水泵房、值班室、化验室、维修间等房间的噪声，应符合国家现行的有关规定。
2 注水泵机组
⑴ 机组设置
注水泵房可设置不同规格注水泵，但同一注水站注水泵型不宜超过三种；
注水泵房宜设置备用泵，离心泵每运行1-4台，可备用1台；柱塞泵每运行1-3台，可备用1台。当注水泵停泵检修对注水无明显影响时，可酌情减少或不设备用泵；
采用离心泵的泵站，同一型号装机台数不宜超过4台；
由于油田注水量是随油田的开发不断上升的，所以注水泵可分期建设，预留位置。
⑵ 机组布置
注水泵机组与机组、机组与墙壁的净距，应满足机泵装卸、检修的需要，且不宜小于1.2m，注水泵房的主要通道宽度不宜小于1.5m，简易注水泵房，橇装注水泵房可减小距离。
⑶ 机组保护
鉴于注水泵机组在油田生产中的重要性，高压运行状态下的危险性，以及单台机组价格较高，必须设计较为完善的保护设施，以保证机组的安全运行。
对于离心泵机组，应设置下列保护设施：
a 泵进口低水压保护；
b 润滑系统油压过低保护；
c 注水泵出口水温过高保护；
d 注水泵及电动机轴承超温保护。
对于柱塞泵机组，应设置下列保护措施：
a泵出口超压保护；
b 润滑油压力、温度和液位指示；
c 泵进口低水压保护。
⑷ 机组进、出口管路及管路附件
每台注水泵宜设流量计。单泵吸水管管径宜比泵进口直径大1-2级。出水管直径应不小于泵出口直径。除此之外 ，对于离心泵和柱塞泵根据各自特点有不同的要求：
对于离心泵：
a 注水泵的进水管应安装切断阀、过滤器、偏心大小头、温度计和压力真空表；
b 泵的出水管应安装压力表、温度计、放气口、止回阀、调节阀和切断阀；
c 根据需要，泵出口宜设多级回流阀。
对于柱塞泵：
a 泵的进水管应安装切断阀、过滤器、偏心大小头和压力真空表；
b 泵的出水管应安装缓