薩中油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

張麗凱：楊君

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠；2.大慶鉆探集團(tuán)地質(zhì)錄井一公司）

薩中油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

張麗凱1：楊君2

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠；2.大慶鉆探集團(tuán)地質(zhì)錄井一公司）

大慶油田第一采油廠作為年輸送污水1.7×108m3的采油大廠，注水單耗每降0.1 kW·h/m3就可年節(jié)電1700×104kW·h，節(jié)能意義重大。近年來，從設(shè)備節(jié)能措施應(yīng)用實(shí)際出發(fā)，采用了井站運(yùn)行優(yōu)化、注水泵減級(jí)、注水泵高壓變頻、前置泵變頻、注水泵涂膜、注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化等技術(shù)，取得了較好的節(jié)能效果。注水單耗由2005年的5.84 kW·h/m3降低到目前的5.39 kW·h/m3，為今后注水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理用能、增效益、促發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

注水系統(tǒng)：節(jié)能：優(yōu)化運(yùn)行：注水泵高壓變頻：前置泵變頻：注水泵涂膜

油田生產(chǎn)用電主要集中在注水、集輸、機(jī)采三個(gè)系統(tǒng)，大慶油田第一采油廠（以下簡(jiǎn)稱一廠）注水耗電量接近總耗電量的40%，因而，在注水系統(tǒng)推廣應(yīng)用節(jié)能技術(shù)對(duì)于油田節(jié)能降耗具有十分重要的意義。注水系統(tǒng)耗能節(jié)點(diǎn)主要集中在注水站泵管壓差、注水管網(wǎng)的壓力損耗以及配水閥組節(jié)流損失這三處。近年來，一廠從提高注水泵效和管網(wǎng)效率入手，采取了優(yōu)化運(yùn)行、注水泵高壓變頻、前置泵變頻、注水泵涂膜等技術(shù)，取得了較好的節(jié)能效果，注水單耗由2005年的5.84 kW·h/m3降低到目前的5.39 kW·h/m3。

1 系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行

一廠注水管網(wǎng)經(jīng)過多年建設(shè)，已經(jīng)形成了完善的環(huán)狀水驅(qū)管網(wǎng)和枝狀聚驅(qū)管網(wǎng)。注水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行包括減少注水泵開泵臺(tái)數(shù)和注水泵減級(jí)。2008年一廠注水量41.57×104m3/d，較2005年增加了1.94×104m3/d，同期開泵臺(tái)數(shù)由61臺(tái)減少到59臺(tái)。2006年以來，一廠共對(duì)14臺(tái)注水泵減級(jí)（表1），注水單耗平均減少0.58 kW·h/m3。

2 仿真優(yōu)化技術(shù)

為提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，在加密注水系統(tǒng)采用了仿真優(yōu)化技術(shù)。根據(jù)注水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過軟件計(jì)算，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方案，適時(shí)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行生產(chǎn)指導(dǎo)，確定合理開泵方案，并對(duì)現(xiàn)有管網(wǎng)不合理部分提出改造意見，提高管網(wǎng)效率。

表1 注水站減級(jí)應(yīng)用情況

以加密注水系統(tǒng)為例，應(yīng)用仿真技術(shù)，可以采取以下措施降低管網(wǎng)壓力損失：

◇增設(shè)中十二注水站與北1排、北2排和北42排DN150聯(lián)絡(luò)線1.6 km；

◇增設(shè)中十一注水站與北52排和北70排DN150聯(lián)絡(luò)線0.9 km；

◇中一注水站至中七注水站聯(lián)絡(luò)線高121排和高125排部分增設(shè)DN150復(fù)線4.7 km；

◇增設(shè)中六注水站至中22排DN150聯(lián)絡(luò)線0.6 km；

◇中七注、聚中七注與高129排和高125排加密聯(lián)絡(luò)線增加復(fù)線。

3 高壓變頻技術(shù)

注水泵高壓變頻技術(shù)通過采集管網(wǎng)干線壓力信號(hào)，追蹤管網(wǎng)壓力幅值變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，流量調(diào)節(jié)范圍較大，因此適用于實(shí)際輸送量與泵設(shè)計(jì)排量偏差較大、調(diào)節(jié)頻繁的工況，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)控能力較強(qiáng)。

一廠中十三注、聚中七注安裝了高壓變頻調(diào)速裝置，中十三注采用一拖一形式，聚中七采用一拖二形式，2座站的高壓變頻調(diào)速裝置均采用閉環(huán)控制，節(jié)能效果見表2。

表2 注水站高壓變頻裝置應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)

4 前置泵變頻技術(shù)

將現(xiàn)有多級(jí)離心注水泵拆1級(jí)后，新建1臺(tái)排量與主泵相同、揚(yáng)程為1.5 MPa的前置喂水泵，與拆級(jí)后的主泵串聯(lián)運(yùn)行。在注水泵（主泵）前串聯(lián)一個(gè)增壓泵(小功率泵)，為注水泵提供吸入壓力，改善其吸入性能，并以注水泵出口壓力作為變頻的調(diào)控信號(hào)，通過變頻調(diào)速器改變前置泵的轉(zhuǎn)速及其出口壓力，進(jìn)而改變注水泵的進(jìn)口壓力，達(dá)到調(diào)控注水泵出口壓力的目的。

一廠共安裝前置泵變頻裝置6套，對(duì)目前正在運(yùn)轉(zhuǎn)和曾經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的4套前置泵變頻裝置運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。分析結(jié)果表明，平均泵壓下降1.0 MPa，平均單耗下降0.59 kW·h/m3，平均日節(jié)電4 618 kW·h。其中，聚西一注水站前置泵運(yùn)行后，單耗上升0.24 kW·h/m3，日耗電增加1 732 kW·h；其余3套前置泵運(yùn)行后單耗均下降，平均下降0.8 kW·h/m3，平均日節(jié)電6 227 kW·h，詳細(xì)情況見表3。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，當(dāng)注水泵出口水量與額定排量相差不大時(shí)，前置泵基本處于工頻狀態(tài)下運(yùn)行，沒有發(fā)揮作用，前置泵電動(dòng)機(jī)耗電將導(dǎo)致綜合單耗上升。因此，前置泵的使用應(yīng)根據(jù)注水量實(shí)際情況，經(jīng)過綜合對(duì)比以后確定是否開泵。

5 注水泵涂膜技術(shù)

注水泵涂膜技術(shù)的原理是通過將泵內(nèi)主要過流機(jī)件（泵殼體、葉輪、導(dǎo)翼等）涂敷高光潔度材料減小機(jī)械損失，從而提高注水泵效率，節(jié)省電量。增效涂層具有以下特性：

◇表面光滑，粗糙度小，可在流通設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生光滑表面，減少渦流產(chǎn)生；

◇涂層與流體不具有親和性，降低了流體與涂層之間的摩擦；

◇涂層能夠抗流體腐蝕和氣蝕損害；

◇水泵葉輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中涂層不破損脫落。

因此，通過對(duì)注水泵進(jìn)行涂膜可以減小能量損耗，增加流速或流壓，提高泵效。

表4 注水泵涂膜應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)

表3 前置泵變頻裝置投產(chǎn)前后應(yīng)用效果

一廠目前已涂膜并投入運(yùn)行的注水泵共11臺(tái)。通過跟蹤，涂膜后注水泵泵效平均提高3.53%，注水單耗平均下降0.68 kW·h/m3（表4），節(jié)能效果顯著，目前未發(fā)現(xiàn)涂層脫落現(xiàn)象。

6 結(jié)語

應(yīng)建立注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用跟蹤及效果評(píng)價(jià)體系，加大加密注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化軟件的應(yīng)用力度，結(jié)合地面信息系統(tǒng)等技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，優(yōu)化開泵臺(tái)數(shù)，為節(jié)能措施的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

前置泵變頻裝置可以有效減少泵管壓差，但對(duì)注水泵流量調(diào)節(jié)范圍有限，因而該技術(shù)主要適用于泵管壓差較大的單個(gè)注水站。

選擇涂膜注水泵，應(yīng)優(yōu)先選擇使用年限較長(zhǎng)、泵效較低的注水泵，對(duì)即將進(jìn)行大修的注水泵進(jìn)行涂膜，可以節(jié)省大修費(fèi)用。此外，評(píng)價(jià)注水泵涂膜效果，應(yīng)在注水泵排量相同的情況下，進(jìn)行涂膜前后泵效對(duì)比。

注水系統(tǒng)要充分挖掘節(jié)能潛力，要將系統(tǒng)工藝流程的優(yōu)化簡(jiǎn)化與節(jié)能技術(shù)的優(yōu)選有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)整個(gè)注水系統(tǒng)的壓力和流量運(yùn)行最優(yōu)化，節(jié)能效益最大化。

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.04.008

張麗凱，2002年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，技術(shù)員，從事水站管理等工作，E-mail：zhanglikai@petrochina.com.cn，地址：大慶油田第一采油廠第二油礦機(jī)關(guān)生產(chǎn)辦，163257。

2011-03-10）