油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)研究

趙玉杰

（大慶油田第二采油廠第一作業(yè)區(qū)，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

油田注水工作中，注水泵是其中的重要設(shè)備之一，油田注水泵中主要的輸送介質(zhì)為污水，根據(jù)不同油田的實際需求，注水泵的進出口壓力和排水量也是有所差異的。目前油田使用的注水泵通常情況下都為離心泵，離心泵的工作原理是介質(zhì)通過葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力進行輸送[1]。離心泵在工作之前，需要在吸水管和泵內(nèi)保障充滿介質(zhì)，然后才能起動電機，水在葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，被輸送到葉輪的外緣，然后通過水泵的壓力將水輸送到管道中。水在離心力的作用下，水泵葉輪處出現(xiàn)真空的狀態(tài)，水池中的水在大氣壓力的作用下又被吸入到泵內(nèi)，通過葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力進行流入和流出，達到了輸送水的目的[2]。

1 油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)中存在的問題

1.1 注水泵效率不高

我國目前使用的注水泵一般情況下效率不是很高，注水泵能源的消耗量比較大，產(chǎn)生的原因主要有幾下幾點：（1）注水管網(wǎng)老化，目前我國油田一些注水站建設(shè)的時間比較長，注水設(shè)備的磨損比較嚴(yán)重，造成注水泵工作效率比較低。注水管網(wǎng)老化就會嚴(yán)重的影響介質(zhì)的輸送，長時間管網(wǎng)內(nèi)就會出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕的現(xiàn)象，注水泵的工作效率就會越來越低；（2）流量嚴(yán)重的損失，目前的油田注水系統(tǒng)設(shè)計上很少安裝回流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于管線腐蝕造成滲透、甚至由于地理環(huán)境等因素影響不能及時發(fā)現(xiàn)判別準(zhǔn)確漏點等問題，也會造成流量的損失；（3）注水泵的工作參數(shù)存在誤差，注水泵管壓如果出現(xiàn)波動變化，就會造成注水站管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定，注水泵的工作負荷增加，泵出口排量降低，隨之能耗增加[3]。

1.2 注水泵設(shè)備維修和保養(yǎng)不及時

注水系統(tǒng)效率與注水泵工作效率有著直接的影響，想要保障注水泵的工作效率，就要定期的對注水泵進行維修和保養(yǎng)。但是目前的實際情況是大部分的注水站雖然有相關(guān)的注水泵維修和保養(yǎng)計劃，在長期的使用過程中，必然會產(chǎn)生老化、腐蝕、間隙增大、泄漏等情況，直接影響注水泵的注水系統(tǒng)效率和工作效率，沒有起到節(jié)能降耗的效果，反而造成能源消耗量的增加，影響油田的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.3 注水泵電機匹配問題影響機泵單耗

注水站在初期投產(chǎn)的時候，由于設(shè)計參數(shù)比較大，機泵額定功率都比較大，隨著油田開發(fā)的不斷深入，注水方案不斷地下調(diào)，機泵實際功率遠遠小于設(shè)計參數(shù)，而這些大設(shè)備成本較高，不能隨隨便便更換，這些歷史遺留的問題極大程度地制約了節(jié)能降耗的力度。

2 油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)與應(yīng)用

2.1 泵控泵（PCP）技術(shù)

想要實現(xiàn)油田注水泵的節(jié)能降耗，PCP技術(shù)是其中的主要措施之一，離心泵的串聯(lián)和變頻技術(shù)是PCP技術(shù)的基礎(chǔ)，注水泵超負荷運行時，應(yīng)用PCP技術(shù)能夠增加注水泵的注水壓力，降低注水泵的負荷量。通過增壓調(diào)節(jié)泵和注水泵之間的相互作用，實現(xiàn)共同作業(yè)。為防止注水泵運行過程中干壓過高、流量過大、電機過載的現(xiàn)象發(fā)生，一般使用憋壓的方式對其進行控制，但是在憋壓的過程中閥門是不完全打開的，容易造成流量的白白浪費，因此需要我們使用增壓調(diào)節(jié)泵，有效的解決以上問題，使閥門處于完全打開的情況，利用調(diào)節(jié)泵有效控制壓力和能量的平衡，避免出現(xiàn)浪費的現(xiàn)象[4]。

2.2 變頻控制技術(shù)

想要保障油田注水泵工作運行過程中壓力和能量的平衡，可以使用恒壓注水的方式，將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在油田的注水泵中，將電機和壓力傳感器有機結(jié)合，當(dāng)壓力升高時，電機的轉(zhuǎn)速隨著升高，當(dāng)壓力降低時，電機的轉(zhuǎn)速也隨著降低，保持兩者之間處于平衡的狀態(tài)。同時我們還要安裝報警系統(tǒng)，一旦壓力過低或者過高，就要能夠停機報警，避免注水泵產(chǎn)生嚴(yán)重的故障。

變頻控制技術(shù)的應(yīng)用要結(jié)合油田的實際情況，不是簡單的壓力傳感器的應(yīng)用，必須雙向的考慮現(xiàn)場施工環(huán)境和實際生產(chǎn)需求，應(yīng)用到壓力傳感器設(shè)備外，還需要調(diào)節(jié)器、變頻器等輔助設(shè)備，通過調(diào)節(jié)輸出電壓，保障工作電壓的穩(wěn)定。注水泵的工作運行情況通過傳感器能夠及時有效的反映出來，傳感器的信號最終回到調(diào)節(jié)器和變頻器中，根據(jù)傳輸回的信號，對注水泵進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，保障注水泵工作運行的智能化和信息化，同時為了降低工作強度，一般使用遠程操作模式。注水泵工作運行中變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，使其操作流程逐漸的簡單化，取消了喂水泵和儲水罐兩個不必要的環(huán)節(jié)，優(yōu)化了工藝流程，避免對注水泵進行頻繁的啟停工作，實現(xiàn)了注水泵的自動化控制，有效的節(jié)約了電能，降低了操作人員的勞動強度，節(jié)約了勞動成本。同時注水泵流量和水泵電機轉(zhuǎn)速通過應(yīng)用變頻控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)及時的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。注水泵的工作效率和供水流程得到了提高和完善，延長了注水泵的使用壽命，提高了注水質(zhì)量，優(yōu)化了作業(yè)流程。

2.3 控制注水泵泵管壓差

想要保障注水泵泵口排量，就要對注水泵管壓差進行合理的控制，主要有以下措施：首先，減少注水泵葉輪。注水泵的流量和葉輪有著直接的影響，葉輪的直徑平方也和揚程、軸功率有著密切的關(guān)系，所以減少注水泵葉輪，就能降低軸功率和揚程，達到降低注水泵電能消耗的目的。注水泵葉輪減級還能夠起到降低注水泵的管壓差的作用，注水泵的減級也并不是盲目的，需要按照一定的要求，拆除最后一級的葉輪，才能起到作用，如果操作不當(dāng)反而會降低注水泵的工作效率；同時，安裝變頻調(diào)速器。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的注水泵系統(tǒng)相比較，有著操作簡單的優(yōu)勢，能夠收集供水管網(wǎng)的信號，然后對收集到的信號進行轉(zhuǎn)換和處理，找到最佳的運行頻率。如果供水管網(wǎng)的壓力比較低，變頻調(diào)速器就能通過接收到的信號，對注水泵運行參數(shù)進行調(diào)節(jié)，降低泵管壓差。所以變頻調(diào)速器在注水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高了注水泵的工作效率，達到了節(jié)能降耗的目的。

2.4 盡量減小機泵泵件之間的摩擦

盡量減小機泵泵件之間的摩擦來減小機泵的能量損失。首先可以選擇應(yīng)用泵涂膜（氟樹脂）技術(shù)：涂有氟樹脂的機泵泵件表面比拋光后的不銹鋼還要光滑20倍，因其不沾水的特性，使水直接從表面滑過，從泵內(nèi)經(jīng)過的液體減少了分界層和液體內(nèi)部的渦流，進而功率消耗大大地降低了、增加了流速，達到注水泵高效運行的目的。其次在機泵潤滑油內(nèi)增加濃縮金屬抗磨劑，實現(xiàn)抗磨、減磨、耐熱與抗腐蝕的作用。金屬抗磨劑能與各種潤滑油溶合，具有功效穩(wěn)定持久、耐高溫、高速、高負荷、抑制油品氧化及減少積碳等特性，能夠起到減少磨損及摩擦熱，減少功率消耗，起到節(jié)能的效果。

3 結(jié)語

經(jīng)過以上的研究和分析，注水泵在油田的開發(fā)和開采過程中是十分重要的設(shè)備，應(yīng)用的十分頻繁，因此想要降低油田開發(fā)中的能源消耗，主要措施就是要提高注水泵的工作效率。定期對注水泵進行維修、保養(yǎng)、檢查，延長注水泵的使用壽命，提高注水泵的工作效率。同時也要制定注水泵配套設(shè)施的節(jié)能降耗方案，從整體上實現(xiàn)注水站的節(jié)能降耗目標(biāo)，促進油田的可持續(xù)發(fā)展。