油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)與應(yīng)用探究

焦?jié)蓹?quán)　孫志剛　陳洪方

摘 要：注水泵作為石油開(kāi)采中非常重要的一個(gè)設(shè)備，它的重要性不言而喻，但是它在具體的運(yùn)行的過(guò)程中存在著高耗能、高消耗，低效率的問(wèn)題，因此，注水泵的節(jié)能降耗已經(jīng)勢(shì)在必行。本文從注水泵耗能高的原因出發(fā)，首先分析注水泵在具體的使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，然后結(jié)合具體的實(shí)際給出一些切實(shí)可行的節(jié)能降耗的技術(shù)應(yīng)用措施，主要是人工的操作技術(shù)、PCP技術(shù)以及變頻調(diào)速技術(shù)在注水泵節(jié)能降耗方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：油田注水泵；節(jié)能降耗

前言

油田的開(kāi)采中效率是一個(gè)重要的問(wèn)題，而通過(guò)油田的原油開(kāi)采效率的主要方法就是注水采油，因?yàn)檫@種方法可以保證原油開(kāi)采之后地層保持合理的壓力。因此在石油的開(kāi)采的過(guò)程中就需要不斷排出油田里的污水。在當(dāng)前的石油開(kāi)采的過(guò)程中主要用的離心式的注水泵，它的工作的原理是：離心泵啟動(dòng)后，帶動(dòng)前期儲(chǔ)存的水高速旋轉(zhuǎn)形成真空狀態(tài)的葉輪中心，然后源源不斷的吸收水池中的水，最終將污水排出水池。離心泵主要運(yùn)用的是葉輪產(chǎn)生的離心力進(jìn)行工作的[1]。

一、油田注水泵存在的問(wèn)題

現(xiàn)階段的油田的注水泵存在的主要問(wèn)題有：一是注水泵的電動(dòng)機(jī)的功耗太大，導(dǎo)致的結(jié)果就是注水泵在作業(yè)時(shí)的耗能高，這是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題；二是注水泵因?yàn)榉椒矫婷娴脑?，比如說(shuō)使用方法等導(dǎo)致其本身的效率不高。綜合這兩點(diǎn)也就造成了油田注水泵的高能耗、低效率的情況出現(xiàn)。造成這一個(gè)問(wèn)題的主要的原因包括三個(gè)方面：第一個(gè)就是油田注水泵的年代過(guò)于久遠(yuǎn)，也就是說(shuō)注水泵設(shè)備的使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，時(shí)間長(zhǎng)就會(huì)帶來(lái)磨損、老化的情況，這些老化的設(shè)備運(yùn)行的效率極低；第二點(diǎn)就是注水系統(tǒng)的問(wèn)題，一些注水泵缺少回流調(diào)節(jié)的相關(guān)設(shè)計(jì)，從其出口一直到水管線之間的損失量也相當(dāng)巨大；第三點(diǎn)就是注水泵的工作參數(shù)的問(wèn)題，一些設(shè)備的參數(shù)沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，使得注水泵在實(shí)際運(yùn)用中，出現(xiàn)水泵負(fù)荷量增加，但是泵口排量卻在減少的情況，造成的后果就是電量的損耗非常嚴(yán)重。除了以上的三個(gè)方面的問(wèn)題以外，還有就是注水泵的維修和保養(yǎng)不到位，相關(guān)單位對(duì)設(shè)備的重視程度不夠，認(rèn)識(shí)不到其中存在的問(wèn)題以及可能帶來(lái)的嚴(yán)重后果。

二、油田注水泵節(jié)能降耗的技術(shù)及其應(yīng)用

（一）注水泵運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)技術(shù)

注水泵的主要作用就是向油層中注入一些介質(zhì)，從而達(dá)到可以提高油層壓力的這樣一個(gè)目的，最終要能夠可以進(jìn)行石油的順利開(kāi)采。所以，想要保證在一段較長(zhǎng)的時(shí)間里充分滿足油田的注水要求，與此同時(shí)還要注意降低能源的損耗，提高能源利用率。想要做到這些要求，首先要做的就是及時(shí)應(yīng)用合理的設(shè)備參數(shù)調(diào)試技術(shù)，從而達(dá)到加強(qiáng)油田注水泵可以安全高效運(yùn)行的目的。這就要求在注水的過(guò)程中，進(jìn)行實(shí)際操作的人員必須要做到熟知自己正在使用的注水泵設(shè)備的具體性能和實(shí)際注水的設(shè)備的生產(chǎn)參數(shù)，從而掌握這個(gè)設(shè)備的運(yùn)行方式。之后應(yīng)用相關(guān)的可以對(duì)石油注水泵運(yùn)行方式、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的技術(shù)，這樣做是為了可以將注水泵的運(yùn)行參數(shù)通過(guò)人為的方式控制在高效運(yùn)行的區(qū)域[2]，保證石油注水泵一直在經(jīng)濟(jì)、高效的狀態(tài)下工作，通過(guò)提高能量的利用率，實(shí)現(xiàn)石油注水泵的節(jié)能降耗。

（二）泵控泵技術(shù)

泵控泵技術(shù)又叫做PCP技術(shù)。PCP系統(tǒng)的節(jié)能降耗原理主要是：它是作用于正在滿負(fù)荷運(yùn)行的注水泵的，增加原有的注水壓頭，降低注水泵本身的水壓的負(fù)荷量。它的技術(shù)的基礎(chǔ)是注水泵的串聯(lián)技術(shù)、變頻技術(shù)。

泵控泵的技術(shù)是要在原來(lái)的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)增壓的調(diào)節(jié)泵，這個(gè)泵與原來(lái)的注水泵之間是相互依賴、相互輔助的關(guān)系。在沒(méi)有增加增壓調(diào)節(jié)泵之前，也就是原來(lái)的注水泵是以憋壓的方式達(dá)到對(duì)干壓、流量的控制，在運(yùn)行的過(guò)程中是不可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的，這樣的方式就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的壓力過(guò)高、過(guò)大，甚至于出現(xiàn)過(guò)載的現(xiàn)象，原有的方式的在實(shí)際上的操作是使閥門處于不完全打開(kāi)的狀態(tài)。這種方式的缺點(diǎn)很明顯：讓流量白白流失、浪費(fèi)，特別是憋壓的那一部分流量。對(duì)于這個(gè)缺點(diǎn)，在增加了增壓調(diào)節(jié)泵之后，就可以完全避免，因?yàn)樵黾恿嗽鰤赫{(diào)節(jié)泵之后的閥門可以完全打開(kāi)，調(diào)節(jié)泵的具體的作用就是平衡壓力和能量，這樣就避免了流量的浪費(fèi)，從而達(dá)到注水泵的節(jié)能降耗。

（三）變頻調(diào)速技術(shù)

在眾多的注水的方式中，恒壓注水是一個(gè)非常有效的方式，因?yàn)樗梢宰龅綄?duì)壓力和能量的平衡。這種注水方式的實(shí)際操作就是對(duì)油田注水泵實(shí)行變頻控制——將壓力傳感器和注水泵的電機(jī)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，使兩者一直呈現(xiàn)出反比的例關(guān)系。應(yīng)用變頻技術(shù)之后，注水泵的壓力增大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)隨之升高，這樣就可以保證管道壓力一直都是恒定的。

變頻技術(shù)并不只是簡(jiǎn)單的壓力傳感器的應(yīng)用，變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還要考慮具體的油田的情況，對(duì)生產(chǎn)的要求、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的情況都要進(jìn)行雙向的考慮。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含壓力傳感器、變頻器和調(diào)節(jié)器的相關(guān)技術(shù)。使用傳感器的目的是及時(shí)傳輸、反饋?zhàn)⑺玫木唧w的實(shí)際運(yùn)行情況。而變頻器和調(diào)節(jié)器是接受反饋的，就一般情況而言，對(duì)油田高壓注水閥門進(jìn)行人工的控制，雖然也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)注水壓力和整體的流量水平的平衡與控制，但是很難做到嚴(yán)格的控制。在油田注水泵的具體的設(shè)計(jì)中，注水泵的大力值和流量的基礎(chǔ)設(shè)定都非常大，但是在實(shí)際的使用中注水泵設(shè)備并沒(méi)有能夠達(dá)到這些設(shè)定，也就是不能使用到它最高效的那個(gè)狀態(tài)，這樣就出現(xiàn)了能源的浪費(fèi)。但是在引入變頻調(diào)速系統(tǒng)之后，注水泵本身就可以可根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行的情況，實(shí)現(xiàn)其對(duì)自身的水流量多少、壓力大小的有效調(diào)控，從而可以根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)要求來(lái)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣做就可以提升注水泵電機(jī)的效率。從理論上分析可得，當(dāng)注水壓力系統(tǒng)壓力值是一個(gè)定額時(shí)，注水泵的電機(jī)功率也會(huì)隨系統(tǒng)功率的增大而增大[3]。

變頻調(diào)速系統(tǒng)，和傳統(tǒng)的油田注水泵系統(tǒng)雪碧，有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：一是在操作上變得更加簡(jiǎn)單；二是實(shí)現(xiàn)了水源井轉(zhuǎn)變?yōu)樽⑺玫脑O(shè)計(jì)；三是它不僅可以進(jìn)行自動(dòng)化控制，節(jié)省大量的人力資源成本，而且還可以實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約，節(jié)省大量的物力和財(cái)力。

結(jié)論

油田注水泵作為是石油開(kāi)采的關(guān)鍵的設(shè)備，它的運(yùn)行效率、能源消耗都丟石油開(kāi)采的作業(yè)有著直接的影響。傳統(tǒng)的注水泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在著很多的問(wèn)題，所以在本文中就對(duì)這些現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述，著重討論的是如何提高注水泵的效率和節(jié)能降耗的技術(shù)措施，主要是注水泵運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)技術(shù)、泵控泵技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)，第一個(gè)主要是對(duì)現(xiàn)有的注水泵系統(tǒng)的提出的操作性的技術(shù)，后兩者著眼的是對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的改造的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]杜明明.淺談變頻調(diào)速技術(shù)在油田注水泵中的節(jié)能應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程，2017（02）：29.

[2]姚琦，張希茂，張衛(wèi).高壓變頻器在油田注水泵上的節(jié)能效果分析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2014，40（07）：37-38.

[3]朱永強(qiáng).油田注水泵的節(jié)能研究及智能控制[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（04）：67.