地面工程綜合節(jié)電措施研究

高鑫

（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

1 問題的提出

隨著油田開發(fā)的深入，基礎(chǔ)設(shè)施的增加，總耗電量呈上升趨勢(shì)[1]。大慶油田某采油廠生產(chǎn)耗電由2010 年的53 557×104kWh，上升到2018 年的69 213×104kWh，上升29%。噸液耗電也呈上升趨勢(shì)，由2010 年的18.63 kWh/m3上升到20.06 kWh/m3。生產(chǎn)耗電情況見表1。

表1 生產(chǎn)耗電情況 104 kWh

其中注水耗電作為油田耗電的主要單元[2]，約占生產(chǎn)總耗電的35%，占地面系統(tǒng)耗電的71.42%。因此，地面工程系統(tǒng)節(jié)電工作要緊緊圍繞注水耗電，采取綜合性的措施，降低能耗[3]。

2 技術(shù)措施及效果

通過實(shí)施分壓注水[4]，并以高壓變頻為系統(tǒng)調(diào)控的“支點(diǎn)”，優(yōu)化注水系統(tǒng)運(yùn)行[5]，控制泵管壓差，提高系統(tǒng)效率，降低總耗電量[6]。

2.1 實(shí)施分壓注水，降低系統(tǒng)整體能耗

該采油廠某區(qū)塊注水系統(tǒng)具有東西過渡帶壓力較高、中部純油區(qū)壓力較低的分布規(guī)律，為保證過渡帶注水井壓力，整個(gè)注水系統(tǒng)必須高壓運(yùn)行，能量損失較大[7]。根據(jù)各區(qū)塊注水井破裂壓力，確定了純油區(qū)、東部過渡帶、西部過渡帶各自的注水泵壓及注水站，東部過渡帶注水站泵壓15.0 MPa，西部過渡帶注水站泵壓14.5 MPa，純油區(qū)注水站泵壓14.0 MPa。

自2013 年起實(shí)施分壓注水，實(shí)現(xiàn)了純油區(qū)與東西部過渡帶分注。分壓注水實(shí)施后，純油區(qū)實(shí)現(xiàn)平均壓降0.60 MPa，年均節(jié)電585×104kWh。純油區(qū)分壓注水實(shí)施泵壓對(duì)比見圖1，純油區(qū)分壓注水分年度節(jié)電量見圖2。

圖1 純油區(qū)分壓注水實(shí)施泵壓對(duì)比

圖2 純油區(qū)分壓注水節(jié)電量

2.2 運(yùn)行高壓變頻，控制區(qū)塊注水耗電

全廠18 座注水站，建設(shè)完成了注水泵高壓變頻6 座，總裝機(jī)功率13 200 kW，形成“一線兩點(diǎn)”模式，根據(jù)油田開發(fā)需要，結(jié)合注水井鉆關(guān)情況，以高壓變頻為調(diào)節(jié)支撐點(diǎn)，以“少啟泵，啟高效泵”為原則[8]，優(yōu)化注水泵運(yùn)行，各注水站之間的注水量和壓力相互補(bǔ)充，滿足水驅(qū)各區(qū)塊水量和壓力的綜合調(diào)節(jié)需求[9]。注水站單站泵出口壓力下降0.5～2.6 MPa，日節(jié)電1.2×104kWh，年均節(jié)電438×104kWh，節(jié)電效果顯著。注水泵高壓變頻情況見表2。

表2 注水泵高壓變頻情況

2.3 實(shí)施注水泵涂膜改造，提高注水泵效

針對(duì)低效注水泵，采用超音速熱噴涂自潤(rùn)滑金屬陶瓷涂層技術(shù)進(jìn)行改造。熱噴涂是近年在國(guó)內(nèi)表面工程應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展起來的高新技術(shù)。采用超音速火焰噴涂技術(shù)，燃料氣體（氫氣，丙烷，丙烯或乙炔－甲烷-丙烷混合氣體等）與助燃劑以一定的比例導(dǎo)入燃燒室內(nèi)混合，爆炸式燃燒，因燃燒產(chǎn)生的高溫氣體以高速通過膨脹管獲得超音速。同時(shí)通入送粉氣（Ar 或N2），定量沿燃燒頭內(nèi)碳化鎢中心套管送入高溫燃?xì)庵校煌涑鰢娡坑诠ぜ闲纬赏繉印?/p>

凃?qū)又饕捎锰沾勺詽?rùn)滑材料，具有良好的抗氣蝕性能，考慮到材料的抗氣蝕性不僅僅由其硬度決定，還取決于材料本身的韌性，所以在涂層材料中加入了金屬成分以提高材料的韌性。由于同時(shí)在材料中添加了有自潤(rùn)滑性能的金屬和有機(jī)材料，大大降低了過流部件的摩擦系數(shù)，有效降低表面粗糙度，提高了表面性能[10]。

2020 年選取3 臺(tái)低效注水泵，均噴涂金屬陶瓷涂層，注水泵涂膜改造后，泵水單耗平均下降0.27 kWh/m3以上，日節(jié)電0.612 6×104kWh，年可節(jié)電223×104kWh，效果明顯。注水泵涂膜前后運(yùn)行情況見表3。

表3 注水泵涂膜前后運(yùn)行情況

2.4 加強(qiáng)生產(chǎn)管理，控制集輸系統(tǒng)耗電

通過實(shí)施季節(jié)停摻水、全年停摻水、“拐點(diǎn)法”控單井摻水量、加強(qiáng)臨時(shí)措施井管理等管理措施，控制全年摻水量，共計(jì)停泵168 臺(tái)次，調(diào)整摻水泵57 臺(tái)次，啟運(yùn)變頻384 臺(tái)次。年節(jié)電120×104kWh。同時(shí)，優(yōu)先使用摻水泵變頻裝置，降低泵管壓差，年均優(yōu)化調(diào)整摻水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)150 臺(tái)次，年節(jié)電25×104kWh。

3 結(jié)論

系統(tǒng)壓差較大的區(qū)塊，實(shí)施分壓注水可以從整體上降低注水能耗；高壓變頻可以有效降低泵管壓差，是注水系統(tǒng)整體調(diào)控的有效手段；注水泵采用超音速熱噴涂自潤(rùn)滑金屬陶瓷涂層技術(shù)進(jìn)行改造，可以有效提高泵效，降低注水單耗0.27 kWh/m3。