油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

趙東升（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

趙東升（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

在油田生產(chǎn)中，注水系統(tǒng)年耗電量占生產(chǎn)總耗電的40%以上，是節(jié)能工作的重點(diǎn)部位。為降低系統(tǒng)能耗，提高系統(tǒng)效率，應(yīng)用了注水泵涂膜、減級(jí)和前置泵變頻等節(jié)能技術(shù)，對(duì)部分設(shè)備和管線在實(shí)施措施前后進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。經(jīng)數(shù)據(jù)檢測(cè)、對(duì)比可知，泵涂膜能有效提高泵效，泵減級(jí)可明顯降低注水單耗，前置泵變頻能有效調(diào)節(jié)泵管壓差，多元復(fù)合除垢可消除管網(wǎng)壓降。通過分析評(píng)價(jià)證明，該注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效果良好，能有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低系統(tǒng)能耗。

油田注水 注水泵涂膜 泵減級(jí) 前置泵變頻 多元復(fù)合除垢

注水是陸上油田的主要開發(fā)形式，能有效補(bǔ)充地層能量，提高采收率[1]。喇嘛甸油田開發(fā)建設(shè)30多年來，經(jīng)歷了基礎(chǔ)井網(wǎng)、加密井網(wǎng)、注聚井網(wǎng)等油田建設(shè)階段。地面工程為了滿足開發(fā)的要求，根據(jù)不同井網(wǎng)對(duì)水質(zhì)的要求，形成了普通污水、深度污水及聚驅(qū)污水注水系統(tǒng)等3套系統(tǒng)、4套井網(wǎng)。注水系統(tǒng)年耗電量占全廠生產(chǎn)耗電的40%以上，是節(jié)能工作的重點(diǎn)。為了分析注水節(jié)點(diǎn)能耗，查找重要耗能部位，對(duì)注水系統(tǒng)能耗情況進(jìn)行了分析。油田注水系統(tǒng)的能量損失主要集中在機(jī)泵能耗、泵管壓差、管網(wǎng)壓降、井管壓差等幾個(gè)節(jié)點(diǎn)[1]，綜合節(jié)電潛力約為4 500×104kW·h。

1 節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

為降低系統(tǒng)能耗，提高注水系統(tǒng)效率，“十一五”期間喇嘛甸油田共實(shí)施了四大類節(jié)能項(xiàng)目。

1.1 注水泵涂膜

為了提高注水泵效，降低注水泵過水阻力，對(duì)注水泵的葉輪等部件進(jìn)行了涂膜處理。

對(duì)于部分涂膜的注水泵進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)。以單臺(tái)注水泵為例，2008年6月進(jìn)行了泵涂膜。2008、2010年分別對(duì)該泵進(jìn)行了跟蹤檢測(cè)，測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。

由表1可知，該注水泵在涂膜以前檢測(cè)平均泵效為74.17%，涂膜后檢測(cè)平均泵效為76.40%，泵效提高了2.23%。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，注水泵在涂膜后泵效可上升2%～3%左右。

表1 注水泵測(cè)試數(shù)據(jù)

經(jīng)濟(jì)效益：以該泵為例，泵效提高了2.23%，年可節(jié)約用電35.6×104kW·h，節(jié)約資金20.4×104元。

技術(shù)建議：據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，注水泵運(yùn)行10年以上效率開始下降，可將該技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)行10年以上，泵效較同排量泵低3%左右的注水泵。

1.2 注水泵減級(jí)

當(dāng)離心泵平均泵壓比注水干線壓力高出2.0 MPa以上時(shí)，閥門節(jié)流造成的能量損失會(huì)很大[2]。為了降低泵水單耗，控制泵管壓差在合理范圍內(nèi)，對(duì)注水泵進(jìn)行了注水泵減級(jí)處理。

對(duì)部分減級(jí)的注水泵進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)。以單臺(tái)注水泵為例，2008年6月進(jìn)行了泵減級(jí)。在注水泵減級(jí)前后分別對(duì)該泵進(jìn)行了檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 注水泵測(cè)試數(shù)據(jù)

由表2可知，該注水泵在減級(jí)前泵管壓差為2.6 MPa，泵水單耗為5.81 kW·h；減級(jí)后，檢測(cè)泵管壓差為0.4 MPa，泵水單耗為5.61 kW·h，壓差下降了2.2 MPa，單耗下降了0.2 kW·h，泵效提高了6.45%。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，注水泵在減級(jí)后泵管壓差可降低到0.5 MPa以內(nèi)，單耗可降低0.1～0.2 kW·h。

經(jīng)濟(jì)效益：以該泵為例，單耗下降了0.2 kW·h，年可節(jié)約用電62.19×104kW·h，節(jié)約資金35.5×104元。

技術(shù)建議：可將該技術(shù)應(yīng)用于泵壓與注水管網(wǎng)壓力擬合度不合理、泵管壓差超過1.5 MPa的注水泵。

1.3 前置泵變頻裝置

要連續(xù)調(diào)節(jié)注水泵的流量、壓力等運(yùn)行參數(shù),且使泵仍在高效區(qū)運(yùn)行，只能用變頻調(diào)速的方法來實(shí)現(xiàn)[3]。為了降低注水單耗，實(shí)現(xiàn)注水泵連續(xù)調(diào)節(jié)，保證泵優(yōu)化運(yùn)行，安裝了前置泵變頻裝置。目前已有2套裝置安裝完畢，投入運(yùn)行。以1套為例，安裝前后檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 前置泵變頻裝置安裝前后數(shù)據(jù)對(duì)比

由表3可知，安裝前置泵變頻裝置后，泵管壓差下降了1.53 MPa，泵機(jī)組單耗下降了0.2 kW·h。

經(jīng)濟(jì)效益：以該泵為例，單耗下降了0.2 kW·h，年可節(jié)約用電45.2×104kW·h，節(jié)約資金25.8×104元。

技術(shù)建議：通過變頻調(diào)速改變了離心泵的特性曲線，使性能曲線向下平移，降低了泵管壓差，并且在一定程度上提高了泵效，從而達(dá)到節(jié)能的目的[4]。可將該技術(shù)應(yīng)用于泵管壓差超過1.5 MPa且來液量不穩(wěn)定的注水站。

1.4 多元復(fù)合除垢

為了解決實(shí)際生產(chǎn)中管線、設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重的問題，降低注水管線的管損值，對(duì)17.32 km注水管線進(jìn)行了多元復(fù)合除垢。

對(duì)除垢后的注水管線進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。以注水管線為例，該配水間于2008年11月進(jìn)行了管線除垢。在進(jìn)行多元復(fù)合除垢前后分別對(duì)管線管損值進(jìn)行了檢測(cè)，其結(jié)果見表4。

由表4可知，注水管線管損壓力由原來最高的3.7 MPa下降到了0.5 MPa，管線內(nèi)表面光滑，垢厚度為0.2～0.3 mm，管線除垢率為95%。

表4 配水間試驗(yàn)對(duì)比

經(jīng)濟(jì)效益：以該站為例，平均管損值下降了2.1 MPa，總注水量為20 m3/h，總管線長(zhǎng)度為3.45 km，年可節(jié)約用電10.1×104kW·h，節(jié)約資金5.76×104元。

技術(shù)建議：在對(duì)管線除垢時(shí)，若按管線長(zhǎng)度1 km計(jì)，可將該技術(shù)應(yīng)用于管損值大于2.32 MPa的管線。

2 結(jié)論

（1）通過對(duì)注水系統(tǒng)進(jìn)行潛力分析，表明注水系統(tǒng)節(jié)能空間仍然很大，依靠現(xiàn)有的技術(shù)手段可有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低系統(tǒng)能耗。

（2）節(jié)能技術(shù)規(guī)模應(yīng)用是降低能耗的必要保證。目前注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成熟，需要不斷擴(kuò)大成熟技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模，以進(jìn)一步降低注水系統(tǒng)的能耗。

（3）節(jié)能技術(shù)規(guī)范應(yīng)用是降低能耗的必要手段。可通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和技術(shù)研究等方法，摸索節(jié)能技術(shù)的使用規(guī)律，規(guī)范使用行為，使節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用有的放矢、有據(jù)可依。

（4）完善節(jié)能技術(shù)管理是降低能耗的必要途徑。節(jié)能技術(shù)對(duì)工作環(huán)境有一定要求，在生產(chǎn)中應(yīng)針對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)，制定相應(yīng)管理方法，充分發(fā)揮其節(jié)能效果；對(duì)于互補(bǔ)性強(qiáng)的節(jié)能技術(shù)，可將其組合使用，保證實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。

[1]鹿桂華.油田注水節(jié)能技術(shù)研究與應(yīng)用[J].油氣田地面工程，2002，21(1)：1.

[2]彭剛.勝利油田提高注水系統(tǒng)效率配套技術(shù)[J].油氣田地面工程，2004，23(6)：2.

[3]王莉.杏南油田注水系統(tǒng)變頻調(diào)速節(jié)能降耗分析[J].油氣田地面工程，2000，19(5)：2.

[4]蔣新.注水泵機(jī)組的調(diào)速技術(shù)與節(jié)能[J].油氣田地面工程，2008，27(6)：1.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.014

2011-03-20)

趙東升，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，助理工程師，現(xiàn)從事節(jié)能測(cè)試評(píng)價(jià)工作，E-mail：zhaodongsheng1@petrochina.com.cn，地址：大慶油田第六采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，163114。