北十四聯聚合物配制系統運行參數優化

王樹霞（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

北十四聯聚合物配制系統運行參數優化

王樹霞（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

針對北十四聯聚合物配制站的分散初溶、聚合物熟化和母液外輸過程中的各個能耗節點的設備運行參數進行優化，通過多次不斷探索，最終確定密閉傳料裝置中2臺電動機自動切換時間為 30min，中分子量聚合物母液的熟化時間為 90min，熟化罐的高低液位報警合理范圍是 85%～20%，外輸泵最佳運行頻率 30～40Hz。通過對各耗能設備運行參數的優化，預計2013 年全年可節約設備維修費用 3.5 萬元，節電 142.933×104kWh，折合 175.56×104t 標煤，減少二氧化碳排放量474.01×104t，對節能減排具有重要意義。

聚合物 配制系統 參數優化 節能減排

北十四聯聚合物配制站位于薩北開發區北三西中部，1994 年 10 月建隊，全站占地面積 1.0558× 104m2，包括聚合物配制站、注水站、變電所、鍋爐崗4個崗位，下設分散、加料、卸料、化驗、注水、變電、鍋爐、維修7個班組。聚合物配制站設計年配制 PAM 干 粉能力 1.86×104t，現為北二區的12座注入站提供聚合物母液，第二油礦 5座注入站（17-1#、 17-3#、 1801#、 1801-1#、 1801-2#）和 第 五油 礦 7 座 注 入 站 （14#、 14-1#、 14-6#、 14-7#、 14-8#、 2801#、 22#）。 配 制 母 液 能 力 為 9316m3/d， 生 產地位非常重要。目前配制站有 10 套分散設備，10臺供水泵，13 臺外輸泵，15 個聚合物熟化罐。其中配制系統能耗節點主要包括分散初溶過程、母液熟化過程和聚合物溶液從配制站向注入站輸送母液的 外 輸 過 程[1]。 近 幾 年 ， 北 十 四 聯 配 制 站 耗 電 量 統計 ： 2010 年 為 2809 × 104kWh， 2011 年 為 2545× 104kWh，2012 年為 2194×104kWh， 2013 年 1—6月為 980×104kWh，其中配制過程占電能消耗的83%，因此，控制配制過程的能耗節點是減少系統能耗的關鍵。

1 配制系統參數優化

1.1傳料裝置電動機自動切換時間

在分散初溶階段，北十四聯密閉加料裝置安裝了2套傳料裝置，在電腦中編制傳料電動機自動切換控制程序。最初是每 15min 自動切換一次，經過不斷摸索，又綜合考慮各方面因素，將自動切換時間定為 30min，這樣既避免了頻繁啟停對電動機造成的危害，降低設備故障率，又滿足了生產要求。每年可節約電動機維修費用約2萬元。

1.2控制母液熟化時間

北十四聯聚合物配制站所使用的聚合物干粉為大慶煉化公司所生產的中分子量的部分水解聚丙烯酰 胺 ， 相 對 分 子 質 量 為 1200× 104～1600 × 104。 目前，北十四聯只配制濃度為 5300mg/L 的中分子量聚合物母液。根據聚合物相對分子質量的不同，母液的熟化時間一般規定為 120～180min。為降低熟化過程的電能消耗，在實驗室內，將中分子量聚合物 干 粉 用 清 水 （總 礦 化 度 335.31mg/L）配 制 成5300mg/L 的 聚 合 物 母 液 ， 熟 化 時 間 分 別 為 30、60、90、120、150 和 180min；再將母液稀釋為濃度 為 1200mg/L 的 目 的液， 測 定其黏 度 ，實驗 結 果見表1。

表1 不同熟化時間聚合物溶液黏度

從表1 可以看出，當熟化時間小于 90min 時，由于聚合物溶解不充分，此時聚合物黏度較小；當熟化時間大于或等于 90min 時，稀釋后的聚合物溶液黏度為 45mPa·s左右，保持穩定。由此可見，中分子量聚合物干粉熟化時間控制在 90min即可達到熟化要求，這既保證了配制質量又降低了電能消耗。目前，北十四聯日外輸聚合物母液量 4862m3，大約需要熟化 88罐母液。每個攪拌器的電動機功率以 37kW 計算，1 個熟化罐 1 天少運行 0.5h，則 1天 88個熟化罐即可節電 1628kWh，1年以 365天計算，則年節電量達 59.422×104kWh。

1.3調整熟化罐液位值

目前，北十四聯共有 110m3的熟化罐 15個，為采油二礦5座注入站和采油五礦7座注入站提供母液。原熟化罐的高低液位設定值分別為 80%和30%，1 個熟化罐的熟化容量為 55m3，如果將高低液位值調整為 85%和 20%，熟化罐容量就提高15%，每罐液熟化量多出 16.5m3。目前配制量需要熟化 88罐母液，通過調整后只需要 68 罐母液就能滿足注入要求，1天減少 20罐母液熟化量，可節電1110kWh， 1 年 以 365 天 計 算 ， 則 年 節 電 量 達40.515×104kWh。

1.4減少外輸泵運行臺數

原外輸系統共有外輸泵 13 臺 ，其中 11#—13#是給北三西弱堿三元復合體系驅提供聚合物母液，由于北 三西試驗區 試驗 已完 成，所以 11#—13#外 輸泵目前處于停運狀態。過去配制站多采用單泵單站外輸模式，這種外輸模式存在兩大缺點：外輸壓力大，能耗較高；運行不平穩，設備間歇啟停，外輸設備故障頻繁。目前北十四聯運行5臺外輸泵（3#、 5#、 7#、 8#、 10#）， 5 臺 外 輸 泵 同 時 將 聚 合 物 母液打到一條總匯管，各注入小站根據需求量自行調節母液量。采用這種外輸模式后，泵的啟停次數大大減少，年可節約泵修費用 1.5 萬元。

1.5外輸泵運行最佳頻率

在聚合物外輸階段，北十四聯目前共有外輸泵13臺，每臺外輸泵都安裝了變頻調速器，通過不斷摸索，最終確定電動機的合理運行頻率為 30～40Hz。當頻率低于 30Hz時，會造成泵效低，達不到注入要求，且電動機轉速低時，風量減小，散熱效果變差，長時間運行會燒毀電動機；當電動機頻率大于40Hz時，泵排量小幅增加，電流卻大幅增加，能耗較大。當電動機在合理運行頻率工作時，月節電量 約 為 3.583× 104kWh， 年 節 電 量 約 為 42.996× 104kWh。

2 經濟效益

2.1直接經濟效益

采取上述措施后，年直接經濟效益見表2。

表2 經濟效益統計分析

由表2 可知，措施后年可節約設備維修費用 3.5萬 元 ， 年 節 電 量 142.933 × 104kWh， 折 合 標 煤175.56× 104t， 節 約 電 費 101.1 萬 元。

2.2社會效益

通過對配制站設備運行參數的優化，不僅使管理水平和生產效率更上一層樓，還累計節約標煤175.56×104t。以每 噸 標煤 理 論排放 2.7t二氧 化 碳計 算， 可減少 二氧 化碳排放量 474.01×104t。適 應大 慶 油 田 建設和諧 油 田 、 綠 色礦區的 需 求[2]。

3 結論

1）通過對北十四聯配制系統各耗能節點設備運行參數的優化，從分散初溶至聚合物熟化，再到母液外輸各個過程的能耗均顯著降低。

2）通過多次實踐摸索，最終確定各個設備的最佳運行參數為：密閉傳料裝置電動機自動切換時間 為 30min； 母液 熟化 時間 90min；熟 化罐 高低 液位設置為 85%～20%；外輸泵運行 5臺時效果最好；外輸泵的合理運行頻率是 30～40Hz。

3）采取上述節能措施后，年節約設備維修費用 3.5 萬 元 ， 年 節 電 量 142.933 × 104kWh， 直 接 經濟效益 101.1 萬元；折合標煤 175.56×104t；減少二氧化碳排放 474.01×104t。

[1]王 文 慶,王 廣 宇.聚 合 物 配 注 系 統 能 耗 節 點 參 數 優 化[J].石油石化節能,2013,3(4):4-6.

[2]劉一山,曾亞勤,王林平.叢式井組抽油機智能調參節能技術研究與應用[J].石油石化節能,2012,2(11):1-3.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.002

2013-08-03）

王樹霞，2011年畢業于東北石油大學 （油氣田開發工程專 業 ）， 碩 士 研 究 生 ， 從 事 地 面 工 程 管 理 工 作 ， E-mail：wsx19831214@163.com， 地 址 ： 黑 龍 江 省 大 慶 油 田 有 限責 任 公司 第三采油廠試驗大隊北十四聯聚合物配制站，163000。