臺(tái)肇油田注水系統(tǒng)節(jié)能措施分析

劉瑞雪（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

臺(tái)肇油田注水系統(tǒng)節(jié)能措施分析

劉瑞雪（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

根據(jù)臺(tái)肇油田地面注水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，分析注水系統(tǒng)存在的主要問題，針對(duì)柱塞泵與變頻器不匹配、部分注水井壓力差別較大，以及管網(wǎng)方面引起的能耗等具體問題，提出了有效的解決措施及建議，對(duì)注水系統(tǒng)節(jié)能降耗有一定的指導(dǎo)意義。

臺(tái)肇油田 注水系統(tǒng) 柱塞泵 變頻器

在油田生產(chǎn)中，油田注水是重要的工作之一，合理的注水工藝是油田開發(fā)的重要保障。目前，臺(tái)肇地區(qū)共有注水井247口，注水管線248.94 km，已建臺(tái)肇聯(lián)合站1座，葡361水質(zhì)處理站及茂801水質(zhì)處理站2座，注配間24座，柱塞泵77臺(tái)。以2013年為例，注水年耗電量約348.53×104kWh，占全油田年用電量的11.31%。油田進(jìn)入高含水開發(fā)期，隨著注水量日益增加，注水系統(tǒng)耗電量大幅度增加。因此，節(jié)能降耗、提高注水系統(tǒng)效率，已顯得十分重要。

1 存在的主要問題

1.1 柱塞泵與變頻器不匹配

臺(tái)肇地區(qū)注水井為周期注水，注配間的配注量和實(shí)注量相差較大，造成部分柱塞泵的排量和實(shí)際注水量相差較大，導(dǎo)致超負(fù)荷或負(fù)荷率較低運(yùn)行，同時(shí)存在變頻器與柱塞泵不匹配的問題。臺(tái)肇10#注配間2010年10月投產(chǎn)，所轄8口水井，安裝2臺(tái)柱塞泵，規(guī)格型號(hào)均為3S50-2.66/20，排量為2.66 m3/h，其中1#柱塞泵變頻控制，2#柱塞泵工頻控制。由于泵排量不夠，將1#柱塞泵更換為規(guī)格型號(hào)為3S100-6.0/25，功率為55 kW，排量為6.0 m3/h的柱塞泵。柱塞泵增容后，原有變頻控制器未作出相應(yīng)的控制元件更換，使得柱塞泵不能進(jìn)行變頻運(yùn)行，現(xiàn)2臺(tái)柱塞泵只能通過工頻運(yùn)行，造成水量難以控制和能量損耗。

1.2 注水井壓力差大

由于臺(tái)肇油田吸水性的差異，部分區(qū)域個(gè)別注水井注水壓力較高，其余注水井對(duì)注水壓力需求則較低，但為使整個(gè)區(qū)域的注水需求得到滿足，柱塞泵的出口壓力必須滿足較高的壓力值，造成柱塞泵的單耗上升。臺(tái)肇地區(qū)同一注配間內(nèi)單井注水壓力差值大，如臺(tái)肇8#注配間內(nèi)12口井，單井最低注水壓力13 MPa，單井最高注水壓力22.65 MPa。現(xiàn)場數(shù)據(jù)見表1。

表1 茂801隊(duì)8#注配間水井現(xiàn)場數(shù)據(jù)

1.3 注水管網(wǎng)引起的能耗

1）注水管線及閥組結(jié)垢。油田設(shè)備中注水系統(tǒng)由于注水井的注入水組成復(fù)雜而容易發(fā)生物理和化學(xué)變化，產(chǎn)生復(fù)雜多樣的水垢[1]。水垢在管線及閥門等處聚集，使管線引起的能耗增加，最終使注水泵的出口壓力增大，從而導(dǎo)致注水單耗上升。

2）臺(tái)肇油田部分區(qū)塊注水半徑較長，由于部分管線使用年限較長，腐蝕嚴(yán)重，注水壓力損失較大，從而對(duì)注水系統(tǒng)效率產(chǎn)生影響。

2 節(jié)能措施

2.1 柱塞泵整體優(yōu)化

對(duì)臺(tái)肇地區(qū)注配間注水量及間內(nèi)柱塞泵的配注量進(jìn)行分析，將柱塞泵進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，統(tǒng)一調(diào)配柱塞泵的使用，充分利用已建能力滿足開發(fā)需要，達(dá)到既滿足該地區(qū)周期注水需要，又能使柱塞泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。針對(duì)柱塞泵與變頻器不匹配的情況，根據(jù)注配間實(shí)際注水情況及變頻調(diào)速的特性，優(yōu)化10#注配間的柱塞泵變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)注水系統(tǒng)的壓力及水量的合理匹配，實(shí)現(xiàn)高效注水。將10#注配間的變頻器接到2#柱塞泵上，實(shí)現(xiàn)變頻控制，為1#柱塞泵再安裝1臺(tái)功率為55 kW的變頻器。2014年，臺(tái)肇油田9個(gè)注配間實(shí)現(xiàn)了變頻閉環(huán)控制，全年累計(jì)節(jié)電7.5×104kWh，累計(jì)節(jié)省費(fèi)用4.9萬元。

2.2 采用分壓注水

針對(duì)同一注配間注水壓力差別，按壓力區(qū)間設(shè)計(jì)雙匯管流程，合理匹配注水壓力。將注水壓力大小接近的注水井歸為一類，劃分高、低兩個(gè)區(qū)域，采用相應(yīng)泵壓的柱塞泵注水，這既可減輕由于壓力差距太大而造成搶水現(xiàn)象，又能減少泵管壓差損失。

茂801隊(duì)8#注配間的設(shè)計(jì)注水能力為300 m3/d，建有3臺(tái)柱塞泵，并配套建設(shè)變頻調(diào)速裝置2套，現(xiàn)共有12口注水井，注水壓力最高達(dá)22.65 MPa，壓力最低的只有13 MPa，相差近10 MPa。而柱塞泵的出口壓力只有設(shè)在23 MPa時(shí)，才能滿足要求。從8#注配間柱塞泵運(yùn)行情況和壓力損失調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，該注配間由于注水壓力的差別，每天損失的電量為410 kWh。針對(duì)8#注配間存在的問題，可通過重新調(diào)整配水工藝進(jìn)行分壓注水改造。將注水井劃分13～18 MPa和18～23 MPa兩個(gè)壓力系統(tǒng)，分別由2臺(tái)不同的柱塞泵分壓注水。柱塞泵最高壓力分別為20 MPa、24 MPa。

分壓注水實(shí)施后，在節(jié)能降耗上取得了明顯的效果，平均單耗由原來的 6.98 kWh/m3降低到6.53 kWh/m3，降低了0.45 kWh/m3，年累計(jì)節(jié)電量4.8×104kWh，累計(jì)節(jié)省費(fèi)用3.2萬元。同時(shí)，由于注水壓力降低，柱塞泵過流部件的使用壽命得到延長。

2.3 減少注水管網(wǎng)能耗

1）改善水質(zhì)減緩結(jié)垢速度，推廣空穴射流清洗技術(shù)，降低管線壓降，達(dá)到注水管網(wǎng)節(jié)能降耗的目的。

2）盡量選擇質(zhì)量高的管線及閥組，對(duì)注水管網(wǎng)進(jìn)行局部改造，降低管網(wǎng)的注水壓力，對(duì)腐蝕、破損嚴(yán)重的管線及閥組有計(jì)劃地進(jìn)行改造。

3 結(jié)論

1）柱塞泵配套變頻調(diào)速技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)注水壓力、水量與需求的良好匹配，并能起到節(jié)能效果。

2）臺(tái)肇油田分壓注水改造，可有效地降低系統(tǒng)閥控?fù)p失，提高了注水運(yùn)行效率。

3）加強(qiáng)注水管網(wǎng)優(yōu)化管理，是降低注水能耗的有效措施。

[1]張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].山東東營:石油大學(xué)出版社,2000.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.009

2015-03-15）

劉瑞雪，2011年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），從事油田地面工程工作，E-mail：liuruixue＠petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)采油七廠2號(hào)公寓，163517。