淺談沈三聯(lián)注水系統(tǒng)能耗及節(jié)能措施

陳彬

摘 要：注水在油田生產中廣泛應用，油田注水開發(fā)是國陸地油田開發(fā)的一種重要方式，但油田注水系統(tǒng)的耗能也相對很大，隨著油田綜合含水率的上升，注水能耗還將急劇上升，因此，開發(fā)油田注水系統(tǒng)節(jié)能技術是當前工作的重點。本文結合沈三聯(lián)生產實際，簡單對注水系統(tǒng)提出幾點建議，即可以降低了站內的能耗，也能減少了安全隱患。

關鍵詞：節(jié)能降耗 高低壓分注 變頻

1 注水系統(tǒng)模型及能耗分析

（1）注水系統(tǒng)模型

（2）能耗分析

根據(jù)能量守恒定律可得：W0 = D1 + D2 + D3 + W3 = ？D + W1

式中，W0—注水系統(tǒng)的能耗，D1—電機損失，D2—機泵損失，D1—節(jié)流損失，W1—管網(wǎng)摩擦及注入井口最終能耗， W1取決于涉及管路，基本不能改變，因此只有想辦法改變D1、D2、D3。

根據(jù)國內油田的調查，對注水系統(tǒng)的能損可作如下分析：

（1）D1在整個能量損失中占5%—10%，其大小主要取決于電機自身的無用功消耗，與電機效率成反比，對同一注水系統(tǒng)而言，與設計的機型和用戶的維護有很大關系；

（2）D2在整個能量損失中權重最大，約60%—70%，其損失量主要由機械摩擦、容積漏損構成，并且與水泵效率成反比；

（3）D3為整個能量損失的15%—20%，主要由泵出口閥的節(jié)流損失組成，主要由泵的排量和壓力與實際所需不匹配造成；

綜上所述，要降低注水能耗，必須從這幾個方面入手，比例越大、挖潛空間越大。

2 節(jié)能措施分析

2.1 合理匹配電機型號

選擇電機應該與注水泵合理匹配，避免大馬拉小車.電機出力不足，無功功率損失大.因此，在選擇電機功率時，應根據(jù)實際所需功率選擇。泵功率有如下公式：

Q是水泵的排量，H是水泵的楊程， 是液體的密度，g是重力加速度， 是泵的效率。

對于沈三聯(lián)高壓注水泵，它的排量為140m3/h，H為2080m，效率為80%，密度為0.85*103kg/ m3，計算出泵功率P=（140×0.85*103×10×2080）÷（3600×80%）=860kw，根據(jù)設備的管理規(guī)定，注水電機的功率應是注水泵功率的1.2-1.4倍，取1.2倍，計算可知所需電機功率為1050kw，目前使用電機功率為1250kw，只起運一臺離心泵，這樣每小時可以節(jié)省200kw.h電。

同理，再對兩種型號的電泵進行計算，得出20/1650型號的電泵可以選擇120kw電機，25/2000型號的電泵可以選擇150kw的電機，這樣相比原來，每小時分別可以節(jié)省40kw.h和70kw.h電。

目前沈三聯(lián)采用一臺注水泵及一臺電泵長運的方式注水，如果更換電機后，年創(chuàng)效約達150萬元，足夠采購電機的費用。

2.2高壓變頻調速，降低注水單耗

常溫情況下油田高壓注水采用閘板閥們來調節(jié)流量和壓力。根據(jù)工藝要求，不可以長時間小排量運行，否則泵內溫度升高會造成氣蝕和機件損毀等問題，過去都采用大回流方法降低溫升，造成電機做了太多無用功，給聯(lián)合站帶來了嚴重的能耗損失?，F(xiàn)在采用變頻器變頻調速的方式來滿足生產需要，使可以隨意地控制高壓注水泵流量和壓力的變化。沈三聯(lián)合站采用壓力閉環(huán)控制注水壓力，以注水恒壓進行注水，杜絕回流。

沈三聯(lián)采用工頻注水時最高壓力可達20Mpa，而使用變頻器將壓力降到18.5Mpa，壓力與轉速的平方成正比，（n1/n2）2 = 20/18.5=1.08，轉速比n1/n2 = 1.04，而功率與轉速的立方成正比，因此得出p1/p2 = 1.043 = 1.125，可以計算出前后功率差值， =1250×（1-1/1.125）= 139kw，年創(chuàng)效約為80萬元。

2.3 注水泵減級技術

針對注水泵機組注水能力超出實際注水量較大的機組，采取注水泵拆級改造措施。目前沈三聯(lián)合站注水崗采用的是DFJ140-160×13型號注水泵，可以將注水泵葉輪數(shù)由13級將至12級，減少揚程160m，這樣相應的可以降低泵壓，泵管壓差也可以減少0.3-0.5Mpa，提高泵效，減少了耗能。

2.4高低壓分注，提高管網(wǎng)效率

一是根據(jù)系統(tǒng)內的不同注水壓力等級實施分系統(tǒng)注水，選取一定注水范圍內注水井數(shù)較多的壓力等級作為主要供水壓力等級。沈三聯(lián)合站目前采用高壓注水泵和電泵統(tǒng)一壓力為高低壓井注水，這無疑是增加了無用能耗。調取了2008年和2014年注水數(shù)據(jù)分析：08年采用3臺高壓電泵和3臺低壓電泵分壓注水時的單耗明顯要比14年采用一臺高壓離心泵注水時的單耗低，單耗對比圖如下：

沈三聯(lián)日均注水量目前約為3500m3，瞬時量為140m3/h，三臺高壓電泵和低壓電泵排量分別為25和20 m3/h，總和135，基本可以滿足需要。而采用高壓離心泵每小時最大耗電可達1250kw.h，采用電泵每小時消耗1140kw.h，可以節(jié)約110kw.h電，一年可節(jié)約96萬度電。

二是實施注水管網(wǎng)調整改造，減少管道摩擦阻力損失。針對部分管線的腐蝕嚴重，承壓能力下降，摩擦阻力增大，要及時更換調整，對結垢嚴重的管線要及時上報酸洗。

3 結論

1、合理選擇與注水泵匹配的電機，降低電機損失。

2、采用變頻調速技術可以提高系統(tǒng)效率，有效杜絕節(jié)流損失，節(jié)能降耗效果明顯。

3、對注水泵適當減級，降低泵管壓差，提高泵效。

4、根據(jù)不同壓力等級注水井實施分壓注水，可以降低能耗。