油田注水泵節能降耗技術與應用探究

焦澤權　孫志剛　陳洪方

摘 要：注水泵作為石油開采中非常重要的一個設備，它的重要性不言而喻，但是它在具體的運行的過程中存在著高耗能、高消耗，低效率的問題，因此，注水泵的節能降耗已經勢在必行。本文從注水泵耗能高的原因出發，首先分析注水泵在具體的使用過程中存在的問題，然后結合具體的實際給出一些切實可行的節能降耗的技術應用措施，主要是人工的操作技術、PCP技術以及變頻調速技術在注水泵節能降耗方面的應用。

關鍵詞：油田注水泵；節能降耗

前言

油田的開采中效率是一個重要的問題，而通過油田的原油開采效率的主要方法就是注水采油，因為這種方法可以保證原油開采之后地層保持合理的壓力。因此在石油的開采的過程中就需要不斷排出油田里的污水。在當前的石油開采的過程中主要用的離心式的注水泵，它的工作的原理是：離心泵啟動后，帶動前期儲存的水高速旋轉形成真空狀態的葉輪中心，然后源源不斷的吸收水池中的水，最終將污水排出水池。離心泵主要運用的是葉輪產生的離心力進行工作的[1]。

一、油田注水泵存在的問題

現階段的油田的注水泵存在的主要問題有：一是注水泵的電動機的功耗太大，導致的結果就是注水泵在作業時的耗能高，這是一個普遍存在的問題；二是注水泵因為方方面面的原因，比如說使用方法等導致其本身的效率不高。綜合這兩點也就造成了油田注水泵的高能耗、低效率的情況出現。造成這一個問題的主要的原因包括三個方面：第一個就是油田注水泵的年代過于久遠，也就是說注水泵設備的使用時間過長，時間長就會帶來磨損、老化的情況，這些老化的設備運行的效率極低；第二點就是注水系統的問題，一些注水泵缺少回流調節的相關設計，從其出口一直到水管線之間的損失量也相當巨大；第三點就是注水泵的工作參數的問題，一些設備的參數沒有達到標準的要求，使得注水泵在實際運用中，出現水泵負荷量增加，但是泵口排量卻在減少的情況，造成的后果就是電量的損耗非常嚴重。除了以上的三個方面的問題以外，還有就是注水泵的維修和保養不到位，相關單位對設備的重視程度不夠，認識不到其中存在的問題以及可能帶來的嚴重后果。

二、油田注水泵節能降耗的技術及其應用

（一）注水泵運行參數調節技術

注水泵的主要作用就是向油層中注入一些介質，從而達到可以提高油層壓力的這樣一個目的，最終要能夠可以進行石油的順利開采。所以，想要保證在一段較長的時間里充分滿足油田的注水要求，與此同時還要注意降低能源的損耗，提高能源利用率。想要做到這些要求，首先要做的就是及時應用合理的設備參數調試技術，從而達到加強油田注水泵可以安全高效運行的目的。這就要求在注水的過程中，進行實際操作的人員必須要做到熟知自己正在使用的注水泵設備的具體性能和實際注水的設備的生產參數，從而掌握這個設備的運行方式。之后應用相關的可以對石油注水泵運行方式、運行參數進行調節的技術，這樣做是為了可以將注水泵的運行參數通過人為的方式控制在高效運行的區域[2]，保證石油注水泵一直在經濟、高效的狀態下工作，通過提高能量的利用率，實現石油注水泵的節能降耗。

（二）泵控泵技術

泵控泵技術又叫做PCP技術。PCP系統的節能降耗原理主要是：它是作用于正在滿負荷運行的注水泵的，增加原有的注水壓頭，降低注水泵本身的水壓的負荷量。它的技術的基礎是注水泵的串聯技術、變頻技術。

泵控泵的技術是要在原來的基礎上再增加一個增壓的調節泵，這個泵與原來的注水泵之間是相互依賴、相互輔助的關系。在沒有增加增壓調節泵之前，也就是原來的注水泵是以憋壓的方式達到對干壓、流量的控制，在運行的過程中是不可以進行調節的，這樣的方式就會導致電機的壓力過高、過大，甚至于出現過載的現象，原有的方式的在實際上的操作是使閥門處于不完全打開的狀態。這種方式的缺點很明顯：讓流量白白流失、浪費，特別是憋壓的那一部分流量。對于這個缺點，在增加了增壓調節泵之后，就可以完全避免，因為增加了增壓調節泵之后的閥門可以完全打開，調節泵的具體的作用就是平衡壓力和能量，這樣就避免了流量的浪費，從而達到注水泵的節能降耗。

（三）變頻調速技術

在眾多的注水的方式中，恒壓注水是一個非常有效的方式，因為它可以做到對壓力和能量的平衡。這種注水方式的實際操作就是對油田注水泵實行變頻控制——將壓力傳感器和注水泵的電機進行有機的結合，使兩者一直呈現出反比的例關系。應用變頻技術之后，注水泵的壓力增大，電機的轉速就會隨之升高，這樣就可以保證管道壓力一直都是恒定的。

變頻技術并不只是簡單的壓力傳感器的應用，變頻調速系統的設計還要考慮具體的油田的情況，對生產的要求、現場作業的情況都要進行雙向的考慮。整個系統的設計包含壓力傳感器、變頻器和調節器的相關技術。使用傳感器的目的是及時傳輸、反饋注水泵的具體的實際運行情況。而變頻器和調節器是接受反饋的，就一般情況而言，對油田高壓注水閥門進行人工的控制，雖然也可以實現對注水壓力和整體的流量水平的平衡與控制，但是很難做到嚴格的控制。在油田注水泵的具體的設計中，注水泵的大力值和流量的基礎設定都非常大，但是在實際的使用中注水泵設備并沒有能夠達到這些設定，也就是不能使用到它最高效的那個狀態，這樣就出現了能源的浪費。但是在引入變頻調速系統之后，注水泵本身就可以可根據實際的運行的情況，實現其對自身的水流量多少、壓力大小的有效調控，從而可以根據整個系統運行的現實要求來對電機的轉速進行調節，這樣做就可以提升注水泵電機的效率。從理論上分析可得，當注水壓力系統壓力值是一個定額時，注水泵的電機功率也會隨系統功率的增大而增大[3]。

變頻調速系統，和傳統的油田注水泵系統雪碧，有以下幾個方面的優點：一是在操作上變得更加簡單；二是實現了水源井轉變為注水泵的設計；三是它不僅可以進行自動化控制，節省大量的人力資源成本，而且還可以實現電能的節約，節省大量的物力和財力。

結論

油田注水泵作為是石油開采的關鍵的設備，它的運行效率、能源消耗都丟石油開采的作業有著直接的影響。傳統的注水泵系統的設計存在著很多的問題，所以在本文中就對這些現實的問題進行了簡單的概述，著重討論的是如何提高注水泵的效率和節能降耗的技術措施，主要是注水泵運行參數調節技術、泵控泵技術、變頻調速技術，第一個主要是對現有的注水泵系統的提出的操作性的技術，后兩者著眼的是對現有系統的改造的技術。

參考文獻

[1]杜明明.淺談變頻調速技術在油田注水泵中的節能應用[J].信息系統工程，2017（02）：29.

[2]姚琦，張希茂，張衛.高壓變頻器在油田注水泵上的節能效果分析[J].內蒙古石油化工，2014，40（07）：37-38.

[3]朱永強.油田注水泵的節能研究及智能控制[J].科技創業家，2013（04）：67.