油田注水管網(wǎng)存在的問題及節(jié)能分析

展恩芹(大慶榆樹林油田開發(fā)有限責(zé)任公司工程技術(shù)研究所，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

油田注水是為了提高井下地層的流動(dòng)性，使油田開采更加順利，油田注水需要通過注水管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在油田注水過程中，需要合理控制注水的頻率，這也是降低成本預(yù)算的關(guān)鍵步驟，注水管網(wǎng)的運(yùn)行受注水系統(tǒng)的調(diào)控，從油田注水情況來看，注水系統(tǒng)往往需要消耗巨大的能量，有些能量被白白浪費(fèi)掉了，而且注水管網(wǎng)因?yàn)樗鞯拈L(zhǎng)時(shí)間流動(dòng)，容易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，這些問題都會(huì)影響注水管網(wǎng)的運(yùn)行效率，隨著時(shí)代的多樣化發(fā)展，我國科學(xué)技術(shù)得到了一個(gè)巨大的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用也使得注水系統(tǒng)有了更加多樣化的選擇，就注水能耗偏高這一問題，也可以得到一個(gè)較好的解決，相信在不久的將來，我國注水系統(tǒng)的運(yùn)行效率將會(huì)得到一個(gè)質(zhì)的提升。

1 注水管網(wǎng)存在的問題分析

注水管網(wǎng)存在的問題是多方面的，泵站投產(chǎn)設(shè)計(jì)不到位就是其中一個(gè)問題，泵站設(shè)計(jì)過程中，需要綜合所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而這也存在一定的局限性，如果工程資料數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，就會(huì)使得管路的設(shè)計(jì)不夠精準(zhǔn)，管網(wǎng)的設(shè)計(jì)更偏向綜合性、數(shù)據(jù)性，任何數(shù)據(jù)偏差都有可能造成安全余量過剩。泵站設(shè)計(jì)完成之后，需要提前試運(yùn)行，而在運(yùn)行過程中，不少工作人員過于考慮設(shè)備壓力變化，忽略了管網(wǎng)流量變化，使得設(shè)備在實(shí)際使用過程中實(shí)際流量遠(yuǎn)超于額定流量，使得泵站超負(fù)荷運(yùn)行，在長(zhǎng)期高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)下，不僅會(huì)縮減設(shè)備運(yùn)行效率，而且也會(huì)降低整個(gè)油田開采效率，不符合油田開采標(biāo)準(zhǔn)。還有一個(gè)需要注意的問題就是，不同的開采設(shè)備所具有的功率是不一樣的，如果在油田開采過程中，統(tǒng)一采用功率較大的設(shè)備，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電機(jī)的性能，使得電機(jī)的功率因子呈逆向下降趨勢(shì)，所以一定要根據(jù)設(shè)備功率大小合理調(diào)控電機(jī)功率。

受不可控因素影響，在油田開采過程中，隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)需求更改，一些需求的更改會(huì)改變注水量的額度，這就不得不臨時(shí)調(diào)控注水系統(tǒng)的設(shè)置規(guī)劃，注水量的調(diào)控需要做好一系列的工作，有些工作人員覺得麻煩，為了簡(jiǎn)便且快速實(shí)現(xiàn)需求更改，直接利用閥門來更改注水管網(wǎng)的阻力大小，進(jìn)而控制注水量的頻率，這種方式雖然具有一定的可行性，但對(duì)設(shè)備的損耗比較大，所以不值得提倡。

工作人員要有一定的操作水平，注水管網(wǎng)涉及的知識(shí)點(diǎn)比較多，實(shí)際操作的地方更多，如果工作人員的能力不足，操作不當(dāng)就很容易引起設(shè)備損壞。正常情況下，注水管網(wǎng)是比較穩(wěn)定的，這就使得設(shè)備管理人員缺乏維護(hù)意識(shí)和定期檢查設(shè)備的習(xí)慣，認(rèn)為泵站能正常運(yùn)行那么就不需要檢查或者維護(hù)注水管網(wǎng)。其實(shí)注水管網(wǎng)的運(yùn)行是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，沒有固定的節(jié)能條件模式，也正是因?yàn)槿绱耍⑺芫W(wǎng)的節(jié)能難度比較大，在管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過程中，要根據(jù)管網(wǎng)流量進(jìn)行合理的調(diào)控，如果流量負(fù)荷超出了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)使得注水管網(wǎng)的能耗超標(biāo)，這對(duì)注水管網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性有著很大的影響。

管理方面存在的問題主要表現(xiàn)在工作人員對(duì)設(shè)備操作的不熟練導(dǎo)致設(shè)備受損，或者管理人員理論知識(shí)過于片面化無法實(shí)現(xiàn)對(duì)注水系統(tǒng)的深化管理，工作人員的操作能力不符合設(shè)備生產(chǎn)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)使得注水系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到影響，嚴(yán)重情況下會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的使用周期，在設(shè)備后期維護(hù)過程中，因?yàn)閷I(yè)人員理論知識(shí)限制或?qū)I(yè)能力不足，都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，如果設(shè)備維護(hù)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，那么整個(gè)注水系統(tǒng)的運(yùn)行效率就會(huì)降低，注水管網(wǎng)中存在的管理問題都是比較突出的，這些管理問題需要分化解決的，不能一蹴而就，在具體的管理過程中，對(duì)設(shè)備的性能和參數(shù)沒有一個(gè)詳細(xì)的了解，管理手段過于單一化，沒有落實(shí)責(zé)任制度，工作人員散漫，需要按照標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的測(cè)試有的工作人員僅憑經(jīng)驗(yàn)判斷，從某種程度上來說，注水管網(wǎng)的管理缺乏精度和深度。前面我們提到設(shè)備受損維護(hù)問題，從實(shí)際情況來看，因?yàn)橘Y金問題經(jīng)常使得設(shè)備維護(hù)質(zhì)量不太理想，也就是說，對(duì)設(shè)備的維護(hù)資金沒有落實(shí)到位，缺乏系統(tǒng)性的評(píng)估制度，不能根據(jù)設(shè)備受損程度做出最優(yōu)的維修方案，在日常管理和維修過程中，有很多細(xì)節(jié)問題沒有處理好，使的注水管網(wǎng)的能耗增加。

2 注水管網(wǎng)節(jié)能措施分析

隨著對(duì)油田的深度開采，注水系統(tǒng)的能耗必將上升到另一個(gè)高度，為了最大程度上調(diào)控注水系統(tǒng)的能耗，需要合理優(yōu)化注水管網(wǎng)的每個(gè)環(huán)節(jié)，將注水管網(wǎng)的平均注水率控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。可以通過降低電機(jī)損失來控制管網(wǎng)能耗，降低電機(jī)損失需要從電機(jī)自身角度出發(fā)，優(yōu)化電機(jī)內(nèi)部配置，選擇運(yùn)用性能良好的電機(jī)，還有就是針對(duì)注水系統(tǒng)存在的腐蝕性問題，可以選擇密閉性比較好的電機(jī)，在一個(gè)封閉性的環(huán)境下，可以將注水管網(wǎng)的腐蝕程度降到最低，注水管網(wǎng)在運(yùn)行的時(shí)候，整體的負(fù)荷情況是動(dòng)態(tài)變化的，所以合理調(diào)控電機(jī)的功率大小，將電機(jī)的無功功率損耗降到最低。注水泵運(yùn)行工礦的穩(wěn)定性直接影響著注水管網(wǎng)能耗高低，要采用科學(xué)合理的措施調(diào)控注水泵運(yùn)行工礦，離心泵的特性曲線和管路特性曲線是影響注水泵運(yùn)行工礦穩(wěn)定性的兩大因素，注水泵有一個(gè)開口閥門，當(dāng)閥門的開度發(fā)生變化，那么管路的阻抗也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的改變，注水泵的運(yùn)行軌跡就會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)，泵流量處于一個(gè)逐漸增高的趨勢(shì)，不同的電流值對(duì)注水泵的運(yùn)行效率會(huì)有一定的影響，當(dāng)電流為185A的時(shí)候，其泵效可達(dá)73%～77%，平均消耗率比較低，但是當(dāng)電流降為175A的時(shí)候，泵效也會(huì)相應(yīng)降低1%左右，其消耗率會(huì)有一個(gè)小幅度提高，所以要根據(jù)注水泵的實(shí)際狀況合理調(diào)控運(yùn)行工礦，進(jìn)而有效降低管網(wǎng)能耗。

注水管網(wǎng)的運(yùn)行效率與泵站有著緊密的聯(lián)系，泵效低也是影響管網(wǎng)能耗的主要因素，基于此，我們可以強(qiáng)化注水泵的內(nèi)部配置和性能優(yōu)勢(shì)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)注水管網(wǎng)的節(jié)能需求，當(dāng)注水泵的水泵排量與注水管網(wǎng)的注入量不符合的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致多余能量被白白消耗，所以要合理優(yōu)化注水泵的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，控制設(shè)備運(yùn)動(dòng)精度，以此提高注水泵節(jié)能效率和運(yùn)行效率。

影響注水泵運(yùn)行效率的有幾個(gè)方面的因素，具體包括：站內(nèi)壓力過高、機(jī)組運(yùn)行參數(shù)不合理、設(shè)備的性能指標(biāo)問題等，可以從泵壓、泵效、單耗三個(gè)方面進(jìn)行分析，當(dāng)站內(nèi)壓力呈現(xiàn)不穩(wěn)定性浮動(dòng)，或者因調(diào)節(jié)不當(dāng)造成泵壓升高，注水泵的工作狀態(tài)就會(huì)出現(xiàn)一定的浮動(dòng)，使其偏離離心泵的最佳工作點(diǎn)，處于這個(gè)期間的注水泵運(yùn)行效率最低，泵壓和泵效不能滿足實(shí)際運(yùn)行需求，使得注水泵能耗增加，進(jìn)而造成管網(wǎng)能耗增加，所以要合理調(diào)控出口閥的開度大小，將泵干壓差控制在一個(gè)合理的范圍，最大程度降低管網(wǎng)能耗。通過加強(qiáng)多臺(tái)泵聯(lián)合工作，使工礦運(yùn)行效率得到一個(gè)有效的提高，制定合理的運(yùn)行方案，將注水泵規(guī)劃到安全調(diào)控工作區(qū)，主要保障各類設(shè)備可以穩(wěn)定運(yùn)行，然后再規(guī)劃好注水泵的可控項(xiàng)點(diǎn)，在節(jié)流狀態(tài)下保持無功損耗，適當(dāng)提高閥門損失功率，對(duì)壓力閥值進(jìn)行合理的調(diào)控。對(duì)管路節(jié)流進(jìn)行分流調(diào)節(jié)，在改變注水泵閥門開度的基礎(chǔ)上，更改管路內(nèi)部局部阻力大小以及管路特征系數(shù)，使管路特征脫離主體軌跡，即泵性能曲線不發(fā)生改變，但是工作節(jié)點(diǎn)會(huì)隨機(jī)變化，這樣可以使注水電機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷保持在一個(gè)平衡狀態(tài)，達(dá)到注水管網(wǎng)節(jié)能目的。注水量呈一個(gè)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，為了滿足運(yùn)行需求，需要及時(shí)跟進(jìn)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，掌握實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。

一般來說，每個(gè)注水泵都有額定的運(yùn)行參數(shù)，注水管網(wǎng)的注水量就是根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)控的，當(dāng)注水量與參數(shù)出現(xiàn)偏差，或者選用閥門控制注水流量變化，都會(huì)導(dǎo)致能量損失，基于此，在注水井和注水管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過程中，我們需要根據(jù)注水流量合理調(diào)控大小泵，不同的注水流量需求配置不同的大小泵，從而避免回流、倒流現(xiàn)象，要保證水泵排放量和注水管網(wǎng)注水量處于一個(gè)平衡狀態(tài)，使注水泵可以穩(wěn)定運(yùn)行，做好每個(gè)環(huán)節(jié)的對(duì)接工作，通過對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)化管理，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)注水管網(wǎng)的節(jié)能要求。運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化需要綜合考慮各個(gè)方面的影響，比如注水泵進(jìn)出口壓力、注水干壓、電流、電壓等，不同的因素其影響程度不同，需要合理的規(guī)劃調(diào)控，可以用泵效測(cè)試儀對(duì)不同狀態(tài)下的注水泵進(jìn)行測(cè)試，從中選出最優(yōu)的運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)然，測(cè)試出來的運(yùn)行參數(shù)一定要經(jīng)過實(shí)踐證明，確保參數(shù)的最優(yōu)性。

注水管網(wǎng)涉及的水流量比較大，需要定期檢查管網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，在注水管網(wǎng)的運(yùn)行過程中，需要管理人員做好相關(guān)對(duì)接工作，不能疏忽大意，有些工作人員或者管理人員缺乏責(zé)任意識(shí)，沒有對(duì)注水管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，當(dāng)管網(wǎng)出現(xiàn)運(yùn)行上的問題也無法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，使得注水管網(wǎng)能耗增加，所以要落實(shí)責(zé)任制度，有效提高管網(wǎng)運(yùn)行效率。還有就是可以定期開展對(duì)工作人員的培訓(xùn)工作，加強(qiáng)理論培訓(xùn)和實(shí)踐培訓(xùn)，讓工作人員知道管網(wǎng)產(chǎn)生問題的成因，然后采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決，培養(yǎng)工作人員的設(shè)備維護(hù)意識(shí)，管網(wǎng)的運(yùn)行涉及了許多設(shè)備，如果其中任何一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題，都有可能影響管網(wǎng)的能耗，工作人員如果有著良好的設(shè)備維護(hù)意識(shí)，那么管網(wǎng)在運(yùn)行過程就不會(huì)出現(xiàn)因設(shè)備問題造成的能耗增加問題，所以對(duì)工作人員進(jìn)行綜合性培訓(xùn)是非常有必要的。

3 結(jié)語

在油田開采的后期階段，對(duì)注水量的需求會(huì)急劇增加，這也使得注水能耗問題愈加突出，不同的問題所采取的解決措施不同，問題產(chǎn)生的因素也不相同，所以對(duì)注水管網(wǎng)的節(jié)能研究具有非常重要的意義，可以有效降低油田開采的成本預(yù)算，保障油田開采的可持續(xù)發(fā)展。