油田注水泵節能降耗技術的應用研究

溫寧鋒，董曉靈，劉飛，劉楠，李軍鋒

（長慶油田分公司第二采油廠，甘肅 慶陽 745100）

注水泵是當前我國油田中的重要設備，主要應用在采油注水過程中，可以將采油效率進行顯著提升，其在使用過程中需要長期進行運轉，功耗較大，需要應用技術手段達到節能降耗目的，降低開采成本，在提升相關采油企業市場競爭力的同時，對創建可持續發展社會也起到了一定程度的推動作用。

1 油田注水泵當前存在的不足

首先，當前油田注水泵的效率并不高，相應地對能源的消耗也會較大，其主要是由于我國部分油田注水站的建設時間較長，其中的各種設備存在嚴重磨損情況，注水管網老化，管網在長期使用過程中其內部會出現腐蝕以及結垢等現象，在輸送介質的過程中會起到一定程度的阻礙作用，造成注水泵工作效率逐步降低的情況。同時，部分油田注水系統中并沒有安裝回流調節系統，一旦出現泄漏情況，很難及時找出滲漏點，會損失一定的流量。部分注水泵工作參數有誤差存在，如果其管壓出現波動，會導致整個注水站管網缺失穩定性，增加注水泵工作負荷，降低其出口排量，從而降低效率增加能耗。

其次，注水泵設備的保養和維修工作不到位，設備運行的正常與否直接影響注水泵的工作效率。當前，大部分油田注水站中雖然制定了一系列的保養維修計劃，但是，其實際實行效果并不佳，相應的老化、泄漏以及腐蝕問題還是會影響其運行效率，并不能起到節能降耗效果，從而降低其社會效率和經濟效益。最后，注水泵電機的匹配問題，即油田注水站在使用初期時，設計參數往往會較大，機泵有較大的額定功率，隨著時間的推移和對油田開發技術的不斷調整，注水方案得以不斷下調，其機泵實際功率和之前設計參數相比往往會小于設計參數，受這類設備成本高的限制，并不能對其進行有效更換，這也就降低了油田注水泵節能降耗的效果。

2 節能降耗技術在油田注水泵中的應用

2.1 泵控泵技術

泵控泵技術又被稱為PCP 技術，是油田注水泵實現節能降耗的主要手段之一，通過其設備之間的相關控制，可以起到良好的作用。泵控泵技術是以變頻技術和離心泵的串聯為基礎，當油田注水泵的運行狀態是超負荷時，使用泵控泵技術可以極大程度地提升油田注水泵的壓力，從而減少其相應的負荷量。同時，也可以利用油田注水泵和增壓調節泵彼此的相互作用，實現其共同處理相同的作業過程，達到共同作業的目的。油田注水泵在傳統運行方式中，其通常以憋壓的形式對流量、干壓以及電機進行控制，但是，其在這一過程中的閥門處于不完全打開狀態，會造成憋壓狀態下流量浪費現象，需要工作人員將增壓調節泵使用在相關控制過程中，在憋壓時，其可以促使閥門完全打開，保持能量和控制壓力二者之間的平衡關系，防止流量浪費，增強節能降耗效果。

2.2 變頻控制技術

油田注水泵節能降耗技術的應用還體現在變頻控制技術上，其通過對恒壓注水手段的運用，將壓力傳感器和電機進行有機結合，如果壓力變高，電機的轉速也會隨之而變高，反之，其也會隨著壓力的降低而降低，從而實現能量和壓力之間的平衡。在實際應用這一技術的過程中，相關工作人員需要在其中相應部位增設報警系統，如果壓力變化異常，可以及時停機報警，防止油田注水泵出現較為嚴重的故障。其次，要想保證變頻控制技術的應用效果，需要工作人員充分將油田的實際情況進行分析，需要認識到該技術并不是單純只是對壓力傳感器的使用，還需要對油田采油環境以及實際采油需求等相關對影響注水泵工作的因素進行綜合考慮，適當增加變頻器、調節器等設備進行富足，保證對電壓的有效調節，從而提升工作電壓的穩定性。最后，傳感器可以反映油田注水泵的實際運行狀態，變頻器和調節器會接收傳感器信號，根據其信號情況調節注水泵，合理地將遠程操作技術以及信息化技術應用在這一流程中，可以極大程度地提升油田注水泵的智能化和自動化，降低工作人員的工作強度，將操作流程進行簡單化，將儲水罐和喂水泵兩個環節進行有效省略，可以減少傳統工作方式中頻繁啟停注水泵為工作帶來的不便，將電能等能源的耗損進行極大程度的節約，從而實現節能降耗。

2.3 調整注水泵泵管壓差

油田注水泵的節能降耗技術需要將注水泵泵管的壓差進行有效調整，保證注水泵泵口排量在合適的范圍內。一方面，工作人員可以將注水泵的葉輪進行減少，注水泵葉輪直接影響著注水泵流量，其直徑和軸功率以及揚程的關系密切，將其進行減少可以降低注水泵的電能的消耗，實現節能降耗，同時，這種方式有也可以將其注水泵泵管壓差。在對其進行減少過程中需要注意的是，應當遵守一定的要求，將最后一級葉輪進行拆除，才會起到預期作用，最好在拆除之前做好充分準備，避免由于操作不當降低油田注水泵工作運行效率。另一方面，可以通過安裝變頻調速器調整注水泵泵管壓差。變頻調速器可以將供水管網的信號進行收集、轉換和處理，在其中尋找最佳化的運行頻率，并對注水泵的參數進行有效調節。例如，在變頻調速器安裝之后，一旦供水管網壓力出現較低情況，變頻調速器會根據自身接收到的信號，調節注水泵參數，將注水泵泵管的壓差進行降低，提升工作效率，從而實現節能降耗。

2.4 降低小機泵泵件摩擦

小機泵泵件之間在工作運行過程中的摩擦情況會造成能量損失，其摩擦越大，相應出現的能量損失就會越大，因此，降低其摩擦程度可以起到良好的節能降耗作用。一方面，工作人員可以應用泵涂膜技術，在機泵泵件表面涂抹氟樹脂，提升機泵泵件表面的光滑效果，經相關研究表明，涂抹氟樹脂的機泵泵件表面和不銹鋼表面相具有20 倍的光滑效果，而且由于氟樹脂具有不沾水的特點，水可以直接從泵件表面滑過，降低泵內液體分界層與液體內部的渦流，從而降低其功率消耗，提升液體流動速度，保證注水泵的高效運作。另一方面，工作人員也可以將濃縮金屬抗磨劑添加到機泵潤滑油中，提升其抗磨性、抗腐蝕性以及耐熱性，并將摩擦程度進行一定幅度的降低。金屬抗磨劑的適用范圍很廣，基本和各種類型的潤滑油都可以相互溶合，并且其本身的性能良好，具有持久穩定的功效，有耐高溫、高負荷、高速以及抑制油品氧化的特性，在油田注水泵中，將其進行應用不僅可以實現節能降耗，也可以獲得其他方面的綜合效益，如機泵壽命、油品質量等，具有極大的應用價值。

2.5 優化注水泵及配套設備

（1）注水泵的優化。注水泵和配套設備的優化是油田注水泵節能降耗技術應用的基礎性的措施，油田注水泵在長期工作過程中，會受其工作環境影響，被水中的各種雜質所腐蝕，使其內部配件的磨損狀況嚴重，特別是其中的水泵液力端，往往需要工作人員經常性的維修，降低效率，增加能耗，綜合油田注水泵的整體情況，水泵液力端的配件適應壽命往往小于129h，消耗較高。對此，可以采用節能液力端，選擇T 字形結構，其可以對工作腔內倒角應力集中起到一定的阻礙作用，從而降低設備損耗。此外，將組合閥組進行改進，除了閥板選擇金屬材質之外其他部位可以采用非金屬材料，提升密封性，并保證閥芯導向儀有一定角度，使其在注水泵運作過程中可以轉動，保證其受力均勻，進行自行修復，從而增強注水泵的使用壽命，降低維護成本，提升工作質量。

（2）優化配套設備。第一，將高耗能的電機進行替換，轉化為高效電機，結合我國《中小型三相異步電動機能效限定值及能效值》中的標準，保證自身電機的平均效率超過90.3%，其實現的技術方法主要有三種：流動損失、電機摩擦損失以及定子繞組電阻損失，通過高效電機的改造可以在相同時間內使用相同電量，完成更多的工作，達到節能的同時降低生產成本。第二，構建注水自動穩壓系統，改進傳統的人工閥門，實現對流量的精準控制，增強其運作的可靠性和可控性，如果在實際運作過程中出現阻塞情況以及及時將回流注水完全關閉，實現智能控制，降低工作人員的工作量，促進采油企業內部資源的合理配置，保證工作質量的同時提升工作效率，進而保證油田注水泵有效的節能降耗，提升其經濟效益、生態效益以及社會效益。

3 結語

總之，當前油田開采技術中注水泵基本是必不可少的設備，針對其大耗能的問題，相關采油企業需要結合自身注水系統的實際情況將節能降耗技術進行合理應用，優化和改進朱水平的各種參數，從而盡可能地降低其能耗，提升其使用壽命，實現穩定化、可持續化的石油開采。