聚驅A注水站注水泵優化調整及認識

何建宇（大慶油田有限責任公司第四采油廠）

杏四～五區東部于2001年開始聚驅開發，該區域注水系統建設注水站1座，即A注水站，注水建設能力1.92×104m3/d，目前運行的實際泵水量1.2×104m3/d，負荷62.5%。該區域注入系統建設聚合物注入站8座，其中：東部Ⅰ塊聚合物注入站4座，稀釋用高壓水為清水；Ⅱ塊建聚合物注入站4座，稀釋用高壓水為深度處理含油污水。

1 區域注入能耗分析

杏四～五區東部聚驅注入系統包括稀釋用高壓注水站和聚合物注入站兩部分，其中，注入站采取“一泵多井”注入工藝[1]，注入泵采取變頻調節，注入泵運行能力與母液需求量匹配性能較好。注水泵由于排量大、轉速高、壓力高[2]，無變頻調節，注水泵壓力及排量與開發需求匹配難度較大[3]。

1.1 實際運行情況

1.1.1 A注水站

A注水站設計注水規模為1.92×104m3/d。站內共建有D400-150×10型號的注水泵3臺，實際運行中采取運二備一的模式。據統計，該站1#注水泵水質為清水，實際泵水量介于220～240m3/d，運行泵壓為17.1MPa，出站管壓為16.8MPa，實際泵水單耗達到6.93kWh/m3；3#注水泵水質為深度處理污水，實際泵水量約為300m3/d，運行泵壓為16.1MPa，出站管壓為15.8MPa，實際泵水單耗6.54kWh/m3，A注水站實際運行數據統計見表1。

表1 A注水站實際運行數據統計

1.1.2 聚合物注入站

杏四～五區東部下游所轄聚合物注入站8座，其中東部Ⅰ塊的1#～4#注入站稀釋用水為清水，東部Ⅱ塊的5#～8#注入站稀釋用水為深度處理污水。聚合物注入站運行數據統計見表2。

表2 聚合物注入站運行數據統計

1.2 注水系統耗能分析

1.2.1 注水供需壓差大，能耗節流損失高

A注水站1#注水泵平均泵壓為17.1MPa，下游對應的東部Ⅰ塊1#～4#聚驅注入站注入井的實際注入壓力最高為13.3MPa，供需壓力之差達到了3.8MPa；A注水站3#注水泵平均泵壓為16.1MPa，下游對應的東部Ⅰ塊5～8#聚驅注入站注入井實際注入壓力最高為13.8MPa，供需壓力之差達到了2.3MPa。從注水站泵出口到注入井井口的能耗，一部分為注水站閥組和注水管網損失消耗，另一部分為單井水流量調配閥組消耗[4]。杏四～五區東部Ⅰ塊泵水單耗高達6.93kWh/m3，而東部Ⅱ塊泵水單耗也達到了6.54kWh/m3，高于全油田平均的5.78kWh/m3。

1.2.2 水量匹配不合理，系統運行低效高耗

杏四～五區東部Ⅰ塊的1#～4#注入站稀釋用水為清水，東部Ⅱ塊的5#～8#注入站稀釋用水為深度處理污水。由于稀釋用水質的差異，A注水站在運行中需要啟運2臺注水泵，以滿足兩個區塊兩種稀釋用水的需求。

杏四～五區東部Ⅰ塊所需開發配注水量為7080m3/d，其中稀釋用水量4560m3/d；杏四～五區東部II塊所需開發配注水量為6570m3/d，其中稀釋用水量為4760m3/d。而A注水站3臺注水泵額定泵水能力均為9600m3/d，導致泵水能力和稀釋用水需求量匹配不合理，注水泵運行負荷率較低，注水泵無法在高效區運行，造成運行泵效偏低[5]。全油田注水泵平均運行泵效為76.8%，而A注水站1#注水泵和3#注水泵的運行泵效只有64.2%和69.5%。

2 系統優化措施

2.1 實施注水泵減級，降低共需壓差

供需壓差大能量損耗高，主要原因是系統供給壓力高，即源頭上注水泵運行泵壓高。因此，根據下游末端注入井實際需求壓力，實施源頭降壓[6]，即降低注水泵泵壓。A注水站1#注水泵原來為10級泵，設計揚程為1500m，實際運行泵壓為17.1MPa。將該泵優化減為9級泵，減級后該泵投入運行[7]，平均泵率為66.55%，泵水單耗降為6.63kWh/m3。A注水站1#注水泵減級前后數據情況對比見表3。

表3 A注水站1#注水泵減級前后數據情況對比

對比該泵減級前后運行參數，該泵泵壓下降1.05MPa，供需壓差同步等量降低單日平均耗電量下降4585kWh，注水泵平均泵效提高2.33%，泵水單耗下降0.30kWh/m3。

A注水站1#注水泵實施減級措施后，雖然該泵運行泵壓取得一定幅度下降，但泵水單耗降幅較小，泵水單耗仍達到6.63kWh/m3，且泵效依然較低。由此看出，注水泵減級措施能夠有效降低注水站泵管壓差，降低泵水單耗[8]，但對于開發需求水量與注水泵泵水能力差異過大的區塊，節能降耗效果有限。

2.2 優化啟泵臺數，提高運行效率

由于聚驅開發不同階段注入量變化較大[9]，而且開發對水質要求不一致，導致注水泵運行能力與開發需求能力無法連續匹配[10]，出現該區域兩個區塊兩種水質，兩套流程運行導致注水泵供過于求問題突出。經與地質開發單位詳細結合，鑒于四～五區東部Ⅱ塊污水稀釋聚合物效果較好，結合現場實際情況，將東部Ⅰ塊、Ⅱ塊稀釋用水質統一為深度處理含油污水，實現一套流程運行。

杏四～五區東部Ⅰ塊所需開發配注水量為7080m3/d，稀釋用水量為4560m3/d；杏四～五區東部Ⅱ塊所需開發配注水量為6570m3/d，稀釋用水量為4760m3/d。杏四～五區東部整個聚驅區域實際稀釋用水量合計為9320m3/d，A注水站1臺DF400的注水泵額定泵水能力為9600m3/d，一套流程運行后注水泵負荷率提高到97.2%，平均泵效提高到84.66%，既滿足該區域實際稀釋用水需求，又實現了高效運行。

2.3 運行保障措施

根據往年運行規律，區域內各聚驅注入站所轄注入井冬季實注水量會有10%～15%的上升幅度，屆時，A注水站單臺注水泵泵水能力將無法滿足區域稀釋用水需求，同時啟運2臺注水泵又將造成供需水量和供需壓力的較大差異，進而導致系統泵水水單耗大幅增加。為此，經與開發結合，杏四～五區東部Ⅱ塊所轄的8#注入站即將進入后續水驅，地下開發層段滲透率較高，因此規劃將該注入站供水方向進行調整，就近掛接到普通水注水干線[11]，避免A注水站在冬季啟運一臺DF400注水泵無法滿足開發稀釋用水需求的矛盾，進而降低泵水單耗，節約耗電。

3 應用效果

將杏四～五區東部Ⅰ塊、Ⅱ塊稀釋用水質統一為深度處理含油污水后，A注水站停運了1臺DF400注水泵，只運行減級的1#注水泵，A注水站優化后運行數據見表4。

表4 A注水站優化后運行數據

通過注水泵減級和水質統一等措施，該站平均泵壓由16.60MPa下降為15.42MPa，降幅為1.18MPa，平均管壓由16.30MPa下降為15.06MPa，降幅為1.24MPa，，平均泵效由66.85%提高到84.66%，升幅17.81%，泵水單耗由6.73kWh/m3下降到5.24kWh/m3，降幅達到1.49kWh/m3，年節電506×104kWh，節能降耗效果顯著。

4 結論及認識

地面工程系統運行服務開發，保障生產，通過對杏四～五區東部聚驅區塊注水站的優化運行措施及效果可以看出，及時有效與地質開發部門結合，通過合理調整不同開發階段水量和注入水質，實現地上地下的一體優化，才能使優化優化效果最佳。

注水系統機泵排量大、功率高、能耗高，在實際運行過程中由于多種原因導致注水系統機泵泵水能力和泵水壓力與開發井網的實際需求匹配不合理，存在供過于求的情況，導致運行低效高耗。通過注水泵減級降壓和優化注水泵啟泵數量等措施，可有效改善注水系統水量和壓力供需關系，有效降低注水系統能耗。