地面工程綜合節電措施研究

高鑫

（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

1 問題的提出

隨著油田開發的深入，基礎設施的增加，總耗電量呈上升趨勢[1]。大慶油田某采油廠生產耗電由2010 年的53 557×104kWh，上升到2018 年的69 213×104kWh，上升29%。噸液耗電也呈上升趨勢，由2010 年的18.63 kWh/m3上升到20.06 kWh/m3。生產耗電情況見表1。

表1 生產耗電情況 104 kWh

其中注水耗電作為油田耗電的主要單元[2]，約占生產總耗電的35%，占地面系統耗電的71.42%。因此，地面工程系統節電工作要緊緊圍繞注水耗電，采取綜合性的措施，降低能耗[3]。

2 技術措施及效果

通過實施分壓注水[4]，并以高壓變頻為系統調控的“支點”，優化注水系統運行[5]，控制泵管壓差，提高系統效率，降低總耗電量[6]。

2.1 實施分壓注水，降低系統整體能耗

該采油廠某區塊注水系統具有東西過渡帶壓力較高、中部純油區壓力較低的分布規律，為保證過渡帶注水井壓力，整個注水系統必須高壓運行，能量損失較大[7]。根據各區塊注水井破裂壓力，確定了純油區、東部過渡帶、西部過渡帶各自的注水泵壓及注水站，東部過渡帶注水站泵壓15.0 MPa，西部過渡帶注水站泵壓14.5 MPa，純油區注水站泵壓14.0 MPa。

自2013 年起實施分壓注水，實現了純油區與東西部過渡帶分注。分壓注水實施后，純油區實現平均壓降0.60 MPa，年均節電585×104kWh。純油區分壓注水實施泵壓對比見圖1，純油區分壓注水分年度節電量見圖2。

圖1 純油區分壓注水實施泵壓對比

圖2 純油區分壓注水節電量

2.2 運行高壓變頻，控制區塊注水耗電

全廠18 座注水站，建設完成了注水泵高壓變頻6 座，總裝機功率13 200 kW，形成“一線兩點”模式，根據油田開發需要，結合注水井鉆關情況，以高壓變頻為調節支撐點，以“少啟泵，啟高效泵”為原則[8]，優化注水泵運行，各注水站之間的注水量和壓力相互補充，滿足水驅各區塊水量和壓力的綜合調節需求[9]。注水站單站泵出口壓力下降0.5～2.6 MPa，日節電1.2×104kWh，年均節電438×104kWh，節電效果顯著。注水泵高壓變頻情況見表2。

表2 注水泵高壓變頻情況

2.3 實施注水泵涂膜改造，提高注水泵效

針對低效注水泵，采用超音速熱噴涂自潤滑金屬陶瓷涂層技術進行改造。熱噴涂是近年在國內表面工程應用領域發展起來的高新技術。采用超音速火焰噴涂技術，燃料氣體（氫氣，丙烷，丙烯或乙炔－甲烷-丙烷混合氣體等）與助燃劑以一定的比例導入燃燒室內混合，爆炸式燃燒，因燃燒產生的高溫氣體以高速通過膨脹管獲得超音速。同時通入送粉氣（Ar 或N2），定量沿燃燒頭內碳化鎢中心套管送入高溫燃氣中，一同射出噴涂于工件上形成涂層。

凃層主要采用陶瓷自潤滑材料，具有良好的抗氣蝕性能，考慮到材料的抗氣蝕性不僅僅由其硬度決定，還取決于材料本身的韌性，所以在涂層材料中加入了金屬成分以提高材料的韌性。由于同時在材料中添加了有自潤滑性能的金屬和有機材料，大大降低了過流部件的摩擦系數，有效降低表面粗糙度，提高了表面性能[10]。

2020 年選取3 臺低效注水泵，均噴涂金屬陶瓷涂層，注水泵涂膜改造后，泵水單耗平均下降0.27 kWh/m3以上，日節電0.612 6×104kWh，年可節電223×104kWh，效果明顯。注水泵涂膜前后運行情況見表3。

表3 注水泵涂膜前后運行情況

2.4 加強生產管理，控制集輸系統耗電

通過實施季節停摻水、全年停摻水、“拐點法”控單井摻水量、加強臨時措施井管理等管理措施，控制全年摻水量，共計停泵168 臺次，調整摻水泵57 臺次，啟運變頻384 臺次。年節電120×104kWh。同時，優先使用摻水泵變頻裝置，降低泵管壓差，年均優化調整摻水泵運行臺數150 臺次，年節電25×104kWh。

3 結論

系統壓差較大的區塊，實施分壓注水可以從整體上降低注水能耗；高壓變頻可以有效降低泵管壓差，是注水系統整體調控的有效手段；注水泵采用超音速熱噴涂自潤滑金屬陶瓷涂層技術進行改造，可以有效提高泵效，降低注水單耗0.27 kWh/m3。