萨中油田注水系统节能技术应用及效果评价

张丽凯：杨君

（1.大庆油田有限责任公司第一采油厂；2.大庆钻探集团地质录井一公司）

萨中油田注水系统节能技术应用及效果评价

张丽凯1：杨君2

（1.大庆油田有限责任公司第一采油厂；2.大庆钻探集团地质录井一公司）

大庆油田第一采油厂作为年输送污水1.7×108m3的采油大厂，注水单耗每降0.1 kW·h/m3就可年节电1700×104kW·h，节能意义重大。近年来，从设备节能措施应用实际出发，采用了井站运行优化、注水泵减级、注水泵高压变频、前置泵变频、注水泵涂膜、注水系统仿真优化等技术，取得了较好的节能效果。注水单耗由2005年的5.84 kW·h/m3降低到目前的5.39 kW·h/m3，为今后注水系统优化设计、合理用能、增效益、促发展打下了基础。

注水系统：节能：优化运行：注水泵高压变频：前置泵变频：注水泵涂膜

油田生产用电主要集中在注水、集输、机采三个系统，大庆油田第一采油厂（以下简称一厂）注水耗电量接近总耗电量的40%，因而，在注水系统推广应用节能技术对于油田节能降耗具有十分重要的意义。注水系统耗能节点主要集中在注水站泵管压差、注水管网的压力损耗以及配水阀组节流损失这三处。近年来，一厂从提高注水泵效和管网效率入手，采取了优化运行、注水泵高压变频、前置泵变频、注水泵涂膜等技术，取得了较好的节能效果，注水单耗由2005年的5.84 kW·h/m3降低到目前的5.39 kW·h/m3。

1 系统优化运行

一厂注水管网经过多年建设，已经形成了完善的环状水驱管网和枝状聚驱管网。注水系统优化运行包括减少注水泵开泵台数和注水泵减级。2008年一厂注水量41.57×104m3/d，较2005年增加了1.94×104m3/d，同期开泵台数由61台减少到59台。2006年以来，一厂共对14台注水泵减级（表1），注水单耗平均减少0.58 kW·h/m3。

2 仿真优化技术

为提高系统运行效率，在加密注水系统采用了仿真优化技术。根据注水井生产数据，通过软件计算，优化系统运行方案，适时对系统的运行进行生产指导，确定合理开泵方案，并对现有管网不合理部分提出改造意见，提高管网效率。

表1 注水站减级应用情况

以加密注水系统为例，应用仿真技术，可以采取以下措施降低管网压力损失：

◇增设中十二注水站与北1排、北2排和北42排DN150联络线1.6 km；

◇增设中十一注水站与北52排和北70排DN150联络线0.9 km；

◇中一注水站至中七注水站联络线高121排和高125排部分增设DN150复线4.7 km；

◇增设中六注水站至中22排DN150联络线0.6 km；

◇中七注、聚中七注与高129排和高125排加密联络线增加复线。

3 高压变频技术

注水泵高压变频技术通过采集管网干线压力信号，追踪管网压力幅值变化，自动调节电动机转速，流量调节范围较大，因此适用于实际输送量与泵设计排量偏差较大、调节频繁的工况，对整个系统的调控能力较强。

一厂中十三注、聚中七注安装了高压变频调速装置，中十三注采用一拖一形式，聚中七采用一拖二形式，2座站的高压变频调速装置均采用闭环控制，节能效果见表2。

表2 注水站高压变频装置应用效果统计

4 前置泵变频技术

将现有多级离心注水泵拆1级后，新建1台排量与主泵相同、扬程为1.5 MPa的前置喂水泵，与拆级后的主泵串联运行。在注水泵（主泵）前串联一个增压泵(小功率泵)，为注水泵提供吸入压力，改善其吸入性能，并以注水泵出口压力作为变频的调控信号，通过变频调速器改变前置泵的转速及其出口压力，进而改变注水泵的进口压力，达到调控注水泵出口压力的目的。

一厂共安装前置泵变频装置6套，对目前正在运转和曾经运转的4套前置泵变频装置运行进行统计分析。分析结果表明，平均泵压下降1.0 MPa，平均单耗下降0.59 kW·h/m3，平均日节电4 618 kW·h。其中，聚西一注水站前置泵运行后，单耗上升0.24 kW·h/m3，日耗电增加1 732 kW·h；其余3套前置泵运行后单耗均下降，平均下降0.8 kW·h/m3，平均日节电6 227 kW·h，详细情况见表3。

现场应用发现，当注水泵出口水量与额定排量相差不大时，前置泵基本处于工频状态下运行，没有发挥作用，前置泵电动机耗电将导致综合单耗上升。因此，前置泵的使用应根据注水量实际情况，经过综合对比以后确定是否开泵。

5 注水泵涂膜技术

注水泵涂膜技术的原理是通过将泵内主要过流机件（泵壳体、叶轮、导翼等）涂敷高光洁度材料减小机械损失，从而提高注水泵效率，节省电量。增效涂层具有以下特性：

◇表面光滑，粗糙度小，可在流通设备内产生光滑表面，减少涡流产生；

◇涂层与流体不具有亲和性，降低了流体与涂层之间的摩擦；

◇涂层能够抗流体腐蚀和气蚀损害；

◇水泵叶轮在高速运转过程中涂层不破损脱落。

因此，通过对注水泵进行涂膜可以减小能量损耗，增加流速或流压，提高泵效。

表4 注水泵涂膜应用情况统计

表3 前置泵变频装置投产前后应用效果

一厂目前已涂膜并投入运行的注水泵共11台。通过跟踪，涂膜后注水泵泵效平均提高3.53%，注水单耗平均下降0.68 kW·h/m3（表4），节能效果显著，目前未发现涂层脱落现象。

6 结语

应建立注水系统节能技术应用跟踪及效果评价体系，加大加密注水系统仿真优化软件的应用力度，结合地面信息系统等技术对系统进行综合分析，优化开泵台数，为节能措施的进一步推广应用提供依据。

前置泵变频装置可以有效减少泵管压差，但对注水泵流量调节范围有限，因而该技术主要适用于泵管压差较大的单个注水站。

选择涂膜注水泵，应优先选择使用年限较长、泵效较低的注水泵，对即将进行大修的注水泵进行涂膜，可以节省大修费用。此外，评价注水泵涂膜效果，应在注水泵排量相同的情况下，进行涂膜前后泵效对比。

注水系统要充分挖掘节能潜力，要将系统工艺流程的优化简化与节能技术的优选有机地结合起来，实现整个注水系统的压力和流量运行最优化，节能效益最大化。

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.04.008

张丽凯，2002年毕业于大庆石油学院，技术员，从事水站管理等工作，E-mail：zhanglikai@petrochina.com.cn，地址：大庆油田第一采油厂第二油矿机关生产办，163257。

2011-03-10）