油田注水泵PCP节能改造的探讨

张清波

摘要：应用PCP(泵控泵)技术，通过对原有的注水泵进行技术改造，提高主泵的泵效，减小泵管压差，达到压流自动化调节，实现油田注水系统节能降耗的目的。

关键词：注水泵PCP技术节能改造

中图分类号：TE93文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)02(a)-0090-01

注水开发的油田有效的补充地层能量是靠地面注水泵站及注水系统实现的。在注水系统能耗中，机泵损失占相当大的比例。目前油田注水技术与设备普遍存在压力和流量不可调。因此造成能量的浪费。为保证正常注水，注水泵的输出压力和流量设计余量很大，造成泵管压差大，加上泵效率低，设备陈旧，若调节只能用出口节流的方法，这样造成注水单耗很高，严重影响采油成本和采收率。而应用PCP(泵控泵)技术，对原有的注水泵进行PCP(泵控泵)技术改造，提高主泵的泵效，减小泵管压差，达到压流自动化调节，实现油田注水系统节能降耗的目的。

1PCP(泵控泵)技术的原理及组成

1.1PCP(泵控泵)系统简介

PCP(泵控泵)系统是基于离心泵串联和离心泵变频技术。该技术改造的主要原理是对注水泵进行拆级降负荷处理，在保证注水泵满负荷运行的前提下，用增压调节泵来弥补不足的注水扬程。注水泵其降负荷的多少主要依据注水于压力和增压调节泵的扬程变化范围，即注水干压减去增压调节泵的扬程为注水泵拆级后的扬程，其中还要考虑注水泵的单级扬程，尽可能地使注水泵所需扬程为注水泵的单级扬程的倍数。对注水泵减级降负荷和增压喂入调节泵进行匹配，通过调节前端喂入泵的转速，来改变喂入泵的输出参数(排量和扬程)，使注水泵始终工作在高效区(注水泵额定排量的±10％)，即注水泵满负荷运行。再通过增压调节泵进行注水干压的调节，从而达到降低注水单耗的目的。

1.2PCP(泵控泵)系统适用范围

油田注水泵站有下列情况之一者均可以适用PCP(泵控泵)技术。

(1)大功率离心注水泵站。

(2)需要对压力和流量进行调节的泵站。

(3)两台以上并行要进行平衡的泵站。

(4)泵管压差大的泵站，泵管压差要求有限制的泵站。

(5)出口阀开度小的或打算全开的泵站。

(6)需要降耗节能的泵站。

(7)大马拉小车，并要求改善的泵站。

(8)需要数据采集，进行优化的泵站。

(9)要求自动化高的泵站，改善危险环境的要求。

(10)要求注水压力稳定或流量稳定的泵站。

(11)进行注水管网优化的泵站。

1.3PCP(泵控泵)系统的构成

该系统由一台注水泵和一台增压泵，注水泵驱动电机，增压泵驱动电机，仪表测控系统，转速控制系统，计算机控制系统及保证运行的润滑系统，水冷却系统，供电系统等组成，它是机电仪一体化，涉及多学科，综合高科技术，大型复杂集成系统。注水泵与增压泵串接，通过转速控制系统，计算机仪表测控系统，控制增压泵达到控制注水泵的输出压力和流量，并使大功率注水泵工作在高效区，从而实现泵控泵，DCS计算机系统实现自动监控，依注水工艺要求(地层情况)实现大闭环优化运行。

1.4PCP(泵控泵)系统关键技术点

注水泵站系统大闭环寻优及其控制软件；利用高压大排量高效清水泵改造成注含油污水泵，泵效不降低，不断轴；宽频、高程特性增压泵；泵控泵匹配原理与技术；实现大系统供电及联锁保护，高压供电整合；双备份应急系统；大系统防失控，高可靠性技术；多变量三维空间安装精度求解及振动问题，机械密封问题；高压大功率变频调速系统分步控制和无反馈并联系统；用电刷的巨型拖动电机还可以上电刷替待系统；拥有大滑环在线修整技术；自动应急润滑系统等。

1.5PCP(泵控泵)系统节能原理

对于主泵来讲，原来出口阀门无法完全打开(如果打开就会出現干压过高、流量过大、电机过载等)，只能采用憋压运行，这样能源就浪费在阀门上，采用PCP(泵控泵)技术后，注水泵出口阀门完全打开，由增压泵来控制压力和流量，这样浪费在阀门上的能源就会节约下来，同时会对主泵进行减级，注水泵减掉一级(设计时泵的功率一定会有余量)，功率会下降10％。

(1)增压泵的加入，提高了注水泵入口压力，从而改善了注水泵的工作状况，使注水泵的工作点向高效区移动，因此其注水泵的效率得以增加。

(2)PCP(泵控泵)技术的设计思想是：原先完全由注水泵输出的能量，现在由增压泵来承担一部分。由于注水泵是多级泵，泵效相对偏低，而增压泵为双吸离心泵，泵效相对比较高。由高效率的增压泵来替换低效率的注水泵(注水泵拆级后减小扬程、排量)，再加上增压泵还可以进行变频调节，更进一步节约能量。

(3)PCP(泵控泵)技术可进行压力、流量的自动化调节，这样一来可最大限度对泵管压差进行减少，直到趋于零。而泵管压差的降低，实际上就是系统有用功率的提高，从而达到节能的目的。

该系统有以下主要节能点。

(1)阀门完全打开不存在憋压现象。

(2)主泵进行减级。

(3)提高了主泵泵效。

(4)压力、流量实现了变频自动调节。

(5)泵管压差没有了，提高了系统有用功率。

(6)采用P技术后提高泵效，排量(如果生产需要)可以增加，这样减少了单耗。

(7)实际运行后电机和泵的功率降低了，减少了设备维护。

(8)不产生管线水击现象，保证了生产的运行安全。

2PCP(泵控泵)技术的现场应用及效果

通过扶余油田油水中心2#放水站2007年对1#注水泵PCP(泵控泵)节能技术改造，实现了注水泵排量250～340m³／h可调。泵管压差保持在0.1MPa～0.3MPa之间。注水平均单耗3.6kW_h／m3降低了0.5kW·h／m³。日节电量2328kW·h／m³。日增注水量727m／d。并实现了现场控制和参数监测的自动化。通过四年的运行实践，该系统运行稳定，安全可靠，效果明显。

3结语

应用PCP(泵控泵)技术对油田注水泵在原有的设备上节能改造后，可以实现提高主泵的泵效，减小泵管压差，注水压力和流量自动调节，且提高了泵站的自动化水平，为注水泵站节能降耗提供了有效地控制手段。从而实现节能降耗的目的。

参考文献

[1]吴九辅.泵控泵(PCP)自动化注水泵站系统[M].石油工业出版社，2007