低渗透油田注水系统能耗分析指标与测试计算方法分析

魏立军 王林平 马怀东

（1.长庆油田分公司油气工艺研究院；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室；3.长庆油田分公司技术发展处）

低渗透油田注水系统能耗分析指标与测试计算方法分析

魏立军1,2王林平1,2马怀东3

（1.长庆油田分公司油气工艺研究院；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室；3.长庆油田分公司技术发展处）

针对长庆油田企业标准Q/SYCQ 3403—2010《低渗透油田注水系统能耗分析指标与测试计算方法》与石油行业标准SY/T 5264—2006《油田生产系统能耗测试和计算方法》的区别，主要从泵入口水功率的处理、注水系统能耗分析及评价指标的细化管网的重新划分3个方面进行了详细解读，以方便此标准在长庆油田应用。

注水系统 损失率 管网划分 能耗指标

注水系统是油田五大系统之一，长庆油田注水系统耗电量大，注水系统效率偏低，开展注水系统分析、评价工作意义重大，而开展这些工作的关键是准确计算注水系统能耗指标。2010年以前长庆油田注水系统能耗指标的计算依据是石油行业标准SY/T 5264—2006《油田生产系统能耗测试和计算方法》[1]中的“油田注水地面系统效率的测试与计算”部分（以下简称行业标准），2010年12月15日长庆油田企业标准Q/SYCQ 3403—2010《低渗透油田注水系统能耗分析指标与测试计算方法》[2]（以下简称企业标准）正式实施。相对于行业标准，企业标准修正了6方面内容，基准压力的问题、节流位置的影响、拔高度差的影响、泵入口水功率的处理、注水系统能耗分析及评价指标的细化、管网的重新划分。前三个问题在《油田注水地面系统的测试与计算标准应用》[3]一文中已经详细说明，文章主要针对后三个问题进行详细阐述。

1 泵入口水功率的处理

注水系统的输入功率为电动机输入功率和泵入口水的功率，因为泵入口水在大罐自压或喂水泵的作用下也带入系统部分能量。标准主要考虑电动机输入功率在整个系统的转化和传递，认为泵入口水的功率在系统中没有损耗，所以机组效率、注水站效率、注水系统效率计算公式中都用有用功减去这部分能量。

注水泵机组效率计算公式：

注水站效率计算公式：

注水系统效率计算公式：

式中：

η7,mp——注水泵机组效率，%；

p7,Pout——注水泵出口压力，MPa；

p7,Pin——注水泵入口压力，MPa；

G7,P——泵流量，m3/h；

Ν7,s——电动机输入功率，kW；

η7,s——注水站效率，%

s7——注水站内被测注水泵总数；

p7,Sout——注水泵站出口压力，MPa；

η7,J——注水系统效率，%；

m7——注水系统被测注水井总数；

p7,Vout——注水井井口阀阀后压力（在长庆油田代表节流阀阀后压力），MPa；

G7,W——注水井井口流量，m3/h；

n7——注水系统被测注水泵总数。

上面的三个公式可以统一归纳为：

标准中的这种假设是不准确的，实际上泵入口水的功率在整个系统传递的过程中也是需要克服各种阻力，不断的损耗，应该把泵入口水的功率加上电动机输入功率作为系统输入功率，效率重新定义为：

2 管网的重新划分

根据行业标准中注水阀组损失率的计算公式可知，阀组损失包括站内管线损失和站外阀组损失两部分，当根据注水系统测试报告判断由于阀组损失率较大导致系统效率偏低时，无法明确具体哪部分导致阀组损失率较大。

式中：

ε7,v——注水阀组损失率，%；

p7,Vin——注水井井口阀阀前压力（在长庆油田

代表节流阀阀前压力），MPa。

根据行业标准中注水管线损失率的计算公式可知，管线损失包括回流损失和站外管线损失两部分，当根据注水系统测试报告判断由于管线损失率较大导致系统效率偏低时，无法明确具体哪部分导致管线损失率较大。

所以行业标准中注水管网的范围从泵出口至注水井井口，见图1。

图1 行业标准中注水管网构成示意图

行业标准中这样划分管线导致三个问题，对注水系统节点分析造成影响。

1）注水站和注水管网有交叉部分。

2）站内管线损失包含在阀组损失当中。

3）回流损失包含在管线损失当中。

在企业标准中细化了能耗指标，把由注水泵出口至站内汇管的阀门、管线中的阻力损失所造成的功率损失定义为站内管线损失；把由于注水站内打回流所造成的功率损失定义为回流损失，并重新划分了管网的构成，从汇水包至注水井井口，见图2。

管网这样划分，有以下好处：

1）解决了行业标准中注水站和管网交叉的问题，注水站效率等于管网损失率与注水系统效率之和。

图2 企业标准中注水管网构成示意图

2）解决了站内管线损失包含在阀组损失当中的问题。

3）解决了回流损失包含在管线损失当中的问题。

3 注水系统能耗指标的细化

注水系统的输入功率包含两部分：一是电动机输入功率，二是泵入口水的功率。注水系统的输入功率经过注水泵机组、站内管线、汇水包、注水管网输送到井口，在这个过程中注水泵机组损失一部分功率，定义为注水系统机组损失率；站内管线损失一部分功率，定义为注水系统站内管线损失率；打回流损失一部分，定义为注水系统回流损失率；注水管网损失一部分功率，定义为管网损失率，管网损失率又细分为管线损失率和阀组损失率，注水系统能量分布示意图见图3。

图3 注水系统能量分布示意图

根据能耗指标的定义及注水系统能量分布示意图，我们就可以得到公式：

即注水系统效率与各种损失率之和等于1。通过此公式就可以初步判断影响注水系统效率的主要因素。

4 结论

1）通过对注水泵机组效率、注水站效率、注水系统效率的重新定义，物理意义更加明确。

2）通过对注水管网范围的重新划分，解决了行业标准中注水站和注水管网交叉的问题，同时可以把站内管线损失和回流损失从注水管网中剥离出来，方便注水系统的节点分析。

3）通过注水系统能耗指标的细化，注水系统效率与各种损失率之和等于1，通过此公式方便判断影响注水系统效率的主要因素。

[1]SY/T 5264—2006 油田生产系统能耗测试和计算方法[S].北京:石油工业出版社,2006.

[2]Q/SYCQ 3403—2010 低渗透油田注水系统能耗分析指标与测试计算方法[S].西安,2010.

[3]曾亚勤,魏立军.油田注水地面系统的测试与计算标准应用[J].低渗透油气田,2010,15(6):100-103.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.001.004

2013-09-22）

国5汽油标准发布

胡庆明

魏立军，工程师，2005年毕业于中国石油大学（北京），硕士学位，主要从事油气田节能技术研究工作，E-mail：wlj_cq@petrochina.com.cn，地址：西安市未央区明光路长庆油田油气工艺研究院，710018。

12月18日，国家标准委对外发布了我国第五阶段车用汽油国家标准，即“国5汽油标准”，自发布之日起实施。从2018年1月1日起，全国范围内将供应国5汽油。新标准的发布实施将有助于减少机动车排放污染物，汽车排放污染物可减少10%～15%，对保护环境、提升空气质量具有重要意义。