朝阳沟油田注水泵站节能潜力分析

董喜荣（大庆油田有限责任公司第十采油厂）

朝阳沟油田自1986年投入开发建设以来，注水系统建成注水站17 座，Q 注水站停运，现运行16座，其中：地面清水注水站9 座，地下水注水站6座，含油污水回注站1 座。共有注水泵70 台，实际运行注水泵24 台，负荷率53.8%。主力区块大部分注水站（A、D、E、F、G 注水站）采用高压离心注水泵增压工艺，B、C、H 注水站及外围零散区块采用柱塞泵增压工艺。建成配水间181 座，注水井1942 口，站外采用单干管多井和单干管单井配水两种工艺流程。主力区块除H 注水站外，其他各注水站站外管网互为连通；外围零散区块各注水站站外管网均为独立管网。

1 能耗现状及分析

1.1 能耗现状

注水系统多数选取注水单耗、注水泵效、注水系统效率为能耗指标，但是主力区块（不包括H 注水站）所属的8 座注水站管网相互连通，不能形成以站为单位的独立注水系统，考虑到数据的准确性，结合采油十厂的实际情况，采用泵水单耗、注水泵效作为主要指标依据。通过对注水泵站的精细管理[1]，2014年上半年该厂平均泵效65.9%，泵水单耗7.5 kWh/m3，其中主力区块泵效64.8%，泵水单耗7.6 kWh/m3，外围区块泵效76.6%，泵水单耗6.1 kWh/m3（估算值），达到制定的注水系统能耗指标要求。2014 上半年注水系统能耗情况见表1。

表1 2014 上半年注水系统能耗情况统计

1.2 能耗分析

根据开发部门提供全厂各矿注水情况及各注水站日常能耗状况，对2014年上半年全厂平均日注水量和各注水站平均能耗情况进行汇总，见表2、表3。

表2 2014年上半年全厂平均日注水量汇总

表3 2014年上半年各注水站能耗情况统计

由表3 可知，泵水单耗最高的站为D 注水站，指标为9.5 kWh/m3，依次是F 注水站（指标为9.3 kWh/m3）、A 注水站（指标为8.5 kWh/m3）等；泵水单耗最低的站为C 注水站，指标为4.8 kWh/m3，依次是B 注水站（指标为5.1 kWh/m3）、H 注水站（指标为5.7 kWh/m3）等。主要原因分析：D、F、A 等注水站使用的注水泵，均为离心注水泵，而C、B和H 注水站使用的注水泵均为五柱塞注水泵，由于机泵本身内部结构特点决定，离心注水泵的泵效低于五柱塞注水泵，其泵水单耗高于五柱塞注水泵；并且D、F 和A 注水站使用的注水泵投产运行时间均超过18年，泵内部叶轮等部件腐蚀、磨损严重，导致D、F 和A 注水站泵效较低，泵水单耗较高。此外，受站外调水等因素影响，G 注水站冬季运行2 台注水泵，需采用阀门控制回流水量，回流量在300～1200 m3/d 之间，造成能耗损失[1]。

由于该厂外围区块注水系统计量仪表不齐全，只能结合主力区块柱塞泵应用情况和以往机泵测试情况，通过公式M＝ 3 IU cos/Q 计算单耗，其单耗计算值为6.1 kWh/m3。此外，外围区块注水量仅占全厂注水量的12%，对全厂注水系统能耗指标影响较小。因此，只对影响全厂注水系统能耗指标的主要因素——主力区块的能耗指标进行对比分析。

结合2014年上半年全厂注水系统能耗相关情况和开发部门预测全年注水量723.66×104m3等影响因素，按目前已有节能措施水平，预计2014年全厂全年平均泵效为65.9%，注水单耗为7.9 kWh/m3。

2 注水泵优化运行可行性及效果分析

2.1 管理措施

1）提高高效泵的运行时率，实现节能降耗。A联地区所辖B 和A 两座注水站，其中B 注水站共有8 台五柱塞泵，设计注水能力4100 m3/d；A 注水站共有4 台离心泵，设计注水能力7200 m3/d。该地区站外注水管网互为连通，其能耗状况见表4。

表4 2014年上半年A 联地区能耗状况统计

由表4 可知，2014年上半年，B 注水站泵效为89.3%，泵水单耗5.1 kWh/m3；A 注水站泵效为59.3%，泵水单耗8.5 kWh/m3。与应用小排量离心泵的A 注水站相比，B 注水站由于应用五柱塞高效泵，其泵效较高，泵水单耗较低。此外，B 注水站设计规模达4100 m3/d，实际注水量为1179 m3/d，负荷率为29%，负荷率较低。结合主力区块注水管网连通性和B 注水站五柱塞泵的高效性，建议优化两座注水站的开泵数量，将A 注水站开泵数量由2 台优化为1 台；同时提高B 注水站负荷率，由2014年上半年的29%提高到80%（表5），实现该地区注水系统优化运行，预计年节电约244×104kWh。

表5 优化调整后A 联地区能耗状况预测

2）对外围区块注水站安装计量电度表，保证计量的准确性。外围区块注水站均无独立的电度表，影响能耗指标衡量。针对以上问题，对其安装可计量有功、无功和功率因数等数据的多功能电能表，确保能耗指标数据准确性，该措施已列入节能规划。

2.2 技术措施

1）对腐蚀老化严重的注水泵进行更新改造，具有较大节电潜力。注水系统使用高压离心注水泵15 台，泵水单耗平均为8.2 kWh/m3，泵效61.8%，其中12 台注水泵运行时间超过18年，泵内部叶轮等部件腐蚀、磨损严重，导致部分注水泵泵效较低，泵水单耗较高；而应用的柱塞泵泵水单耗为5.2 kWh/m3，泵效85.2%，能耗相对较低，但柱塞泵排量较小，满足不了主力区块注水需求。针对以上问题，2014年已安排对A 注水站和D 注水站共6台腐蚀老化严重、泵效低的机泵，进行更新改换，均更新为DF100-150×11 型离心泵。采取改造措施后泵效可以达到65%，预计年节电约140×104kWh。

2）对G 注水站注水泵进行高压变频技术改造，减少节流损失。针对G 注水站注水泵运行控制方式不完善，造成能耗损失的问题，规划2015年对其注水泵进行变频技术改造，采用一托二方式运行，预计年节电75×104kWh。

2.3 效果分析

按年注水量723.66×104m3考虑，通过对A 联地区实施注水泵优化，对腐蚀老化严重的注水泵进行机泵更新改造，以及对G 注水站采取高压变频技术改造等优化运行措施后，预计节电约459×104kWh，全年平均泵效为67.1%，注水单耗为7.4 kWh/m3。

3 认识及建议

1）通过对朝阳沟油田注水泵站进行能耗分析，表明该环节仍然具有较大的节能潜力。依靠提高高效泵的运行时率，对A 注水站和D 注水站腐蚀老化严重的注水泵进行更新改造，对G 注水站注水机泵进行高压变频技术改造等节能管理和技术手段，注水单耗可降低0.5 kWh/m3，实现节能降耗。

2）地面注水系统是一个规模大、环节多的动态能耗系统。注水泵站机泵参数配置是影响注水系统能耗的主要因素，应结合主力区块注水管网连通性特点，加大各注水机泵参数配置技术研究，从根本上消除小排量离心注水机泵单耗高等能耗问题，实现注水系统区域平衡，突破注水系统能耗瓶颈问题。

[1]马强,陈丽,冯云亮.泵控泵技术在海一联注水系统的应用[J].承德石油高等专科学校学报,2011(1):22-35.