地面工程综合节电措施研究

高鑫

（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

1 问题的提出

随着油田开发的深入，基础设施的增加，总耗电量呈上升趋势[1]。大庆油田某采油厂生产耗电由2010 年的53 557×104kWh，上升到2018 年的69 213×104kWh，上升29%。吨液耗电也呈上升趋势，由2010 年的18.63 kWh/m3上升到20.06 kWh/m3。生产耗电情况见表1。

表1 生产耗电情况 104 kWh

其中注水耗电作为油田耗电的主要单元[2]，约占生产总耗电的35%，占地面系统耗电的71.42%。因此，地面工程系统节电工作要紧紧围绕注水耗电，采取综合性的措施，降低能耗[3]。

2 技术措施及效果

通过实施分压注水[4]，并以高压变频为系统调控的“支点”，优化注水系统运行[5]，控制泵管压差，提高系统效率，降低总耗电量[6]。

2.1 实施分压注水，降低系统整体能耗

该采油厂某区块注水系统具有东西过渡带压力较高、中部纯油区压力较低的分布规律，为保证过渡带注水井压力，整个注水系统必须高压运行，能量损失较大[7]。根据各区块注水井破裂压力，确定了纯油区、东部过渡带、西部过渡带各自的注水泵压及注水站，东部过渡带注水站泵压15.0 MPa，西部过渡带注水站泵压14.5 MPa，纯油区注水站泵压14.0 MPa。

自2013 年起实施分压注水，实现了纯油区与东西部过渡带分注。分压注水实施后，纯油区实现平均压降0.60 MPa，年均节电585×104kWh。纯油区分压注水实施泵压对比见图1，纯油区分压注水分年度节电量见图2。

图1 纯油区分压注水实施泵压对比

图2 纯油区分压注水节电量

2.2 运行高压变频，控制区块注水耗电

全厂18 座注水站，建设完成了注水泵高压变频6 座，总装机功率13 200 kW，形成“一线两点”模式，根据油田开发需要，结合注水井钻关情况，以高压变频为调节支撑点，以“少启泵，启高效泵”为原则[8]，优化注水泵运行，各注水站之间的注水量和压力相互补充，满足水驱各区块水量和压力的综合调节需求[9]。注水站单站泵出口压力下降0.5～2.6 MPa，日节电1.2×104kWh，年均节电438×104kWh，节电效果显著。注水泵高压变频情况见表2。

表2 注水泵高压变频情况

2.3 实施注水泵涂膜改造，提高注水泵效

针对低效注水泵，采用超音速热喷涂自润滑金属陶瓷涂层技术进行改造。热喷涂是近年在国内表面工程应用领域发展起来的高新技术。采用超音速火焰喷涂技术，燃料气体（氢气，丙烷，丙烯或乙炔－甲烷-丙烷混合气体等）与助燃剂以一定的比例导入燃烧室内混合，爆炸式燃烧，因燃烧产生的高温气体以高速通过膨胀管获得超音速。同时通入送粉气（Ar 或N2），定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送入高温燃气中，一同射出喷涂于工件上形成涂层。

凃层主要采用陶瓷自润滑材料，具有良好的抗气蚀性能，考虑到材料的抗气蚀性不仅仅由其硬度决定，还取决于材料本身的韧性，所以在涂层材料中加入了金属成分以提高材料的韧性。由于同时在材料中添加了有自润滑性能的金属和有机材料，大大降低了过流部件的摩擦系数，有效降低表面粗糙度，提高了表面性能[10]。

2020 年选取3 台低效注水泵，均喷涂金属陶瓷涂层，注水泵涂膜改造后，泵水单耗平均下降0.27 kWh/m3以上，日节电0.612 6×104kWh，年可节电223×104kWh，效果明显。注水泵涂膜前后运行情况见表3。

表3 注水泵涂膜前后运行情况

2.4 加强生产管理，控制集输系统耗电

通过实施季节停掺水、全年停掺水、“拐点法”控单井掺水量、加强临时措施井管理等管理措施，控制全年掺水量，共计停泵168 台次，调整掺水泵57 台次，启运变频384 台次。年节电120×104kWh。同时，优先使用掺水泵变频装置，降低泵管压差，年均优化调整掺水泵运行台数150 台次，年节电25×104kWh。

3 结论

系统压差较大的区块，实施分压注水可以从整体上降低注水能耗；高压变频可以有效降低泵管压差，是注水系统整体调控的有效手段；注水泵采用超音速热喷涂自润滑金属陶瓷涂层技术进行改造，可以有效提高泵效，降低注水单耗0.27 kWh/m3。