提高注水泵運行效率的精細調(diào)控方法

提高注水泵運行效率的精細調(diào)控方法摘要：注水泵是油田注水系統(tǒng)主要設(shè)備之一，是注水工序中較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，更好地控制注水泵的運行方式、液量調(diào)整和地層壓力，在油田開發(fā)中起著關(guān)鍵的作用。隨著油田開發(fā)相繼進入中高含水期，油田回注污水增多，而污水的水腐蝕性強、機雜含量高，注水泵液力端封面腐蝕磨損速度快、泵效低，造成能源的極大浪費。因此，對注水泵進行提效研究，以更好地利用先進技術(shù)和設(shè)備，提高注水泵效，降低注水系統(tǒng)單耗，從而實施高效注水，使采油廠經(jīng)濟效益最大化，在油田開發(fā)降本增效中很有必要。關(guān)鍵詞：注水泵；運行效率；精細調(diào)控注水泵的使用注水泵通常是柱塞泵或多級離心泵，利用電力向電動機輸送，從而使泵用設(shè)備通過電動機高速旋轉(zhuǎn)，增加液體壓力能，增加所運液體的壓力，以及它滿足了水注入儲油層的壓力要求，往復泵是一種容積式泵，柱塞泵是一種往復泵，它利用往復泵柱塞的往復運動來吸入液體和增壓排液。曲柄連桿機構(gòu)是高速旋轉(zhuǎn)電機動力端的主要機械單元裝置。在此機械單元，實現(xiàn)將電動機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為往復活塞運動。在此基礎(chǔ)上，往復泵缸容積會發(fā)生不同程度的變化。液體不斷吸入和排出，只有當注入壓力達到預定目標時，才能完成注水。特別要求注水泵通過一系列增壓將合格的水連續(xù)輸送至注水井，通過分層注水的方式有效地將水注入油層。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了油水井的連通。在這一過程中，水驅(qū)油的開發(fā)效果最大化。注水系統(tǒng)能耗分析隨著油田綜合含水不斷地升高，油田逐步進入特高含水開采階段，噸油成本逐年上升；地面工程歷經(jīng)多年的運行已逐步老化，為保障安全生產(chǎn)，已建系統(tǒng)更新維護的工程量逐步加大，造成生產(chǎn)成本的增加。因此，在油田進入高含水期開采階段如何找出地面系統(tǒng)存在問題，采取有效措施，實現(xiàn)節(jié)能降耗，對提高油田開發(fā)效益，保障油田可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)創(chuàng)建百年油田”的宏偉目標具有重要意義。從下面注水系統(tǒng)的能流模型圖可以看出，注水系統(tǒng)的能耗包括：注水泵電動機的無功耗能，即電機損耗P1，注水泵的無用功損耗P2，泵管壓差和回流損失？3，管網(wǎng)損失和配水節(jié)流損失p4,從能流模型圖中可以看出，注水機組的能量損耗主要由兩部分組成：第一部分是驅(qū)動注水泵電機運行損耗的能量？1，第二部分是注水泵運行損耗的能量P2。所以提高注水機組（電機和注水泵）效率是降低能耗的關(guān)鍵。圖1注水管路能流耗能模型圖提高3主水泵運行效率的精細調(diào)控方法加強對油田注水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的維護首先就是應(yīng)該建立一個專業(yè)進行檢修的部門，專門對這些設(shè)備進行日常的檢修，保障設(shè)備的正常運行，避免油田的浪費。當然從專業(yè)的角度來看，這一部門還是需要和一些其他專業(yè)的設(shè)備部門進行相關(guān)的合作，雙方共同對油田注水設(shè)備進行檢查維修，對于一些不合格的設(shè)備應(yīng)該及時的進行更換，而不是繼續(xù)使用，同時檢查還需要對重點的部位進行檢查，比如說管道的分支以及管道的閥門等等，這樣的零部件如果出現(xiàn)問題會導致一些重大的事故和損失。例如，某泵體本身有問題。由于長期運行，泵內(nèi)的葉輪、導葉、口環(huán)等易損件與泵體摩擦，出現(xiàn)縫隙，造成水量漏失，影響了機組效率。同時，運行工況存在問題。由于注水泵的運行參數(shù)不合理，造成注水泵處于非高效區(qū)運行，工作人員通常是在注水泵啟泵待電流、壓力穩(wěn)定后便不再對泵的運行參數(shù)進行調(diào)節(jié)（因沒有調(diào)控依據(jù)），管理方式比較粗獷，保證注水泵平穩(wěn)、安全運行即可，經(jīng)統(tǒng)計有部分注水泵由于運行參數(shù)不合理而處于非高效區(qū)運行。基于此，首先，針對泵體本身造成效率低的機組，擬通過實施低效注水泵更換或機組三保大修，更換注水泵內(nèi)部葉輪、口環(huán)等磨損件，來提高機組機械性能。第二，針對由運行工況問題引起效率低的機組計劃通過實施注水泵運行參數(shù)精細調(diào)控措施，使注水機組進入或接近于高效區(qū)運行，達到低耗高效運轉(zhuǎn)的目的。3.2提高油田注水系統(tǒng)的運行效率分壓注水技術(shù)對于油田的開發(fā)具有重要的作用，可以最大程度上保障油田開發(fā)的安全性和利用效率。但是在使用這項技術(shù)的過程當中，一般來說都是按照水井當中的注水壓力的不同來分梯度的進行注水的分配的，采取這樣的方式不僅僅是為了不影響整個油田注水系統(tǒng)的正常的運行，還可以進一步的保障水井內(nèi)部的壓力始終都處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)，在這種情況下，可以有效的減低分別管理時所耗費的電能，這也是節(jié)能降耗的一種途徑和方式。從目前這一技術(shù)的應(yīng)用情況可以分析的是，采取分壓注水這一技術(shù)基本上是需要使用到雙管網(wǎng)的注水系統(tǒng)的，這一系統(tǒng)在所有的項目當中都是比較常用的，因為相對于其他的系統(tǒng)來說，這一系統(tǒng)在使用的時候可以最大限度的方便工作人員，同時還可以減少相關(guān)失誤的出現(xiàn)。從這一個系統(tǒng)來說，它的各項功能都是比較齊全的，并且長期多次的進行仿真的模擬，還可以對仿真模擬所得到的數(shù)據(jù)進行修改，從而有效的提高這一系統(tǒng)的實用性能，并且在進一步的優(yōu)化這一系統(tǒng)，不斷地提高其性價比?？梢耘e一個例子進行具體的說明，比如說我國的某個油田，首先需要在開采之前進行的工作是按照油井吸水能力的差異，對這些油井進行一個簡要的劃分，再次說明的是這一項劃分的工作必須在整個開采工程之前進行，劃分的層次可以有低吸水層、高吸水層等等，只有對于油井從吸水能力上進行劃分之后才可以進行后續(xù)的工作，才可以在接下來的環(huán)節(jié)當中按照劃分有針對性的開始工作，進行具體的采油工藝技術(shù)，這樣進行操作的好處在于可以最大限度的提高利用設(shè)備的使用的效率，同時還對油層的注水的質(zhì)量有所提高，總的來說，這一操作可以達到了一個一舉兩得的效果。3.3治理高耗設(shè)備，降低注水能耗某油田共建設(shè)注水泵機組64臺，部分注水泵單耗超指標范圍，主要原因有以下三個方面：1）泵水能力與管網(wǎng)壓力不匹配造成單耗超標。隨著管網(wǎng)壓力逐漸升高，注水泵泵水阻力相應(yīng)加大，部分機組泵水能力與管網(wǎng)壓力不匹配導致單耗超標。2）注水泵機組老化低效造成泵水單耗超標。注水泵長期運行，其轉(zhuǎn)動部分、傳動部分、電動機部分以及潤滑、冷卻等系統(tǒng)均可受腐蝕老化影響造成設(shè)備運轉(zhuǎn)不良，泵效降低，單耗升高。針對注水泵泵水單耗超標的機組，開展以下治理工作，在滿足生產(chǎn)需求基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)能耗。1）對于一些離心式注水泵實施減級。將某1注水站2#注水泵由D300-150X11減級至D300-150X10，改造后泵水單耗將減少0.24kWh/m3。按照現(xiàn)排量計算，日節(jié)電0.35x104kWh。對柱塞式注水泵液力端封面腐蝕磨損速度快、內(nèi)漏嚴重，造成泵效低的應(yīng)整體更換液力端部分，2）更新高耗注水泵。鑒于某2注水站1#注水泵低效、高耗問題，將該泵機組整體更新，更新后設(shè)備泵水單耗下降0.15kWh/m3。按照泵水量9600m3/d計算，日節(jié)電0.14x104kWh。3）實施注水電動機改造。對某3注水站4#注水泵實施電動機改造，改進電動機繞組線圈連接方式，使其適用于特定負載和工況，提升注水泵與電動機匹配性能，提高機組整體效率。電動機優(yōu)化后，泵水單耗下降0.4kWh/m3。按照泵水量4800m3/d計算，調(diào)整后日可節(jié)電0.19x104kWh。通過以上三方面工作，注水系統(tǒng)穩(wěn)定性得到增強，日注水耗電下降3.3x104kWh。按照工業(yè)電費0.6381元/kWh計算，年可節(jié)約運行費用768萬元。結(jié)語總的來說，按照我國目前的經(jīng)濟上的發(fā)展趨勢來說，我國對于石油的需求只會不斷地增加，而不是減少，所以對于涉及到油田的各項技術(shù)應(yīng)該進行發(fā)展，特別是在資源的消耗這一方面，最好使得油田注水系統(tǒng)的效率能夠有所提升的同時，還可以最大限度上減少對于各項資源的使用，從而促進行業(yè)的進一步發(fā)展。參考文獻：趙玉杰.油田注水泵節(jié)能降耗技術(shù)研究