大港油田注水系统能耗潜力分析及下步改进措施

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1、大港油田注水系统能耗潜力 分析及下步改进措施 项勇霍夙彦顾晓 ( 大港油田采油工艺研究院) 摘要注水系统是油田耗电大户，降低注水系统能耗对于提高油田经济效益、实施低成 本开发战略意义重大。影响能耗的主要因素为注水泵压、泵机组效率和管网效率。虽然近年来 为了降低注水能耗，对多个注水系统实施了联网运行、高效泵代替低效泵及变频调速等多项调 改技术和优化运行措施，取得了一定的节能降耗效果。但目前的注水系统还存在部分泵站泵效 较低、管网阀组压力浪费大、管线结垢压力损失大等引起注水能耗高的因素，如采取相应的高 效泵替代低效泵、高低压系统分离、规模实施管网清防垢等改造、预防措施，注水能耗还有较 大降低空间。

2、 1 概况 大港油田注水系统共有注水站7 0 座，正常运行5 5 座，注水泵2 6 9 台，总装机功率 5 9 8 6 5 k W ，运行1 2 3 台，运行功率2 1 3 3 6 k W ，注水能力1 3 5 1 0 4 m 3 d ，平均注水量7 6 6 0 0 m 3 d ，平均泵效7 5 2 ，平均注水单耗为7 1 2 k W h m 3 。 目前大港油田的注水单耗为7 1 2k W h m 3 ，与国内油田注水单耗6 9 4k W h m 3 相比， 每年多耗电量5 1 1 0 6k W h ，多耗电费2 6 0 万元；与国内先进水平6 1 5 k W h m 3 相比，每 年注水多

3、耗电量2 7 4 1 0 7 k W h ，多耗电费1 4 0 0 万元；与国外平均水平5 6 k W h m 3 相比， 每年注水多耗电量4 2 9 1 0 7 k W h ，多耗电费2 1 4 4 万元( 按0 5 元计算) ( 表1 ) 。 表1 注水泵效、能耗对比情况表 大港油田平均水平国内平均水平国内先进水平国外平均水平 泵效7 4 37 5 27 9 9 8 5 注水单耗( k w h m 3 ) 7 1 26 9 46 1 55 6 2目前注水系统存在的主要问题及潜力分析 注水设备是油田三大主要耗电设备之一，其耗电量约占油田总耗电量的1 3 以上，注水 单耗是衡量注水能耗多少的重

4、要指标，降低注水单耗，提高注水系统效率是降低注水能耗的 基本途径。 2 1 影响注水系统能耗的主要因素 从能耗公式N = 焉甏来分析，水的密度y 是个常数；配注量Q 也是一定值( 由地 质部门确定) ；因此，要想降低注水能耗必须降低泵压日、提高注水泵的效率叩。 从地面系统效率公式叩= 7 。叩。r 。来分析。要提高地面系统效率刁，必须提高电机 1 9 9 效率仉、注水泵效率7 p 及管网效率7 。而注水管网效率叩。指在一个注水站管辖区内，所 有注水井井口压力与日注水量乘积的加权和，除以注水泵出口压力与泵日排量乘积的加权 和。为了便于分析，假设单一泵压系统的各注水井井口压力相等，则管网效率7 7

5、 。可简化为： 刁。= P w P w + A P 1 0 0 刁n 2 l 上式中井V I 压力P 。可以看作定值。因此，只有降低管损P ，才能有效提高管网效率r 。 综上所述，要提高注水系统效率，降低注水能耗，必须从提高注水泵效率及电机效率、 合理确定泵压、减少管网压力损失出发。 2 2 部分柱塞泵站注水量与注水泵排量不匹配，造成效率低、能耗高 大港油田7 0 座注水站中有6 1 座注水站安装了节能变频设备，解决了因注水泵与生产运 行参数不匹配，即注水站注水量与注水泵排量不匹配，造成的高压水打回流现象。但有部分 柱塞泵站仍然存在因注水站注水量与注水泵排量不匹配造成的泵效较低，能耗较高的问题

6、。 目前大港油田共有柱塞式注水泵站6 4 座，正常运行5 0 座，注水能力8 1 9 0 0 m 3 d ，实际 日注水量4 7 5 0 0 m 3 d ，平均注水单耗8 2 k W h m 3 ，平均泵效8 1 2 。其中有7 座柱塞泵站泵 效相对较低，平均泵效只有6 3 ，总注水量1 3 6 0 m 3 d ，平均注水单耗9 6 8 k W h m 3 ，年多 浪费电能1 1 4 X1 0 4 k W h ( 见表2 ) 。经分析，7 座注水泵站中有6 座注水站是由于地质配注水 撬的调整，注水泵与生产运行参数不匹配，即注水站注水量与注水泵排量不匹配，使泵无法 在额定状态下运行，致使泵效相对

7、较低，如果这6 座注水站泵效均能达到8 5 ，则年可节 电8 6 1 0 4 k W h 。 表2 泵效较低的柱塞泵站情况表 额定额定额定实注实际实际注水预测合年多 序号注水站注水泵型号排量压力泵效水量泵压泵效单耗理单耗耗电 ( m 3 d ) M P a ( m 3 d ) 硼P a ( k W h f n 3 )( k W h m 3 )1 0 4 k W h 1中二注 5 Z B I I 一3 7 1 7 04 8 02 58 52 1 01 75 09 4 45 5 62 9 8 l 2滨二注3 H 一8 格O I I4 7 51 6 8 51 8 01 45 57 0 74 5 81

8、 6 4 3板2 15 Z B 一1 2 4 24 8 02 58 52 4 02 37 09 1 37 5 21 4 “ 4板六 3 H 一8 4 5 0 I I3 ( ) o2 58 51 4 02 47 29 2 67 8 47 2 4 5 板四5 Z B 1 2 4 2镐o 2 58 5 2 6 02 57 59 2 68 1 71 0 3 4 6板二3 H 一8 4 5 0 3 0 02 58 51 8 02 57 4 9 3 88 1 77 9 8 7白一注3 H 一8 4 5 0 3 0 02 58 51 5 0 】9 54 71 1 5 26 3 72 8 2 1 合计2 8

9、1 58 51 3 6 06 39 6 87 3 11 1 4 0 8 2 3 部分离心泵泵效低，造成系统能耗高 由于我油田断块破碎，注水规模小，离心泵均为排量较小额定效率较低的小排量泵， 其额定排量范围1 9 2 0 4 3 2 0 m 3 d 、额定效率只有6 1 。7 3 ，与大庆、胜利油田采用的额定 排量7 2 0 0 m 3 h 、额定效率8 5 的大排量高效泵相比差距较大。从表3 中也可以看出，5 座正 常运行的离心泵，有4 座均处于满载低效运行，平均泵效为6 7 ，离心泵额定泵效低是致 使我油田离心泵系统效率低、注水单耗高的主要原因。 目前大港油田离心泵站6 座，正常运行5 座，

10、共有离心泵1 7 台，运行的8 台，日注水 量2 9 1 0 0m 3 d ，注水压力范围1 0 1 8 M P a ，额定排量范围1 9 0 0 4 3 0 0 m 3 d ，额定泵效6 2 7 3 ，实际运行的平均泵效6 6 。( 见表3 ) 2 0 0 表3 芷常运行的离心泵站状况表 运行泵压额定排额定泵实际排注水单耗 序号注水站注水泵型号总台数泵效 台数M P a量( m 3 d )效量( m 3 d ) ( k W h n 1 3 ) l庄注水D R j o 一1 5 0 1 1311 6 51 9 2 06 12 ( ) o o5 48 5 2南一注D F l 4 0 1 5 0

11、I I311 5 53 4 0 06 12 7 0 05 28 6 3马西注D F l 4 0 1 5 0 XI I321 56 8 0 07 26 5 0 06 66 5 4 西一洼D F l 8 0 一1 1 0 1 2 321 2 58 6 4 07 38 4 0 07 04 9 5西三注D F l 8 0 1 2 0 1 1321 2 78 6 4 07 39 5 0 06 95 相同的排量和泵压，离心泵的泵效低于柱塞泵。般情况，离心泵适合于大排量， 低扬程的注水；而柱塞泵适合于小排量，高扬程的注水站。离心泵的泵效相对较低，这是由 离心泵本身的特点决定的，影响离心泵泵效的因素有两个，一

12、是泵的额定效率，如果离心泵 排量偏小、设计制造工艺落后，则其额定效率就低，运行效率也随之降低；二是泵的实际： 况点，每一台离心泵都有它的最佳工况点，即额定工况点，如果泵工作在额定高效区 Q 实际= ( 0 8 1 2 ) Q 额定运行，则实际泵效就高，如果泵的运行参数远离高效区，则其效率 就会降低。 2 4 部分注水管网管损大、管网效率较低，影响整个注水系统效率 卫一 由管网系统效率公式叩。= ( t 0 3 i q 3 i ) ( 1 D ：i q 。i ) Q ：i 可知，管网系统效率的高低由管 i = 1i = 1 网压力损失和管网流量损失两个因素决定，大港油田目前的管网效率为7 6 3

13、 ，从运行情 况来看，主要存在以下几个问题： ( 1 ) 部分离心泵站泵管压差较大，节流损失严重 实际生产中，泵的额定扬程都高于实际注水干线的回压，通过节流阀门进行注水压力和 水量的调节。如果泵型选择不合理，节流损失就较大。在正常运行的7 座离心泵站中有2 座 站泵的额定排量与实际注水量相差较大，Q 实际一0 6 5 Q 额定，使泵的节流损失都在1 M P a 以上 ( 见表4 ) ，管网效率平均为6 3 9 ，节流损失是造成管网效率低的原因之一。 表4 节流损失较大的离心泵站情况 运行泵压管压节流损额定排量实际排量管网效率 注水站注水泵型号 台数船a船a失M P a( m 3 a )( m

14、3 d ) 南注D F l 4 0 1 5 0 l l 11 5 51 4 5l3 4 0 0砌5 9 8 ( 2 ) 部分注水泵站所辖水井注水压力差异大，系统压力等级不匹配，压力损耗大 随着注水开发的调整，部分注水系统所辖区块注水压力相差较大，造成系统管损浪费 大。尤其是南部油田问题较为明显。如官六注、官七注和官三注设计注水压力均为2 5 M P a ， 管辖注水井5 7 口，总注水量5 7 5 0 m 3 d ，平均注水单耗为8 O k W 1 1 m 3 。其中单井注水压力 2 0 M P a 的有1 1 口，注水量为1 l O O m 3 d ；单井注水压力 1 5 M P a 的有3

15、 4 口，注水量为 3 3 5 0 m 3 d 。低压注水井占了总井数的6 0 ，低压注水量占总注水量的5 8 ，阀组压力管损 较大，能耗较高，详见表5 。这样就造成了低压井管网系统效率低，浪费了大量的电能，它 是造成管网效率低的原因之二，例如，官三注水站的泵机组效率为8 8 2 5 ，而管网效率仅 为4 8 7 8 ( 见表6 ) 。 2 0 1 表5 注水压力差异较大的三座注水站注水情况表 注水单耗注水总注水量压力2 0 M P a 压力 1 5 ) a 注水站泵压蛐P a k W h 一井总数 一_ ( m 3 d ) 井数 井数 水量( m 3 d ) 官六注2 581 l1 0 0 0655 0 0 官三注2 4 57 83 63 5 0 0 42 21 9 0 0 官七注 2 58 21 01 2 5 0l79 5 0 合计 5 75 7 5 01 13 43 3 5 0 表6 官三注水系统效率情况表 泵机组管网系统 注水站单系统单注水压 注水系统名称 效率效率效率耗( k W h m 3 )耗( k W h m 3 ) 力M P a 官三注水站8 8 2 5 4 8 7 84 3 0 47 7 3 2 7 7 7 52 3 5 官三